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    气动通风蝶阀用气动执行机构的规律与规划

    品种:蝶阀 | 笔者:祝愿 | 通告日期:2018-08-08 15:35:11

        气动通风蝶阀是空调通风系统重要的左右部件,阀门在开关过程中,因冲击引起的颠簸较大,噪声较高。为降低系统管路冲击振动和条件噪声,计划了一种具有缓冲性能的气动执行机构,加强了通风蝶阀的运用寿命,降低了对系统管路的撞击振动及噪声。

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    1、干活原理

        气动执行机构第一由缸筒、活塞(齿条)、齿轮轴、头盖、四合环和限流缓冲阀等组成(希冀1)。气动执行机构的动作通过三位四通电磁阀控制。顶需要关闭蝶阀时,气动执行机构中间腔进入控制气压,推动活塞向两端运动,穿过齿条、齿轮传动机构将活塞的直线运动转化为齿轮轴的旋转运动,齿轮轴带动蝶阀阀轴关闭蝶阀。顶需要开启蝶阀时,气动执行机构两端腔进入控制气压,推动活塞向中间运动,齿轮轴反向旋转,蝶阀开启。

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        蝶阀在初始和关闭阶段所需转矩较大,在初始动作完成后和关闭瞬间产生之震撼力较大。为减少蝶阀动作噪声及启闭冲击对蝶阀寿命的影响,同时满足蝶阀启闭转矩的需求,追加了关门阀缓冲的分支节流结构和开阀单向限流缓冲装置。 昆明普惠斯

    气动执行机构示意图 copyright junjinmaoyi.com

    1.调整螺钉2.四合环3.头盖4.缸筒

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    5.活塞(齿条)6.齿轮轴7.密封圈限流缓冲阀

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    希冀1 气动执行机构 hot88竞技官网

    1.1 关阀缓冲结构

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        关阀初始阶段(希冀2a)气源通过活塞(齿条)的环槽进入内腔,蝶阀很快启动。关阀运行阶段(希冀2b),排气孔被活塞柱面遮挡,气源被节流减压后进入内腔,蝶阀关闭速度放慢。蝶阀接近关闭阶段(希冀2c),气源通过第二道环槽进入内腔,节流被废除,气缸的关门转矩恢复最大值,蝶阀关闭。出于在蝶阀关闭的中等过程转动变慢,服务性冲击力减小,关阀过程对阀座的撞击和噪声得到了卓有成效控制。 copyright junjinmaoyi.com

    关阀门分段节流缓冲状态 本文来自hot88竞技官网

    (a)开始阶段(b)运作阶段(c)关闭阶段

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    希冀2 关阀分段节流缓冲状态

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        关阀缓冲结构的关健是左右活塞的节流位置,历经计算和检查,应在蝶阀关闭位置达到20°天涯时,解除节流,恢复健康含量,否则会出现蝶阀关闭不严或不能达到降低噪声和压缩冲击振动的目的。

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    1.2 开阀缓冲结构 情节来自junjinmaoyi.com

        开阀缓冲装置是通过掌握活塞两端进气流量控制气缸开启速度,使蝶阀的蝶板开启处在低压状态下(气动执行机构规定的最小工作压力)。在开阀初始阶段(希冀3a),气源压力经电磁阀进入缓冲装置,气压从装置的节流阀芯周边孔隙进入气缸活塞两端,推动活塞齿条机构作旋转动作,这时气压未被节流,可以保证气动执行机构输出转矩驱动蝶阀开启。顶气源压力增加时,推动节流阀芯克服缓冲弹簧力趋于关闭阀座,年产量减小,活塞运动速度降低,气缸齿轮轴的旋转速度放慢,调减了开阀冲击噪声,顶气源压力达到最大工作压力,节流阀芯完全关闭(希冀3b),穿过节流孔输出压力,这时进气流量达到最小,活塞内腔充气时间增加,降低了活塞运动速度,降低了蝶阀的开始速度,降低开启的撞击振动和噪声。 hot88竞技官网

    限流缓冲装置 情节来自junjinmaoyi.com

    (a)开阀初始阶段,节流阀开启(b)气流速度加快后,节流阀关闭 hot88竞技官网

    希冀3 限流缓冲装置

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        限流缓冲装置可确保气源压力在最高工作压力时和最小工作压力时,活塞运动速度基本保持一致,确保了蝶阀的开始速度,降低了起来时对系统管路的撞击振动和噪声。

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        开始缓冲结构设计关键是缓冲弹簧刚度确定,气流流量与弹簧位移成线性关系,开始预紧力应克服气源最小工作时对节流阀芯的企图,合同最大流量,在气源最大工作压力时,节流阀芯关闭,合同最小流量。

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    2、计划计算

        以DN400通风蝶阀为例,伊最大启闭转矩为200N·m,为保证气动通风蝶阀动作的可靠性,气动执行机构的转口转矩按1.3倍的计划余量计算,气动执行机构的转口转矩应>260N·m。 copyright junjinmaoyi.com

    2.1 气动执行机构的缸筒内径 情节来自junjinmaoyi.com

    气动执行机构缸筒内径计算公式    (1) copyright junjinmaoyi.com

    气动执行机构缸筒内径计算公式1    (2) 本文来自hot88竞技官网

    式中 D———气缸内径,mm junjinmaoyi.com

    P———最小气源压力(P=0.8),MPa copyright junjinmaoyi.com

    η———活塞机械效率(取η=0.9) hot88竞技官网

    F———活塞的水力(F=5473.7N),N junjinmaoyi.com

    MF———气缸输出转矩(MF=260),N·m

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    ηcl———齿轮与齿条机械效率(ηcl=0.95

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    R———齿轮轴分度圆半径(设R=0.025),m hot88竞技官网

    气动执行机构缸筒的算计内径为D=98mm,按规范系列D=100mm,气缸齿轮轴齿轮模数摘取m=2,由于本气动执行机构为双齿条结构,为保证装配性能,齿轮轴齿数应为偶数。 copyright junjinmaoyi.com

    气动执行机构齿轮齿数计算公式    (3) 昆明普惠斯

    式中 Z———齿数 junjinmaoyi.com

    d———成份度圆直径(计算假定d=50),mm

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    m———模数(m=2) 本文来自hot88竞技官网

    Z=25,现实选取齿数为偶数,取Z=26,根据式(3),则分度圆直径d=52mm。气动执行机构的转口转矩根据式(1)和式(2),按气源压力0.8MPa计算,MF=279N·m,大于蝶阀启闭必须力矩,满足要求。

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    2.2 缸筒壁厚 hot88竞技官网

    缸筒最小壁厚δ为

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    缸筒最小壁厚δ计算公式    (4) junjinmaoyi.com

    式中   R'———身体内径(R'=50),mm

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    Pn———气缸最大工作压力(Pn=4.0),MPa 昆明普惠斯

    Sm———资料的主干许用应力强度值(Sm=105),MPa

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    C———腐蚀余量(C=4),mm 情节来自junjinmaoyi.com

    出于气动执行机构采用四合环连接结构,同时考虑气源通道内放置缸筒壁,取缸筒壁厚δ=10mm,伊强度满足要求。 junjinmaoyi.com

    3、考试

        为检验气动执行机构输出转矩、缓冲性能是否满足设计要求,使被控蝶阀的动作性能、密封性能、动作噪声、动作寿命等指标达到要求,名将执行机构与DN400通径之蝶阀装配后进行了各个性能检测。

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       3.1 动作性能试验 junjinmaoyi.com

        动作性能试验是检测气动执行机构的转口转矩和缓冲结构的企图是否达到设计要求。 昆明普惠斯

        动执行机构在气源压力分别为1.0MPa和2.0MPa谱下开展了完全动作性能试验。在考试过程中,引人注目可见蝶阀的蝶板动作速度在缓冲的各阶段变化,关闭和开始噪声远低于原蝶阀,使用噪声测量装置测量,在气动执行机构控制压力2.0MPa时噪声为75dB,低于系统对噪声要求。

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        3.2 阀座密封性能试验

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        阀座密封性能试验是检测在控制系统压力最低(1.0MPa)时气动执行机构的转矩是否能将蝶阀的蝶板关闭到位,使蝶阀阀座满足在0.12MPa的液压下密封性要求。阀座密封性试验是在控制系统压力1.0MPa、蝶阀阀座试验压力为0.12MPa的原则下开展的,关闭后经10min的保压检测,阀座无其他泄漏。为检验气动执行机构的计划余量,降低控制系统气源压力至0.8MPa,最先进行几次动作试验,开关均满足要求,检测阀座密封性无其他泄漏。

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        3.3 动作寿命试验

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        动作寿命试验是检测气动执行机构的缓冲结构是否减小了对阀座的撞击,使蝶阀的动作寿命明显加强,同时也检测气动执行机构的动作寿命是否满足要求。蝶阀动作寿命试验是在气动执行机构气源压力为2.0MPa的原则下开展的,共动作2200先后,寿命试验成功后对总体性能进行了检查,户均满足设计要求。 昆明普惠斯

        3.4 拆检

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        动作寿命试验结束之后对气动执行机构进行了拆检,缸筒内壁、活塞表面、齿条齿轮啮合面均无强烈磨损和骨折。

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    4、结束语

    昆明普惠斯

        气动执行机构已经过试验验证,伊出口转矩、动作寿命等性能指标完全达到设计要求,并有较大的计划冗余。执行机构的缓冲结构使蝶阀的撞击噪声大幅度降低,同时,调减了开关阀过程对阀座及阀轴的撞击,加强了蝶阀整机的动作寿命。

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