气动活塞传动装置力的计算方法优化

时间：2026-01-23 理论教育晴浪版权反馈

【摘要】：图6-12 单作用式齿轮齿条气动活塞执行机构工作原理A、B—进、出气口 C—齿条活塞 D—齿轮轴 E—螺母 F—调节螺钉 G—弹簧压缩空气从气口B进入气缸两齿条活塞C之间中腔时，使两齿条活塞分离，向气缸两端方向移动，迫使两端的弹簧G压缩，两端气腔的空气通过气口A排出；同时使两齿条活塞C的齿条，同步带动输出齿轮轴D逆时针方向旋转90°。

薄膜式执行机构的行程不能大于100mm。自动调节系统的实际应用，在大多数情况下，工艺过程需要执行元件有比较大的行程。例如，用于工业冶炼炉的燃气动量调节，其工艺参数的特点是大流量（10000m³/h）和低压力（0.001～0.1MPa）。这要求蝶形调节阀的公称尺寸很大（DN500～DN1000）。显然，这类调节阀需要大的操作行程，气动薄膜执行机构的行程是不能达到的。只有活塞执行机构才能达到。

气动活塞执行机构分两种形式：图6-10所示为齿轮齿条式，图6-11所示为杠杆拨叉式。两种结构形式均分单作用式（弹簧复位）和双作用式。齿轮齿条式输出力矩较小，一般为3～10000N·m。杠杆拨叉式输出力矩，单作用式为185～37700N·m；双作用式为515～110380N·m，动作灵活平稳。

气动活塞执行机构与阀门的连接，应符合标准ISO 5211：2010，有4个或8个螺栓孔。轴安装孔应符合DIN 3337—1985。

1.齿轮齿条式气动活塞执行机构

齿轮齿条式气动活塞执行机构的结构如图6-10所示。其单作用式（弹簧复位）的工作原理如图6-12所示。

图6-10 齿轮齿条式气动活塞执行机构结构

1、16—六角螺母 2、15—内六角螺钉 3—端盖 4、13—端盖密封圈 5、14—弹簧/弹簧座 6、12—齿条活塞 7—壳体 8、26—齿轮轴中垫圈 9—弹性挡圈 10—齿轮轴上平垫圈 11—活塞O形圈 17、30—端盖平垫圈 18、29—螺栓密封O形圈 19、28—调节螺栓 20—活塞轴瓦 21—活塞导向环 22—齿轮轴上O形圈 23—下轴承 24—齿轮轴下O形圈 25—齿轮轴 27—上轴承

图6-11 杠杆拨叉式气动活塞执行机构结构

1—锁紧螺母 2、7—平垫圈 3、9、15、21、27、28、30、32、33、39、43—O形圈 4—调节螺钉 5—螺母 6—弹性垫圈 8—缸盖 10—双头螺柱 11—弹簧缸 12—弹簧 13—缸体 14—锁紧螺母 16—导向环 17—活塞 18、24—弹性挡圈 19、23—滚套 20—活塞杆 22—销轴 25、41—弹性挡圈 26、40—减磨垫圈 29—无油滑动轴承 31—隔板 34、44—定位销 35—箱体 36—紧定螺钉 37—拨叉 38—转轴 42—平键

图6-12 单作用式齿轮齿条气动活塞执行机构工作原理

A、B—进、出气口 C—齿条活塞 D—齿轮轴 E—螺母 F—调节螺钉 G—弹簧

压缩空气从气口B进入气缸两齿条活塞C之间中腔时，使两齿条活塞分离，向气缸两端方向移动，迫使两端的弹簧G压缩，两端气腔的空气通过气口A排出；同时使两齿条活塞C的齿条，同步带动输出齿轮轴D逆时针方向旋转90°。经过电磁阀换向后，气缸的两齿条活塞在弹簧的弹力作用下，向中间方向移动，中间气腔的空气从气口B排出；同时使两齿条活塞C的齿条，同步带动输出齿轮轴D顺时针方向旋转90°。可以从执行机构两端微量调整角度：松开螺母E，用内六角扳手拧动调节螺钉F，调整所需角度，然后拧紧螺母E。

双作用式的工作原理如图6-13所示。压缩空气从气口B进入气缸两齿条活塞C之间中腔时，使两齿条活塞分离，向气缸两端方向移动，两端气腔的空气通过气口A排出；同时使两齿条活塞C的齿条，同步带动输出齿轮轴D逆时针方向旋转90°。经过电磁阀换向后，压缩空气则从气口A进入气缸两端气腔时，使两齿条活塞向气缸中间方向移动，中间气腔的空气通过气口B排出；同时使两齿条活塞C的齿条，同步带动输出齿轮轴D顺时针方向旋转90°。要以从执行机构两端微量调整角度；松动螺母E用内六角扳手，拧动调整螺钉F，调整所需角度，然后拧紧螺母E。