<track id="tnxhf"><font id="tnxhf"><address id="tnxhf"></address></font></track>

      氣動、電動角行程執行機構輸出力矩分析及應用

      一、概述    

      氣動、電動角行程執行機構是流程工業自動化控制系統中必不可少的重要終端裝置,是工業自動化儀表的執行單元,它接受控制系統的調節指令,與O型球閥、V型球閥、蝶閥、凸輪撓曲閥、風門等配套使用,實現對生產過程中的流量、壓力、溫度、液位進行調節,在電力、石油化工、冶金、輕工、建材等行業大量采用。

      二、氣動、電動角行程執行機構性能及優缺點

      1)氣動角行程執行機構(本文只討論氣動活塞式角行程執行機構)

      優點:結構簡單、可靠性高、天然防爆、工作溫度范圍寬(一般可達-40-+80℃)。

      缺點:需要另設氣源裝置、有滯后現象、輸出力矩?。ㄅc同體積電動執行機構相比)、調節精度偏低(與氣動薄膜執行機構相比)。

      2)電動角行程執行機構

      優點:驅動能源簡單方便、適于遠距離操作、輸出力矩大(與同體積氣動執行機構相比)。

      缺點:防爆產品制造難度大,工作溫度范圍窄(一般為-10 -+55℃)。

      氣動活塞式角行程執行機構分為兩種形式,一種為齒輪齒條式,一種為杠桿撥叉式,兩種結構形式的氣動活塞式角行程執行機構均有單作用式(即彈簧復位式)見圖一(a)及圖二(a) 和雙作用式見圖一(b)及圖二(b)。

      圖一(a)單作用

      圖一(b)雙作用

      圖二(a)單作用

      圖二(a)雙作用

      單作用式和雙作用式氣動活塞式角行程執行機構的選擇主要考慮當氣源發生故障時,閥門所處位置是否會對人身、設備安全產生事故,或對產品質量產生影響。例如:當氣源發生故障時,閥門必須處在全開或全關位置時,應選用單作用式氣動活塞式角行程執行機構,否則應選雙作用式氣動活塞式角行程執行機構。相同體積的氣動活塞式角行程執行機構,單作用式的輸出力矩僅為雙作用式的30%-40%。

      齒輪齒條式的氣動活塞式角行程執行機構體積小、重量輕、結構緊湊、效率高、機械加工簡單。氣缸采用鋁合金拉制成型,用低摩擦系數的非金屬材料做滑動軸承,避免氣缸內壁與金屬材料制作的活塞和活塞軸直接接觸。單作用式采用多彈簧結構,使單作用式與雙作用式的外型尺寸完全相同,零件可完全互換。氣缸側面設有氣源孔,其連接尺寸符合NAMUR標準,可將板式電磁閥直接安裝在氣缸上,無需連接氣管。受鋁合金型材限制,外加力臂較短,所以齒輪齒條式的氣動活塞式角行程執行機構輸出力矩偏小。單作用式輸出力矩一般為3-4000NM, 雙作用式輸出力矩一般為8-12000NM。

      杠桿撥叉式氣動活塞式角行程執行機構力臂較長,同口徑氣缸輸出力矩大,氣缸采用分體式,用無縫鋼管加工,大口徑缸體制作容易。單作用式輸出力矩最大可達30000 NM,雙作用式最大可達120000 NM.。

      電動角行程執行機構是利用電源并在某種控制信號下提供運行的裝置。如今的電動角行程執行機構已經遠遠超出了簡單的開關功能,它包含了位置感應裝置、力矩感應裝置、邏輯控制裝置、數字通訊模塊等。這些裝置全部裝在一個緊湊的外殼內。電動角行程執行機構的輸出力矩范圍非常寬,一般為10-250000 NM.。電動角行程執行機構由于采用了蝸論蝸桿和行星齒輪傳動,一般都具有自鎖功能,當電動角行程執行機構停止供電后,它的轉角位置就停留在停止供電的位置上。

      電動角行程執行機構分為直連式和底座式,直連式電動角行程執行機構主要用于控制各類旋轉90°的閥門,如球閥、蝶閥、旋塞閥等。它的輸出力矩為恒力矩。底座式電動角行程執行機構一般需要安裝曲柄,與球形鉸鏈配套使用。常用輸出角度有60°和90°兩種,它的輸出力矩是變力矩,輸出角度60°的電動角行程執行機構在0°和60°時輸出力矩最大,在30°時輸出力矩最小。輸出角度90°的電動角行程執行機構在0°和90°時輸出力矩最大,在45°時輸出力矩最小。一般常用與風門、擋板閥、百葉閥等配套使用。

      三、氣、電動角行程執行機構輸出力矩裕量的考慮

      1)氣動角行程執行機構輸出力矩裕量考慮

      國內外專業生產氣動角行程執行機構的生產廠家都會在《產品選型樣本》或《產品使用說明書》中注明該產品的輸出力矩,此輸出力矩一般為該氣動角行程執行機構輸出力矩的最大值。在使用過程中,由于氣缸表面光潔度的下降,“0”型橡膠密封圈的磨損等原因,都會使輸出力矩有所下降。當閥門所需力矩確定之后,配用的氣動角行程執行機構輸出力矩過大,不僅增加成本、增大體積,還可能造成閥桿扭曲變形;,配用的氣動角行程執行機構輸出力矩過小,將使閥門無法正常開啟和關閉。

      a、雙作用氣動活塞角行程執行機構

      選用雙作用氣動活塞角行程執行機構輸出力矩裕量應按如下要求考慮:清潔的液體和水蒸氣增加5-10%的裕量;干燥氣體、有顆粒、纖維漿料的液體增加10-20%的裕量;帶有纖維的干燥氣體增加20-30%的裕量。

       b、單作用氣動活塞角行程執行機構

      由于單作用氣動活塞角行程執行機構采用彈簧復位,隨著彈簧疲勞次數的增加,它的剛度會有所降低,所以單作用氣動活塞角行程執行機構的安全裕量要大于雙作用氣動活塞角行程執行機構輸出力矩裕量,一般裕量選擇如下:清潔的液體和水蒸氣增加20-30%的裕量;干燥氣體、有顆粒、纖維漿料的液體增加30-40%的裕量;帶有纖維的干燥氣體增加40-50%的裕量。兩位開關時所需裕量取小值,比例調節時所需裕量取大值,計算準確時取小值,否則取大值。

      2)電動角行程執行機構

      同氣動角行程執行機構一樣,國內外專業生產電動角行程執行機構的生產廠家都會在《產品選型樣本》或《產品使用說明書》中注明該產品的輸出力矩,此輸出力矩是以長期帶電工作下電機不發熱為基準的。如電動角行程執行機構間歇工作或允許電機適當發熱,輸出力矩會有較大提高。

      采用單相電動機的電動角行程執行機構可增加20-40%的輸出力矩,

      采用三相電動機的電動角行程執行機構可增加40-60%的輸出力矩,

      電動裝置(兩位式電動執行機構)可增加50-70%的輸出力矩。

      掌握這些數據后,可根據生產現場實際情況合理選用電動角行程執行機構輸出力矩。

      四、氣動角行程執行機構的合理選用

      1)氣動活塞角行程執行機構的合理選用

      a、齒輪齒條型氣動活塞角行程執行機構的合理選用

      雙作用齒輪齒條型氣動活塞角行程執行機構由于采用的是齒輪齒條結構,所以輸出力矩是恒定值,即在0-90°轉角范圍內輸出力矩是不變的。以本公司生產的63000系列氣動活塞角行程執行機構為例(具體曲線見圖三)。在選用過程中要根據所配閥門種類的最大需用扭矩并考慮第三節所述,預留合理的安全裕量。

      單作用齒輪齒條型氣動活塞角行程執行機構的輸出力矩分為兩種形式:第一種形式稱為“空氣轉角輸出力矩”。在這種情況下,氣源壓力推動活塞,帶動活塞軸從0-90°旋轉,由于彈簧受壓縮后產生反作用力,輸出力矩由0°的最大值,逐步遞減至90°的最小值。第二種形式是單作用齒輪齒條型氣動活塞角行程執行機構失氣后,彈簧本身的恢復力,稱為“彈簧反力輸出力矩”。在這種情況下,由于彈簧的逐步伸長,輸出力矩由90°的最大值。逐步遞減至0°的最小值。以本公司生產的63000系列氣動活塞角行程執行機構為例(具體曲線見圖四)。綜上所述:單作用齒輪齒條型氣動活塞角行程執行機構是在兩種不同狀態下,產生一個平衡力矩工作的,如果增加單邊彈簧數量,并提高氣源壓力可使單作用齒輪

      圖三

      圖四

       

      b、杠桿撥叉式氣動角行程執行機構的合理選用

      雙作用杠桿撥叉式氣動角行程執行機構的輸出力矩為U型曲線,以本公司生產的QZ系列氣動活塞角行程執行機構為例(具體曲線見圖五),由圖五可以看出0°和90°時輸出力矩最大,45°時輸出力矩最小。特別適用于中、大口徑蝶閥、球閥的需求。由于杠桿撥叉式氣動角行程執行機構的輸出力矩在0-90°之間是變化的,所以要與閥門在0-90°之間所需力矩相對照,保證雙作用杠桿撥叉式氣動角行程執行機構各點的輸出力矩均大于閥門各點所需力矩,并留有合理裕量。如輸出力矩不夠,在條件允許下,提高氣源壓力后,會使輸出力矩與氣源壓力的增加相同比例提高。

      單作用杠桿撥叉式氣動角行程執行機構的輸出力矩也是變化的,以本公司生產的QZ系列氣動活塞角行程執行機構為例(具體曲線見圖六),由圖六可以看出,“空氣轉角輸出力矩”在0°時,輸出力矩達到最大值;在60°左右時輸出力矩最小,約為最大輸出力矩的45%;在60°時輸出力矩約為最大輸出力矩的60%。“彈簧反力輸出力矩”在0°時,輸出力矩約為最大輸出力矩的60%;在30°時 輸出力矩最小,約為最大輸出力矩的45%;90°時,輸出力矩達到最大值。由于單作用杠桿撥叉式氣動角行程執行機構的輸出力矩具有以上特點,所以單作用杠桿撥叉式氣動角行程執行機構與閥門配套使用時,必須大于閥門在0-90°旋轉過程中所需力矩。由于球閥、蝶閥等旋轉類閥門都是在關閉位置時,開啟閥門所需力矩最大,單作用杠桿撥叉式氣動角行程執行機構輸出力矩恰好與以上閥門所需力矩相吻合。

       

                                                            圖五                                                                                        圖六  

      五、幾個需要說明的問題

      1)比例調節型和兩位開關型閥門所需的氣、電動角行程執行機構輸出力矩是有一定區別的,比例調節型的控制閥門在0-90°之間各點都必須嚴格考慮啟動力矩,因此選用氣、電動角行程執行機構輸出力矩時,要留有足夠的裕量;而兩位開關型閥門在運行中具有一定的慣性,理論上只要保證始終點的所需力矩達到啟動力矩就可,中間狀態可選用小一些的氣、電動角行程執行機構輸出力矩。

      2)比例調節型的蝶閥、球閥、凸輪撓曲閥旋轉過程中,在65°-75°范圍內轉矩系數出現峰值,所以所選氣、電動角行程執行機構輸出力矩必須大于所選閥門在此范圍的所需力矩。

      3)國內許多電力、石油化工企業的壓縮空氣采用螺桿式空壓機實現,螺桿式空壓機的輸出壓力可達1.3MPa,為提高氣動角行程執行機構輸出力矩,適當提高氣源壓力是明智之舉,相同體積的氣動角行程執行機構所供氣源由0.4MPa提高到0.8MPa,可使輸出力矩增加一倍。

      氣、電動角行程執行機構的合理選用是一項復雜的系統工程,需要在實際工作中不斷總結經驗,探索創新,為我國工業自動化的發展做出貢獻。

      新聞資訊

      NEWS

      国产精品 欧美在线 另类小说_久久精品成人亚洲另类欧美_亚洲 国产 欧美 日韩 另类 综合_首页