气动执行机构 什么是气动执行器？原理、分类、选型一篇搞定！

一、气动执行器概述

气动执行器是一种使用气动压力来打开和关闭或调节阀门的执行器。也叫气动执行器或气动装置，但俗称气动头。气动执行器的执行机构和调节机构是一个统一的整体，其执行机构有薄膜式、活塞式、拨叉式和齿轮齿条式。

活塞行程长，适合需要大推力的场合；但膜式行程小，只能直接驱动阀杆。叉式气动执行器具有扭矩大、扭矩小空的特点，扭矩曲线更符合阀门的扭矩曲线，但不太美观。常用于高扭矩阀门。齿轮齿条式气动执行器具有结构简单、动作稳定可靠、安全防爆等优点。广泛应用于电厂、化工、炼油等安全要求高的生产过程。

二、气动执行器的工作原理

1.双作用气动执行器工作原理图

当气源压力从气口(2)进入气缸的两个活塞之间的中间空腔时，两个活塞分离并向气缸两端移动，两端气腔中的空空气通过气口(4)排出，同时两个活塞的齿条同步驱动输出轴(齿轮)逆时针旋转。相反，当气源压力从气口(4)进入气缸两端的气室时，两个活塞向气缸的中间方向移动，中间气室中的空空气通过气口(2)排出，同时两个活塞的齿条同步驱动输出轴(齿轮)顺时针旋转。(如果活塞安装方向相反，输出轴将会反向旋转)

2.单作用气动执行器工作原理图

当气源压力从气口(2)进入气缸的两个活塞之间的中间空腔时，两个活塞分离并向气缸的两端移动，迫使两端的弹簧压缩，两端空腔中的空空气通过气口(4)排出，同时两个活塞的齿条同步驱动输出轴(齿轮)逆时针旋转。电磁阀改变气源压力后，气缸的两个活塞在弹簧的弹力作用下向中间方向移动，中间气室的空空气从气口(2)排出，两个活塞的齿条同步带动输出轴(齿轮)顺时针转动。(如果活塞安装方向相反，弹簧复位时输出轴会反方向转动。).

三.气动执行器的分类

1.薄膜致动器

膜执行机构是最常用的，可作为一般控制阀的推动装置，形成气动膜执行机构。气动隔膜执行器的信号压力P作用在隔膜上，使其变形，带动隔膜上的推杆移动，使阀芯位移，从而改变阀门的开度。它结构简单，价格低廉，维护方便，应用广泛。

气动薄膜执行器有两种形式:正作用和负作用。

当来自控制器或阀门定位器的信号压力增加时，阀杆的向下动作称为正向动作执行器；当信号压力增加时，阀杆向上移动，这被称为反作用执行器。正作用执行器的信号压力引入波纹膜片上方的膜气室；反应致动器的信号压力被引入波纹膜片下方的膜气室。通过更换单个零件，它们可以相互修改。

2.活塞执行器

气动活塞执行器使活塞在气缸内运动产生推力。显然，活塞式的输出力远大于膜式。因此，胶片类型适用于输出小、精度高的场合；活塞式适用于输出力大的场合，如大直径、高压降控制或蝶阀推动装置。除了膜式和活塞式外，还有长行程执行器，行程长，扭矩大，适用于输出角位移和大扭矩的场合。

气动执行机构接收的信号标准为0.02至0.1兆帕

气动活塞执行器的主要部件是气缸、活塞和推杆。气缸中的活塞随着气缸两侧压差的变化而运动。根据特点可分为比例型和两位数型。根据输入活塞两侧的工作压力，将活塞从高压侧推向低压侧。比例公式是基于两位公式的阀门定位器，使推杆的位移与信号压力成正比。

3.齿条齿轮致动器

齿轮齿条(双活塞齿条)气动执行器具有结构紧凑、外形美观、响应迅速、运行稳定、使用寿命长的特点。所有配件采用最先进的防腐处理技术，可适应各种恶劣的工作条件。其高低温执行器和各种特殊行程在各种应用领域表现良好。

四.气动执行器的选择

选择气动执行器前，请确认阀门扭矩。扭矩增加安全值，水蒸气或非润滑液体介质安全值增加25%；非润滑浆状液体介质的安全值提高了30%。

当所选阀门扭矩为210NM时，气源压力仅为5bar，介质为无润滑水蒸气，考虑安全系数，将安全值提高25%，即262NM，根据双作用输出扭矩表，求出气源压力为5bar时对应的扭矩值。应选择277NM，型号为POADA300。

▼气动执行器扭矩表

动词 （verb的缩写）气动执行器的性能特征

1.气动装置的额定输出力或扭矩应符合GB/T12222和GB/T12223的规定。上面是薄膜致动器；

2.在空载荷情况下，向气缸输入规定的气压，其运动应平稳，无卡阻和爬行；

3.在0.6MPa 空的气压下，气动装置在开启和关闭方向的输出扭矩或推力应不小于气动装置标志上标明的值，动作应灵活，各部位不允许有永久变形等异常现象；

4.在最大工作压力下进行密封试验时，空气体从各自背压侧的泄漏不得超过(3+0.15)cm3/min(标准状态)；从端盖和输出轴泄漏的气体体积空不得超过(3+0.15d)cm3/min；

5.强度试验应在最大工作压力的1.5倍下进行。试验压力保持3分钟后，气缸端盖和静密封处不得有泄漏和结构变形。

6.运行寿命时间，气动装置模拟气动阀的运行。在保持两个方向输出扭矩或推力能力的情况下，开闭操作的开闭次数应不少于5万次(一个开闭周期)；

7.对于带缓冲机构的气动装置，当活塞移动到行程终点位置时，不允许有冲击现象。

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