气动薄膜执行机构浅析

1、老式气动薄膜执行机构
    该执行机构是一种过去应用最广的执行机构。它通常接受20～100KPa的标准信号压力，具有结构简单、动作可靠、维修方便、价格低廉等优点。
    该执行机构分为正、反作用两种形式，见图4—l。国产型号ZMA型（正作用）与ZMB型（反作用），其含义为：Z—执行器大类；M—气动薄膜型式；A—正作用；B—反作用。
    当信号压力增加时，推杆向下动作的叫正作用式执行机构；反之，信号压力增加时，推杆向上动作的叫反作用式执行机构。在结构上，正、反作用执行机构基本相同，均由膜盖、波纹膜片、推杆部件、弹簧、支架等组成。在正作用式的结构上加上垫块，更换个别零件，即可变为反作用式。
    它们的作用原理是：当调节器或定位器的输出信号P输入薄膜气室后，信号压力在薄膜上产生推力，使推杆部件移动，并压缩弹簧，直至弹簧的反作用力与信号压力在薄膜上产生的推力相平衡为止。这时推杆的移动，就是气动薄膜执行机构的位移，也称行程，用l表示，全行程用L表示。
    输入信号压力P与执行机构的输出行程成线性关系。令执行机构正好启动时的信号压力为P₀ ，全行程处的信号压力为P_L ，则P₀～P_L 为执行机构走完全行程所需要的信号压力，亦称为弹簧范围，以P_r 表示，见图4－2。启动信号压力P₀ 可以通过调节件调整，使P_r 前后移动，可增加对气开阀，气闭阀所需要的输出力，以提高许用压差。

            
    （a）正作用                                 （b）反作用
  图４-1  老式气动薄膜执行机构

   该类执行机构中的关键零件是波纹膜片和弹簧。膜片由丁腈橡胶－26，中间夹锦纶－6的32支丝织 物制成。由于橡胶类零件有一定的温度使用范围，所 以规定了调节阀的环境温度为－30℃～+60℃。弹簧是执行机构质量好坏的关键零件，在全行程范围内， 弹簧刚度应保持不变，才能保证执行机构的线性度。
           
            图４-2位移特性

老式薄膜执行机构主要参数见表4－1。

表4－1

执行机构 参数	ZM□－1	ZM□－2	ZM□－3	ZM□－4	ZM□－5	ZM□－6
有效面积cm2	200	280	400	630	1000	1600
推杆行程mm	10	10，16	16，25	25，40	40，60	60，100
弹簧范围KPa	20～100、20～80、50～130、80～160、60～180、130～210
气源压力KPa	140               250

2、精小型气动薄膜执行机构
    它主要针对老式薄膜执行机构笨重和反作用可靠性差的问题而设计的。在减少重量和高度方面，它将老结构的单弹簧改为多弹簧，并将弹簧直接置于上下膜盖内，使支架大大地减小减轻； 在可靠性方面，将反作用的老式执行机构的深波纹滚动膜片改成“O”型圈密封；老式结构中的推杆没有导向，动作的平稳性差，而精小型执行机构增加了导向。
    归纳起来，精小型执行机构具有可靠性高、外形小、重量轻的特点。其结构见4－3图；其型号：正作用ZHA、反作用ZHB；其参数见表4－2。

表4－2

型号		ZHA/B-11	ZHA/B-22	ZHA/B-23	ZHA/B-34	ZHA/B-45
行程		10	10，16	16，25	40	40，60
有效面积cm2		200	350	350	560	900
弹簧范围KPa		20～100    20～80    50～130  80～160   130～210
气源压力KPa		140      250
重量比较Kg	精小型	/	20	21	35	70
	老结构 ZMA/ZMB	/	25/28	30/50	49/58	95/115
	新比老结构下降％	/	22/29	30/40	29/43	26/39

  
        （a）  正作用            （b）反作用
      图４-３  精小型气动薄膜执行机构

3、薄膜执行机构的优缺点
   优点：结构简单、可靠。
   缺点：①膜片承受的压力较低，最大膜室压力不能超过250KPa，加上弹簧要抵消绝大部分的压力，余下的输出力就很小了。②为了提高输出力，通常作法就是增大尺寸，使得执行机构的尺寸和重量变得很大；另一方面，工厂的气源通常是500～700KPa，它只用到了250KPa，气压没充分利用这是不可取的，活塞执行机构解决了此问题。

• 上一篇：7230系列智能型电动执行机构介绍
• 下一篇：气动活塞执行机构浅析之1—直行程活塞执行机构