根据 1966 3 年全国联设的 ZMA/B 气动薄膜执行机构资料记载万博max3.0登录

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文章关键词:万博manbetx手机版登录官网,执行机构输出杆

  5、气动薄膜执行机构输出力_机械/仪表_工程科技_专业资料。气动薄膜执行机构输出力 气动控制阀是由气动执行机构和阀两部分组成的,气 动执行机构是阀的推动装置,它是将气压信号转换成相应 的运动,改变阀内部调节机构位置的机构。 气动执行机构通常又分为气动薄膜执行机

  气动薄膜执行机构输出力 气动控制阀是由气动执行机构和阀两部分组成的,气 动执行机构是阀的推动装置,它是将气压信号转换成相应 的运动,改变阀内部调节机构位置的机构。 气动执行机构通常又分为气动薄膜执行机构和气动活 塞执行机构, 其中气动薄膜执行机构结构简单、 动作可靠, 维修制造方便,万博max3.0登录通常具有弹簧复位功能,是应用最广泛的 气动执行机构。气动薄膜执行机构按作用方式分为正作用 执行机构(随操作压力增大,输出杆向外伸出,压力减小 又自行向里退回的执行机构) 、反作用执行机构(随操作 压力增大,输出杆向里退回,压力减小又自行向外伸出的 执行机构) 。气动薄膜执行机构按弹簧数量又分为单弹簧 气动薄膜执行机构和多弹簧气动薄膜执行机构。单弹簧气 动薄膜执行机构结构简单,具有弹簧范围调整功能,但重 量和尺寸偏大,目前仍是气动控制阀常用的气动薄膜执行 机构之一,多弹簧气动薄膜执行机构(俗称:精小型气动 薄膜执行机构) ,它具有体积小,重量轻,但弹簧范围不 可调整,它也是气动控制阀常用的气动薄膜执行机构之 一。具体结构见图 1、2。 1 单 弹 簧 气 开 型 薄 膜 执 行 机 构 簧气关型薄膜执行机构 图1 单弹簧气动薄膜执行机构 多弹簧气开型薄膜执行机构 多弹簧气关型薄膜执行机构 2 图2 多弹簧气动薄膜执行机构 李宝华同志在《控制阀信息》第 39 期发表的《控制 阀细节分析之一气动薄膜执行机构》一文中对多弹簧气动 薄膜执行机构的结构及执行机构力的关系做了详细分析, 本文不再赘述,本文针对美国 Fisher 公司生产的 657(正 作用执行机构)和 667(反作用执行机构)的弹簧范围和 执行机构输出力计算进行分析。 执行机构的膜片有效面积 膜片有效面积定义为:膜片受压力作用而产生有效力 的当量面积,有效面积越大,当超气压或弹簧范围下限一 定时出力就越大,在执行机构设计中,为了对弹簧进行准 确的计算,就必须要了解膜片有效面积的大小及变化情 况,影响膜片有效面积的因素很多,例如膜片的 d/D(d— 膜片的托盘直径;D—膜片安装法兰的圆周直径),膜片的 L/D(L—行程) ,膜片的几何形状,制造膜片橡胶的软硬 和夹层材料等。由几何形状的关系可以得出如下关系式: A= ? (D2+Dd+d2) 12 式(1)中 A—膜片有效面积 国内目前所有生产气动控制阀的生产厂家生产的气 动薄膜执行机构的有效面积均是计算得出的,具体生产企 业并未认真研究过膜片有效面积的变化情况,根据 1966 3 年全国联设的 ZMA/B 气动薄膜执行机构资料记载,有效 面积变化率一般在 2%~8%范围内,从该资料中得知: 1 )膜片有效面积越小,变化率越大,如有效面积为 200cm2 时变化率为 8%,有效面积为 1000cm2 时变化率为 2%; 2)在不同的信号压力条件下,信号压力小,膜片有 效面积增大;信号压力大,膜片有效面积减小。如 ZMA-3 气动薄膜执行机构当信号压力为 20kPa 时,膜片有效面积 为 413 cm2; 当信号压力为 100kPa 时, 膜片有效面积为 390 cm2。 3) 信号压力由 20kPa 增至 60kPa 时变化率大, 由 60kPa 增至 100kPa 时变化率小,如 ZMA-3 气动薄膜执行机构当 信号压力由 20kPa 增至 60kPa 时,有效面积由 413 cm2 减 少至 394 cm2,变化率为 4.6%,而由 60kPa 增至 100kPa 时,有效面积由 394 cm2 减少至 390 cm2,变化率为 1%。 4)信号压力范围越大,膜片有效面积变化越小,如 ZMA-3 气动薄膜执行机构当信号压力为 20~100kPa 时膜 片有效面积由 413 cm2 减少至 390 cm2,变化率为 5.6%, 当信号压力为 40~200kPa 时膜片有效面积由 403 cm2 减少 至 387 cm2,变化率为 4%。 5)膜片在相同厚度条件下,橡胶硬度越低,有效面积 变化越小,如 ZMA-2 气动薄膜执行机构当薄膜硬度为邵 4 氏硬度 75 时, 行程由 0%~100%膜片有效面积变化由 295 cm2 减少至 270 cm2,变化率为 9.3%;当薄膜硬度为邵氏 硬度 60 时,行程由 0%~100%膜片有效面积变化由 291 cm2 减少至 273 cm2,变化率为 6.2%。 各控制阀生产企业均应按膜片有效面积变化的中值 制定膜片有效面积,在设计弹簧过程中才能保证计算数据 与实验数据基本一致。 根据式(1) A= ? (D2+Dd+d2)可以看出,我们希望一 12 个气动薄膜执行机构的膜片有效面积越大越好,如果增加 D 必然带来体积的增大,那么关键是如何增大 d,如果增加 d 就增加了上下膜盖冲压工艺和橡胶膜片制造工艺的难 度,欧美先进国家的工艺水平高,配套能力强,并将橡胶 膜片的硬度适当降低,使得他们生产的气动薄膜执行机构 在相同外型的尺寸条件下,膜片有效面积比我们的产品大 一些,膜片有效面积的变化率也小一些,下表一为美国 Fisher 公司生产的 657、 667 系列与原国内联设产品膜片有 效面积对比表。 表一 生产厂家 膜片有效面积对比表 原全国联设产品 美国 Fisher 公司 膜片有效面积 cm2 297 445 667 1006 1419 280 400 630 1000 1600 上下膜盖直径 mm 289 333 406 473 536 280 325 410 495 600 膜片有效面积与上 1.03 1.34 1.67 2.13 2.65 1 1.23 1.54 2.02 2.69 5 下膜盖直径比值 由上表可以看出美国 Fisher 公司产品比原全国联设产 品的膜片有效面积与上下膜盖直径的比值要大的多,就是 说如在相同上下膜盖直径条件下,美国 Fisher 公司生产的 气动薄膜执行机构的膜片有效面积比全国联设的气动薄 膜执行机构大的多,在相同的弹簧范围或相同的超气压条 件下,具有较大的输出力。 本人已对 SAMSON、ARCA、MOTOYAMA、CV3000 系列和国内精小型系列气动薄膜执行机构的膜片有效面 积和上下膜盖直径的关系进行了分析, SAMSON、 ARCA、 MOTOYAMA 三家的产品基本相同, 膜片有效面积与上下 膜盖直径的比值均大于 CV3000 系列和国内精小型系列。 正作用式气动薄膜执行机构输出力计算 气动薄膜执行机构由于装有弹簧, 当膜片气室通入气源 压力产生的力,部分被弹簧反作用力抵消,只有当气动薄 膜执行机构所配的阀门完全关闭,气动薄膜执行机构停止 动作,此时膜片气室通入的气源压力减去此行程下对应的 弹簧范围上限值,再乘以膜片有效面积才是正作用式气动 薄膜执行机构输出力。 即:F 正=A(P 操-Pr 上)/10 式中 F 正—正作用薄膜执行机构输出力 P 操—通入到膜片气室中的操作压力 kPa 6 N Pr 上—弹簧范围上限压力 kPa 一个气动薄膜执行机构我们希望它体积越小、出力 越大越好,当膜片有效面积确定之后,想要提高正作用式 气动薄膜执行机构输出力最有效办法是提高操作压力(在 气动薄膜执行机构综合强度允许条件下)或者降低弹簧范 围上限压力。如 657-45 气动薄膜执行机构有效面积为 667cm2,当操作压力为 350kPa,弹簧范围上限值为 48kPa 时,输出力可达 F 正=667(350-48)/10=20445N 反作用式气动薄膜执行机构输出力计算 反作用式气动薄膜执行机构输出力与通入膜片气室 中的操作压力无关,完全取决与弹簧范围的下限压力(弹 簧的启动压力)即 F 反=A·pr 下/10 式中 Pr 下—弹簧范围下限压力 kPa 当膜片有效面积确定之后, 想要提高反作用式气动薄膜 执行机构输出力,只能调整弹簧范围下限值,如 667-45 气动薄膜执行机构有效面积为 667cm2, 当弹簧范围下限值 调整至 152kPa 时,输出力可达 F 反=667×152/10=10138N 参照美国 Fisher 公司标准可以看出, 每种膜片有效面积 都有多种弹簧范围可供选用,正作用式 657 型气动薄膜执 行机构采用弹簧范围 3~7psig, 当气源压力最高为 350kPa 时, 反作用式 667 型气动薄膜执行机构采用弹簧范围 22~ 7 30psig 时输出力达到最大值。 参数 有效面积 cm2 最大行程 mm 657 正作用执行机构规格 30 297 19 3~7 3~9 3~11 3~13 3~15 弹簧范围 psig 6~14 6~16 6~18 6~20 6~22 6~26 6~30 最大输出力 N 8961 40 445 29 3~7 3~9 45 677 51 3~7 3~9 60 1006 51 3~7 3~9 70 1419 76 3~11 3~12 3~11 3~12 3~15 3~13 3~15 3~15 3~15 6~15 6~15 6~17 6~18 6~18 6~18 6~22 6~22 6~19 6~17 6~24 6~24 6~20 6~23 6~26 6~26 6~22 6~30 6~28 6~27 6~26 6~30 6~30 6~30 13427 20445 28973 34993 注: 657 气动薄膜执行机构最大输出力是按当气源压力 为 350kPa 时,30、40、45 系列执行机构采用 3~7psig 弹 簧范围,60 系列执行机构采用 3~9psig 弹簧范围,70 系 8 列执行机构采用 3~15psig 弹簧范围计算得出的。 667 反作用执行机构规格 30 297 19 40 445 29 45 677 51 60 1006 51 70 1419 76 参数 有效面积 cm2 最大行程 mm 11~15 10~15 9~15 9~15 10~15 8~15 8~15 7~15 5~15 3~15 9~15 6~15 7~15 7~15 7~15 5~15 6~15 3~15 5~15 4~15 5~15 3~15 3~15 4~15 弹簧范围 psig 3~15 16~30 18~30 22~30 17~30 14~30 14~30 16~30 18~30 15~30 10~30 10~30 12~30 14~30 12~30 6~30 6~30 10~30 10~30 10~30 6~30 6~30 6~30 最大输出力 N 3277 5524 10138 11794 13701 注:667 气动薄膜执行机构最大输出力是按 30 系列执 9 行机构弹簧范围 16~30psig;40 系列执行机构弹簧范围 18~30psig;45 系列执行机构弹 簧范围 22~30psig;60 系列执行机构弹簧范围 17~ 30psig;70 系列执行 机构弹簧范围 14~30psig 计算得出的。 美国 Fisher 公司生产的 657/667-30~70 气动薄膜执 行机构按照不同的膜片有效面积、不同行程、不同的弹簧 范围排列组合计算共有 333 种弹簧范围可供选择,但弹 簧总共只有 55 种,这么多种弹簧范围全部是通过调整得 到的。Fisher 公司生产的正作用式气动薄膜执行机构,输 出力可由 614N 至 34993N 之间选取,合计共有 188 种不 同输出力,反作用式气动薄膜执行机构输出力可由 614N 至 13701N 之间选取,合计共有 145 种不同输出力。以上 的设计思路可供国内生产控制阀企业参考和使用。 10

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