台州巨航自动化设备科技有限公司(中国气动执行器制造商)
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关于气动执行器的一些相关知识

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2017-9-29 16:03:11

  气动执行器是什么?很多人大概都不了解,气动执行器是用利用气压力驱动启闭或调节阀门的执行装置,又被称气动执行机构或气动装置。简单点来说气动执行器主要就是调节阀门的装置,气动执行器还有一个通俗点的名字叫做气动头。下面让我详细的了解一下气动执行器是什么,相关知识有哪些。

  气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体,其执行机构有薄膜式、活塞式、拨叉式和齿轮齿条式。气动执行器可以接受连续的气信号,输出直线位移,有的配上摇臂后,可输出角位移。移动速度大,但负载增加时速度会变慢。可靠性高,但气源中断后阀门不能保持(加保位阀后可以保持)不便实现分段控制和程序控制,具有防爆功能。

1、气动执行器的工作原理

  当压缩空气从A管咀进入气动执行器时,气体推动双活塞向两端(缸盖端)直线运动,活塞上的齿条带动旋转轴上的齿轮逆时针方向转动90度, 阀门即被打开。此时气动执行阀两端的气体随B管咀排出。反之,当压缩空气从B官咀进入气动执行器的两端时,气体推动双塞向中间直线运动,活塞上的齿条带动旋转轴上的齿轮顺时针方向转动90度,阀门即被关闭。此时气动执行器中间的气体随A管咀排出。以上为标准型的传动原理。根据用户需求,气动执行器可装置成与标准型相反的传动原理,即选准轴顺时针方向转动为开启阀门,逆时针方向转动为关闭阀门。单作用(弹簧复位型)气动执行器A管咀为进气口,B管咀为排气孔(B管咀应安装消声器)。A管咀进气为开启阀门,断气时靠弹簧力关闭阀门。

2、气动执行机构的分类及介绍

  常见的执行机构有薄膜式和活塞式两大类。其中薄膜式执行机构最为常用,它可以用作一般控制阀的推动装置,组成气动薄膜式执行器。气动薄膜式执行机构的信号压力p作用于膜片,使其变形,带动膜片上的推杆移动,使阀芯产生位移,从而改变阀的开度。它结构简单,价格便宜,维修方便,广泛应用。气动活塞执行机构使活塞在气缸中移动产生推力,显然,活塞式的输出力度远大于薄膜式。因此,薄膜式适用于出力较小、精度较高的场合;活塞式适用于输出力较大的场合,如大口径、高压降控制或蝶阀的推动装置。除薄膜式和活塞式之外,还有一种长行程执行机构,它的行程长,转矩大,适用于输出角位移和大力矩的场合。气动执行机构接收的信号标准0.02至0.1MPa。

  气动薄膜执行机构有正作用和反作用两种形式。当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时,阀杆向下的动作的叫正作用执行机构;当信号压力增大时,阀杆向上动作的叫反作用执行机构。正作用执行机构的信号压力是通入波纹膜片上方的薄膜气室;反作用执行机构的信号压力是通入波纹膜片下方的薄膜气室。通过更换个别零件,两者就能互相改装。

  气动活塞执行机构的主要部件为气缸、活塞、推杆。气缸内活塞随气缸内两侧压差的变化而移动。根据特性分为比例式和两位式两种。两位式根据根据输入活塞两侧操作压力的大小,活塞从高压侧被推向低压侧。比例式是在两位式基础上加以阀门定位器,使推杆位移和信号压力成比例关系。

3、气动执行器的优缺点

优点

1、接受连续的气信号,输出直线位移(加电/气转换装置后,也可以接受连续的电信号),有的配上摇臂后,可输出角位移。

2、有正、反作用功能。

3、移动速度大,但负载增加时速度会变慢。

4、输出力与操作压力有关。

5、可靠性高,但气源中断后阀门不能保持(加保位阀后可以保持)。

6、不便实现分段控制和程序控制。

7、检修维护简单,对环境的适应性好。

8、输出功率较大。

9、具有防爆功能。

缺点:控制精度较低,双作用的气动执行器,断气源后不能回到预设位置。单作用的气动执行器,断气源后可以依靠弹簧回到预设位置

4、气动执行器与电动执行器的比较

从技术性能方面讲,气动执行器的优势主要包括以下4个方面:

(1)负载大,可以适应高力矩输出的应用。

(2)动作迅速、反应快。

(3)工作环境适应性好,特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射和振动等恶劣工作环境中,比液压、电子、电气控制更优越。

(4)行程受阻或阀杆被扎住时电机容易受损。

而电动执行器的优势主要包括:

(1)结构紧凑,体积小巧。比起气动执行器,电动执行器结构相对简单,一个基本的电子系统包括执行器,三位置DPDT开关、熔断器和一些电线,易于装配。

(2)电动执行器的驱动源很灵活,一般车载电源即可满足需要,而气动执行器需要气源和压缩驱动装置。

(3)电动执行器没有“漏气”的危险,可靠性高,而空气的可压缩性使得气动执行器的稳定性稍差。

(4)不需要对各种气动管线进行安装和维护。

(5)可以无需动力即保持负载,而气动执行器需要持续不断的压力供给。

(6)由于不需要额外的压力装置,电动执行器更加安静。通常,如果气动执行器在大负载的情况下,要加装消音器。

(7)在气动装置中的通常需要把电信号转化为气信号,然后再转化为电信号,传递速度较慢,不宜用于元件级数过多的复杂回路。

(8)电动执行器在控制的精度方面更胜一筹。

  实际上,气动系统和电动系统并不互相排斥。气动执行器可以简单的实现快速直线循环运动,结构简单,维护便捷,同时可以在各种恶劣工作环境中使用,如有防爆要求、多粉尘或潮湿的工况。但在作用力快速增大且需要精确定位的情况下,带伺服马达的电驱动器具有优势。对于要求精确、同步运转、可调节和规定的定位编程的应用场合,电驱动器是最好的选择,带闭环定位控制器的伺服或步进马达所组成的电驱动系统能够补充气动系统的不足之处。

  现代控制中各种系统越来越复杂、越来越精细,并不是某种驱动控制技术就可满足系统的多种控制功能。电动执行器主要用于需要精密控制的应用场合,自动化设备中柔性化要求在不断提升,同一设备往往要求适应不同尺寸工件的加工需要,执行器需要进行多点定位控制,而且要对执行器的运行速度及力矩进行精确控制或同步跟踪,这些利用传统气动控制是无法实现的,而电动执行器就能非常轻松的实现此类控制。由此可见气动执行器比较适用于简单的运动控制,而电执行器则多用于精密运动控制的场合。

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