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注:本文均以DA/SR系列氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為例，說明執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用。
這個(gè)參考資料的目的是幫助客戶正確選擇本公司所生產(chǎn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在把申儀公司氣動(dòng)/電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝到閥門之前，必須考慮以下因素。
* 閥門的運(yùn)行力矩加上生產(chǎn)廠家的推薦的安全系數(shù)/根據(jù)操作狀況。
* 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣源壓力或電源電壓。
* 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型雙作用或者單作用(彈簧復(fù)位)以及一定氣源下的輸出力矩或額定電壓下的輸出力矩。
* 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向以及故障模式(故障開或故障關(guān))
正確選擇一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是非常重要的，如執(zhí)行機(jī)構(gòu)過大，閥桿可能受力過大。相反如執(zhí)行機(jī)構(gòu)過小，側(cè)不能產(chǎn)生足夠的力矩來充分操作閥門。
一般地說，申儀認(rèn)為操作閥門所需的力矩來自閥門的金屬部件(如球芯，閥瓣)和密封件(閥座)之間的磨擦。根據(jù)閥門使用場(chǎng)合，使用溫度，操作頻率，管道和壓差，流動(dòng)介質(zhì)(潤(rùn)滑、干燥、泥漿)，許多因素均影響操作力矩。
| 球閥 球閥的結(jié)構(gòu)原理基本上根據(jù)一個(gè)拋光球芯(包括通道)包夾在兩個(gè)閥座這間(上游和下游)，球心的旋轉(zhuǎn)對(duì)流體進(jìn)行攔截或流過球芯，上游和下游的壓差產(chǎn)生的力使球芯緊靠在下游閥座(浮動(dòng)球結(jié)構(gòu))。這種情況下操作閥門的力矩是由球芯與閥座、閥桿與填料相互摩擦所決定的。 如圖1所示，力矩最大值發(fā)生在出現(xiàn)壓差且球芯在關(guān)閉位置向打開方向旋轉(zhuǎn)時(shí)。 |
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| 蝶閥 蝶閥的結(jié)構(gòu)原理基本上根據(jù)固定在軸心的蝶板。在關(guān)閉位置蝶板與閥座完全密封,當(dāng)?shù)逍D(zhuǎn)(繞著閥桿)后與流體的流向平行時(shí)，閥門處于全開位置。相反當(dāng)?shù)迮c流體的流向垂直時(shí)，閥門處于關(guān)閉位置。操作蝶閥的力矩是由蝶板與閥座、閥桿與填料之間的磨擦所決定的，同時(shí)壓差作用在蝶板上的力也影響操作力矩。 如圖2示，閥門在關(guān)閉時(shí)力矩最大，微小地旋轉(zhuǎn)后，力矩將明顯減小。 |
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| 旋塞閥 旋塞閥的結(jié)構(gòu)原理是基本根據(jù)密封在錐形塞體里的塞子。在塞子的一個(gè)方向上有一個(gè)通道。隨著塞子旋入閥座來實(shí)現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉。操作力矩通常不受流體的壓力影響而是由開啟和關(guān)閉過程中閥座和塞子之間的摩擦所決定的。 如圖3所示，閥門在關(guān)閉時(shí)力矩最大。由于有受壓力的影響，在余下的操作中始終保持較高的力矩。 |
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雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用(以DA系列氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為例)
| 齒輪條式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力矩是活塞壓力(氣源壓力所供)乘上節(jié)圓半徑(力臂)所得，如圖4所示。且磨擦阻力小效率高。如圖5所示，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)輸出力矩都是線性的。 在正常操作條件下，雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推薦安全系數(shù)為25-50% |
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單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用(以SR系列氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為例)
在彈簧復(fù)位的應(yīng)用中，輸出力矩是在兩個(gè)不同的操作過程中所得，(如圖7和8所示)。根據(jù)行程位置(0o和90o)，每一次操作產(chǎn)生兩個(gè)不同的力矩值。彈簧復(fù)位執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力矩由力(空氣壓力或彈簧作用力)乘上力臂所得。
| 第一種狀況(見圖7)：輸出力矩是由空氣壓力進(jìn)入中腔壓縮彈簧后所得，稱為"空氣行程輸出力矩"在這種情況下，氣源壓力迫使活塞從0o轉(zhuǎn)向90o位置，由于彈簧壓縮產(chǎn)生反作用力，力矩從起點(diǎn)時(shí)最大值逐漸遞減直至到90o為止。(見圖9) |
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| 第二種狀況(見圖8)：輸出力矩是當(dāng)中腔失氣時(shí)彈簧恢復(fù)力作用在活塞上所得，稱為"彈簧行程輸出力矩"在這種情況下，由于彈簧的伸長(zhǎng)，輸出力矩從90o逐漸遞減直0o(見圖10)。 |
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| 如以上所述，申儀單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)是根據(jù)在兩種狀況下產(chǎn)生一個(gè)平衡力矩的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。如圖11所示。在每種情況下，通過改變每邊彈簧數(shù)量和氣源壓力的關(guān)系(如每邊2根彈簧和5.5巴氣源或反之)，有可能獲得不平衡力矩如圖12所示。 在彈簧復(fù)位應(yīng)用中可獲得兩種狀況：失氣開啟或失氣關(guān)閉。在正常工作條件下，彈簧復(fù)位執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推薦安全系數(shù)為25-50%。 |
| 彈簧復(fù)位執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用示例(同時(shí)見技術(shù)數(shù)據(jù)表)： 彈簧關(guān)(失氣) *球閥的力矩=80NM *安全系數(shù)(25%)=80NM+25%=100NM *氣源壓力=0.6MPa 被選用的SY-SR執(zhí)行機(jī)構(gòu)是SR125-05，因?yàn)榭僧a(chǎn)生下列數(shù)值： *彈簧行程0o=119.2NM *彈簧行程90o=216.2NM *空氣行程0o=228.7NM *空氣行程90o=118.8NM |