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技術文章

氣動執行機構工作原理及選型

閱讀：317 發布時間：2010-9-23

　RAT單作用執行器輸出力矩

1、指示器
NAMUR標準指示器方便安裝位置開關、定位器等附件。
2、輸出軸
鍍鎳合金鋼、高精密一體式輸出軸同時符合NAMUR、ISO5211、DIN3337標準。可根據客戶要求定制尺寸和不銹鋼材料。
3、缸體
ASTM6005擠壓鋁合金缸體可以采用硬質氧化、氧化、環氧樹脂噴涂（根據要求噴涂蘭色、橙色、黃色等）、PTFE涂層或鍍鎳滿足不同要求。
4、端蓋
壓鑄鋁合金表面金屬粉末噴涂各種顏色、PTFE 涂層或鍍鎳處理。
5、活塞
雙活塞齒條、采用壓鑄鋁合金氧化或者鑄鋼鍍鎳鋅處理，安裝位置對稱、運作迅速、使用壽命長、簡單的顛倒活塞可以改變旋轉方向。
6、行程調節
兩個獨立的行程調節螺釘可以進行方便、±5°的調節開、關位置。
7、高性能彈簧
采用進口材料，鍍層處理組合式預涂層處理，預壓裝配。具有較強的抗腐蝕性和使用壽命。能夠安全、簡單的拆卸單作用執行器，通過改變彈簧數量滿足不同的力矩輸出范圍。
8、軸承、導板
采用低摩擦、長壽命復合材料，避免了金屬與金屬的直接接觸，維修更換簡單方便。
9、密封圈
在常溫工作條件下使用丁腈橡膠，在高溫或低溫時采用氟橡膠或硅橡膠。

工作原理

1、雙作用式（俯視圖）

壓縮空氣由A口輸入，使左右活塞向相反方向運動，輸出軸逆時針方向轉動，打開閥門，兩活塞側面的空氣由B口排出。壓縮空氣由B口輸入，使左右活塞向中心移動，輸出
軸順時針方向轉動，關閉閥門，兩活塞中間的空氣由
A口排出。

2、單作用式（俯視圖）

壓縮空氣由A口輸入，使左右活塞向相反方向運動，輸出軸逆時針方向轉動，打開閥門，兩活塞側面的空氣由B口排出。失氣或失電時，由于彈簧的作用使兩活塞向中心移
動，輸出軸順時針方向轉動，關閉閥門，空氣由A口
排出,B口進氣可加速關閉閥門。

雙作用執行器：控制閥門的開啟和關閉。
單作用執行器（彈簧復位）：當電路氣路切斷或故障時，自動關閉（常閉式）或自動打開（常開式）閥門。
雙電控電磁閥：一個線圈通電時閥門打開，另一個線圈通電時閥門關閉，有記憶功能（可供防爆型）。
單電控電磁閥：供電時閥門打開或關閉，斷電時閥門關閉或打開（可供防爆型）。
限位開關（回訊器）：遠距離傳送閥門打開或關閉的信號（可供防爆型）。
氣動定位器：根據氣壓信號（0.2~1Bar）的大小對閥門的介質流量進行調節控制（可供防爆型）。
電氣定位器：根據電流信號（4~20mA）的大小對閥門的介質流量進行調節控制（可供防爆型）。
電氣轉換器：將電流信號轉換成氣壓信號，與氣動定位器配套使用。
氣源處理三聯件：包括減壓閥、過濾器、油霧器。對氣源穩壓、清潔及對連動部件起潤滑作用。
手動裝置：當氣路電路切斷或有故障時，用于手動操作閥門的啟閉。
型號選擇
首先確定閥門啟、閉時所需要的力矩，在正常使用條件下，推薦安全系數為15~20%。對水蒸汽或非潤滑液體介質增加至25%安全值。非潤滑的漿料液體介質增加至40%安全值；非潤滑的顆粒粉料介質增加至80%安全值。然后根據使用的氣源壓力，查找雙作用式或單作用式輸出力矩表，就可得到準確的氣動執行器型號。單作用執行器輸出力矩表中，彈簧輸出力矩終點欄中的力矩即為關閉閥門的力矩。
雙作用執行器選用示例：
球閥所需力矩=280N.m
使用介質：水
安全系數（20%）=280（1+20%）=336N.m
氣源壓力=4Bar
查雙作用式輸出力矩表的型號為：RAT140DA，在4Bar氣源壓力下輸出力矩是350.96N.m
單作用執行器的選型示例

在單作用執行器的選配過程中，如果能夠了解閥門在開啟、運行和關閉時的扭矩分配，我們就可以更加經濟、更加合理地選配執行器。

例如
閥門需要力矩=80N.m
安全力矩80（1+30%）=104N.m
打開后扭矩104x30%=32N.m
氣源壓力=4Bar
我們可以選擇RFS125S K10
●空氣行程0°=114.4N.m>104N.m
●空氣行程90°=59.4N.m>32N.m
●彈簧行程90°=173.8N.m>32N.m
●彈簧行程0°=118.8N.m>104N.m
●以上數據顯示可以滿足該蝶閥的正常啟閉。

注意
單作用執行器彈簧復位過程中，執行器B口通氣不影響執行器輸出力矩，相反幫助彈簧的復位。
耗氣量計算

氣缸開向容器和關向容積

型號開向容積（L）
關向容積（L）型號開向容積（L）關向容積（L）

RAT032
0.035 0.045 RAT160 2.6 3.7

RAT052
0.09 0.12 RAT190 4.2 5.9

RAT063
0.14 0.2 RAT210 5.7 8.2

RAT075
0.21 0.3 RAT240 9 12.8

RAT083
0.29 0.41 RAT270 12.6 17.9

RAT092
0.49 0.71 RAT300 21.4 30

RAT105
0.7 0.99 RAT350 31.2 43.7

RAT140 1.7 2.4 RAT400 47.9 67.1

耗氣量計算
雙作用式耗氣量（L/分）= 氣缸容積（開向容積+關向容積）× { 供氣壓力（Kpa）+101.3/101.3}×次數/分鐘。
單作用式耗氣量（L/分）= 氣缸開向容積×{ 供氣壓力（Kpa）+101.3/101.3}×次數/分鐘。

執行器的重量

型號 RAT032 RAT052 RAT063 RAT075 RAT083 RAT092

近似重量 0.72 1.3 1.4 1.9 2.9 2.7 3.2 3.1 3.6 5.1 5.9

型號 RAT105 RAT125 RAT140 RAT160 RAT190 RAT210

近似重量 5.8 7.0 9.4 10.5 13.7 16.2 24.5 49.6 31.2 37.3 40.2 48

型號 RAT240 RAT270 RAT300 RAT350 RAT400

近似重量 60.5 72.4 85.4 104.6 120.1 196.6 192.5 250.5 283 344.5

操作條件
操作介質
清潔干燥或潤滑的空氣或惰性氣體，只要和執行器內部零件和潤滑劑兼容的非腐蝕性氣體。
● 操作介質的露點溫度為-20℃。介質中的雜質微粒尺寸不超過30u。
● 選用定位器時其使用介質中的雜質微粒尺寸不超過5u。
氣源壓力
3bar 至（to） 8bar。
工作環境溫度
標準型為-20℃ 至 +80℃。
低溫型為-40℃ 至 +80℃
高溫型為-20℃ 至 +160℃。
潤滑
正常使用條件下，標準型無需添加潤滑劑。對低溫或高溫的使用場合，需要用特殊的潤滑劑.
三位式執行器
三位式執行器
三位式氣動執行器提供了一種0°、45°、90°或者中間任意角行程的三個位置的操作方式。中間位置是由兩個輔助活塞移動產生的機械制動來實現的，中間位置根據需要是可調的。

圖1 是中間位置，氣源分別進入2口和D口，空氣從4口和C口排出來實現的。氣源供至D口時迫使輔助活塞向中心移動，推動作為機械限位使內部活塞在設定位置停止。

圖2 是全開位置，氣源分別進入2口和C口，（C口可不供氣），空氣從4口和D口排出時來實現。

圖3 是全關位置，氣源進入4口，空氣從2口排出時來實現的。無需作C口和D口。

訂貨須知
氣動執行器：雙作用式，單作用式（常閉式或常開式）；
閥門工作壓力，使用介質及工作的環境溫度，硬或軟密封；
電磁閥：雙電控電磁閥，單電控電磁閥，使用電壓，是否防爆；
信號反饋：機械式開關，接近式開關，使用電壓，輸出電流信號，防爆型；
定位器：氣動定位器，電氣定位器，電流信號，氣壓信號，電氣轉換器，防爆型；
氣源處理三聯件；
手動裝置；
特殊定制；
附件應說明是國產還是進口。
產品
每一個執行器出廠前均經過測試和檢驗。
每一個執行器都帶有質量檢驗合格標簽。
每一個執行器都有標準NUMAR接口規格，及底孔安裝尺寸。
每一個執行器都用特殊的紙箱包裝，帶上產品標簽及說明書。

常見故障及檢查、排除方法

故障現象檢查項目解決方法

氣動閥門不能動作 1、電磁閥是否正常，線圈是否燒壞，電磁閥
芯是否被臟物卡死。更換電磁閥、更換線圈、清除臟物。

2、對氣動執行器單獨供氣試驗，檢查密封圈
及氣缸是否是損壞。更換已壞密封圈及氣缸。

3、閥內有雜質將閥芯卡住。清除雜質，更換已損件。

4、手動機構的手柄處在手動位置。將手柄轉到氣動位置。

動作遲緩、爬行 1、氣源壓力不夠。增加氣源壓力（0.4~0.7Mpa）

2、氣動執行器輸出扭矩過小。增大氣動執行器的型號規格。

3、閥門閥芯或其他閥件裝配太緊。重新裝配調整。

4、氣源管路堵塞，流量過小。排除堵塞，更換過濾器濾芯。

回信器無信號 1、電源線路短路或斷路。檢修電源線路。

2、回信器內凸輪位置不準確。調整凸輪至正確位置

3、微動開關損壞。更換微動開關

產品大圖

氣動執行器

氣動執行器

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設計及特點
RAT系列氣動執行器在綜合運用國內外新技術、新材料、新工藝和創新觀念的基礎上進行研制、開發、設計而成，具有以下特點：
全面符合的規范：ISO5211、DIN3337和VD/VDE3845、NAMUR標準。
擠壓的高強度鋁制缸體，內表面經細磨及硬質陽極氧化處理，使用壽命長，摩擦系數低、動作迅速。
優美緊湊、現代化的造型，多規格的系列產品使選型更經濟實惠。
所有活動表面均選用高質量的軸承，低摩擦、長壽命、無噪音。
外部安裝兩個獨立的行程調節機構，方便進行±5°全開或全關位置的調整。
外部結構一樣的執行器有雙作用式和單作用式（彈簧復位）供選擇，單作用式有常閉式和常開式。
NAMUR標準的多功能位置指示器可視代指示，安裝并輸出所有附件。
預壓縮負荷彈簧，安裝、拆卸安全、方便。
活塞和端蓋采用壓鑄鋁合金，強度高、重量輕。
改變密封件材料，可應用于高溫或低溫場合。
根據需要可提供多種角行程（例如：120°、135°、180°等）和三位式氣動執行器。
不需要連接板，可直接安裝電磁閥。

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