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【サイエンスシール】空気圧アクチュエータとは何ですか?原理・分類・選び方がこの1記事で完了!

1. 空気圧アクチュエータの概要

空気圧アクチュエータは、空気圧を使用してバルブの開閉や調整を行うアクチュエータです。空気圧アクチュエータ、空気圧機器とも呼ばれますが、一般的には空気圧ヘッドと呼ばれます。 空気圧アクチュエータはアクチュエータと調整機構が一体になっており、アクチュエータにはメンブレン式、ピストン式、フォーク式、ラック&ピニオン式などがあります。

ピストンタイプはストロークが長く、より推力を必要とする場合に適しています。一方、メンブレン式はストロークが小さく、バルブステムを直接駆動することしかできません。 フォークタイプの空気圧アクチュエータは、トルクが大きく、スペースが小さいという特徴があり、トルク曲線はバルブのトルク曲線とより一致していますが、あまり美しくありません。高トルクのバルブによく使用されます。 ラックアンドピニオン空気圧アクチュエータは、シンプルな構造、安定した信頼性の高い動作、安全性と防爆性という利点があります。発電所、化学工業、石油精製など、高い安全性が要求される生産プロセスで広く使用されています。

2. 空気圧アクチュエータの動作原理

1. 複動空気圧アクチュエータの動作原理図

エアポート(2)からシリンダの2つのピストン間の空洞に空気源の圧力が入ると、2つのピストンは分離してシリンダの両端に向かって移動し、両端の空気室のエアがエアポート(4)から排出され、同時に2つのピストンラックが同期して出力軸(ギヤ)を反時計方向に回転駆動します。 逆にエアポート(4)からシリンダ両端の空気室に空気源圧力が入ると、2つのピストンがシリンダ中央に向かって移動します。中気室のエアはエアポート(2)より排出され、2つのピストンラックが同時に出力軸(ギヤ)を駆動します。 ) 時計回りに回転させます。 (ピストンを逆に取り付けると出力軸が逆回転となります)

2. 単動空気圧アクチュエータの動作原理図

エアポート(2)からシリンダの2つのピストン間の空洞に空気源の圧力が入ると、2つのピストンが分離してシリンダの両端に向かって移動し、両端のスプリングが圧縮され、両端の空気室のエアがエアポート(4)から排出されます。 2つのピストンラックを同期させて出力軸(ギア)を反時計回りに回転させます。 電磁弁によりエア源圧力が逆転された後、スプリングの弾性力によりシリンダの2つのピストンが中間方向に移動し、中間キャビティ内のエアがエアポート(2)から排出され、2つのピストンラックが同時に出力軸(歯車)を駆動し時計回りに回転します。 (ピストンの取り付け方向が逆の場合、スプリングリセット時に出力軸が逆回転します。)

第三に、空気圧アクチュエータの分類

1. 膜アクチュエーター

メンブレンタイプのアクチュエータが最も一般的に使用されています。空気膜式アクチュエータを構成する一般的な制御弁押し装置として使用できます。 空気圧ダイヤフラムアクチュエータの信号圧力 p がダイヤフラムに作用してダイヤフラムを変形させ、ダイヤフラム上のプッシュロッドを駆動してバルブコアを変位させ、バルブ開度を変化させます。 シンプルな構造、低価格、便利なメンテナンス、幅広い用途を備えています。

空気圧膜アクチュエータには正動作と逆動作の 2 つの形式があります。

コントローラーまたはバルブポジショナーからの信号圧力が増加すると、バルブステムの下向きの動きが正作動アクチュエーターと呼ばれます。信号圧力が増加すると、バルブステムの上向きの動きが反作用アクチュエーターと呼ばれます。 正作動アクチュエータの信号圧力は、波形ダイヤフラムの上の膜空気室に送られます。反作用アクチュエータの信号圧力は、波形ダイヤフラムの下の膜空気室に送られます。 個々の部品を交換することで、2 つを相互に後付けすることができます。

2. ピストン式アクチュエータ

空気圧ピストンアクチュエータは、シリンダ内でピストンを移動させて推力を生成します。明らかに、ピストン式の方がフィルム式に比べて出力が大きくなります。 したがって、メンブレン式は小出力、高精度の用途に適しています。ピストンタイプは大口径で圧力損失の大きい制御装置やバタフライバルブのプッシュ装置など、大出力の用途に適しています。 メンブレン式、ピストン式に加え、ストロークが長くトルクが大きいロングストロークアクチュエータもあり、角変位や高トルクを出力する場合に適しています。

空気圧アクチュエータが受信する信号規格は0.02~0.1MPaです。

空気圧ピストン アクチュエータの主なコンポーネントは、シリンダ、ピストン、プッシュ ロッドです。 シリンダー内のピストンはシリンダーの両側の圧力差によって動きます。 特性により比例形と2位置形の2種類に分けられます。 2位置タイプは入力ピストンの両側の作動圧力の大きさに応じてピストンを高圧側から低圧側へ押します。 比例タイプは2位置タイプをベースにバルブポジショナを追加し、プッシュロッドの変位量が信号圧力に比例するようにしたものです。

3. ラックアンドピニオンアクチュエータ

ラックアンドピニオンタイプ(ダブルピストンラックタイプ)の空気圧アクチュエータは、コンパクトな構造、美しい外観、迅速な応答、安定した動作、長寿命という特徴を備えています。 すべてのアクセサリには最先端の防食処理技術が採用されており、さまざまな過酷な作業条件に適応できます。 高温、低温、各種特殊ストロークアクチュエーターにより、様々な応用分野で優れた性能を発揮します。

第四に、空気圧アクチュエータの選択

空気圧アクチュエータを選定する前に、バルブトルクをご確認ください。 また、トルクの安全値が増加し、水蒸気または非潤滑液体媒体の安全値が 25% 増加します。非潤滑スラリー液体媒体の安全値は 30% 増加します。

バルブトルクが 210NM、空気源圧力がわずか 5bar、媒体が無潤滑の水蒸気の場合、安全率を考慮して安全値は 25% 増加し、262NM になります。複動出力トルク表より、エア源圧力5bar時の対応トルクを求めます。価値。 277NM を選択する必要があります。モデルは POADA300 です。

五、空気圧アクチュエータの性能特性

1. 空気圧機器の定格出力力またはトルクは、GB/T12222 および GB/T12223 の要件を満たす必要があります。上記はメンブレン型アクチュエータです。

2. 無負荷状態で、シリンダに指定の空気圧を入力すると、動作が安定し、詰まりや這いが発生しません。

3. 空気圧機器の開閉方向の出力トルクまたは推力の値は、空気圧0.6MPa時において空気圧機器のラベルに記載の値以上であり、動作が柔軟で各部のへたりやへたりがないこと。その他の異常。

4. シール試験に最大使用圧力を使用した場合、各背圧側からの空気漏れ量が (3 0.15D) cm3/min (標準状態) を超えてはなりません。エンドカバーと出力シャフトからの漏れ 風量は (3 0.15d) cm3/min を超えてはなりません。

5. 強度試験は最高使用圧力の1.5倍で実施します。試験圧力を 3 分間維持した後、シリンダーのエンド カバーと静的シールに漏れや構造的変形が認められません。

6.動作寿命は、空気圧装置が空気圧バルブの動作をシミュレートし、両方向の出力トルクまたは推力容量を維持しながら、開閉操作の開閉回数が50000回以上(開閉サイクルが1回)である必要があります。

7.緩衝機構を備えた空気圧装置。ピストンがストロークエンド位置に移動するとき、衝撃現象は許容されません。

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