弹簧气缸型号(弹簧气缸型号规格)

气缸弹簧怎么安装图解使用

一

气动执行器概述

  活塞式行程长，适用于要求有较大推力的场合；而薄膜式行程较小，只能直接带动阀杆。拨叉式气动执行器具有扭矩大、空间小、扭矩曲线更符合阀门的扭矩曲线等特点，但是不很美观；常用在大扭矩的阀门上。齿轮齿条式气动执行机构有结构简单，动作平稳可靠，并且安全防爆等优点，在发电厂、化工，炼油等对安全要求较高的生产过程中有广泛的应用。

二

气动执行器的工作原理

1.双作用气动执行器工作原理图

  当气源压力从气口(2)进入气缸两活塞之间中腔时，使两活塞分离向气缸两端方向移动，两端气腔的空气通过气口(4)排出，同时使两活塞齿条同步带动输出轴 (齿轮)逆时针方向旋转。反之气源压力从气口(4)进入气缸两端气腔时，使两活塞向气缸中间方向移动，中间气腔的空气通过气口(2)排出，同时使两活塞齿条同步带动输出轴(齿轮)顺时针方向旋转。（如果把活塞相对反方向安装，输出轴即变为反向旋转）

2.单作用气动执行器工作原理图

  当气源压力从气口(2)进入气缸两活塞之间中腔时，使两活塞分离向气缸两端方向移动，迫使两端的弹簧压缩，两端气腔的空气通过气口(4)排出，同时使两活塞齿条同步带动输出轴(齿轮)逆时针方向旋转。在气源压力经过电磁阀换向后，气缸的两活塞在弹簧的弹力下向中间方向移动，中间气腔的空气从气口(2)排出，同时使两活塞齿条同步带动输出轴(齿轮)顺时针方向旋转。（如果把活塞相对反方向安装，弹簧复位时输出轴即变为反向旋转）。

三

气动执行器的分类

1.薄膜式执行机构

  薄膜式执行机构最为常用，它可以用作一般控制阀的推动装置，组成气动薄膜式执行器。气动薄膜式执行机构的信号压力p作用于膜片，使其变形，带动膜片上的推杆移动，使阀芯产生位移，从而改变阀的开度。它结构简单，价格便宜，维修方便，广泛应用。

  气动薄膜执行机构有正作用和反作用两种形式。

  当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，阀杆向下的动作的叫正作用执行机构；当信号压力增大时，阀杆向上动作的叫反作用执行机构。正作用执行机构的信号压力是通入波纹膜片上方的薄膜气室；反作用执行机构的信号压力是通入波纹膜片下方的薄膜气室。通过更换个别零件，两者就能互相改装。

2.活塞式执行机构

  气动活塞执行机构使活塞在气缸中移动产生推力，显然，活塞式的输出力度远大于薄膜式。因此，薄膜式适用于出力较小、精度较高的场合；活塞式适用于输出力较大的场合，如大口径、高压降控制或蝶阀的推动装置。除薄膜式和活塞式之外，还有一种长行程执行机构，它的行程长，转矩大，适用于输出角位移和大力矩的场合。

气动执行机构接收的信号标准为0.02至0.1MPa。

  气动活塞执行机构的主要部件为气缸、活塞、推杆。气缸内活塞随气缸内两侧压差的变化而移动。根据特性分为比例式和两位式两种。两位式根据根据输入活塞两侧操作压力的大小，活塞从高压侧被推向低压侧。比例式是在两位式基础上加以阀门定位器，使推杆位移和信号压力成比例关系。

3.齿轮齿条式执行机构

  齿轮齿条式(双活塞齿条式)气动执行器，具有结构紧凑，外观优美，反应迅捷，运行稳定，使用寿命长等特点。所有配件都采用最先进的防腐蚀处理技术，能适应各种恶劣工况。其高低温以及各种特殊行程的执行器在各种应用领域都有良好的表现。

四

气动执行器的选型

  在选用气动执行器前，请确认阀门扭矩。并在扭矩上增加安全值，水蒸汽或非润滑液体介质增加25%安全值；非润滑浆料液体介质增加30%安全值。

  当选用阀门扭矩为210NM，气源压力只有5bar，介质为非润滑的水蒸汽，考虑到安全因素，增加25%安全值值即262NM，按双作用输出扭矩表查找气源压力在5bar时相应扭矩值。应选用277NM，型号为POADA300。

气动执行器扭矩表

五

气动执行器的性能特点

  1.气动装置额定输出力或力矩应符合GB/T12222和GB/T12223的规定上面为薄膜式执行机构；

  2.在空载情况下，对气缸内输入按规定的气压，其动作应平稳，无卡阻及爬行现象；

  3.在0.6MPa的空气压力下，气动装置启、闭两个方向的输出力矩或推力，其值应不小于气动装置标牌所标示的数值，且动作应灵活，不允许各部位出现永久变形及其他异常现象；

  4.密封试验用最大工作压力进行试验时，从各自背压一侧泄漏出的空气量不允许超过（3+0.15D）cm3/min（标准状态）；从端盖、输出轴处泄漏出的空气量不允许超过（3+0.15d）cm3/min；

  5.强度试验用1.5倍的最大工作压力进行试验，保持试验压力3min后，其缸体端盖和静密封部位不允许有渗漏及结构变形；

  6.动作寿命次数，气动装置模拟气动阀门动作，在保持两个方向的输出力矩或推力能力的情况下，启闭操作的启闭次数应不低于50000次（启—闭循环为一次）；

  7.带缓冲机构的气动装置，当活塞运动到行程终端位置时，不允许出现冲击现象。

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弹簧式气缸的工作原理

SMC的薄型气缸，具体含义：

CQ2是薄型气缸，B是通孔标准型，20是气缸缸径，10是气缸行程，T是单作用（弹簧压出型）

在SMC的样本很容易可以了解到，SMC样本，可以到“SMC气动服务网”了解。

气缸弹簧选型

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转自【船舶讲武堂】作者：上海锦江航运（集团）有限公司窦天君（轮机长）

这是一篇有价值的分享文章！

M.J轮是新投入运营的1100TEU集装箱船，主机型号WARTSILA6RTFLEX-48T-D，M.C.R8730kW@127rpm，C.S.R7857kW@122.6rpm。

主机FULL车速90rpm，HALF车速75rpm，SLOW车速50rpm，DEADSLOW车速40rpm,临界转速59～71rpm。

一、故障现象

在新船试航过程中，主机车速由SLOW加速至FULL时报警系统发出“#6Exv．closdeadtimetoolong”报警并触发主机SLOWDOWN，当主机车速由FULL减速至SLOW时，依然会发出该报警并触发主机SLOWDOWN,主机定速航行期间没有此故障。

主机车速变化大多是发生在机动航行期间，频繁的SLOWDOWN对船舶的安全造成威胁，需尽快排除。

由于处在新船保修期，服务工程师上船更换了VCU及排气阀驱动端后故障依然存在。

制造商不能及时排除故障，只能靠自己摸索，在随后的运营中发现断电重启故障缸FCM-20模块的同时迅速加车，主机能越过临界转速后不再报警。

二、故障分析与排除

触发主机SLOWDOWNN的根本原因在于报警系统发出“#6Exv．closdeadtimetoolong”报警，其含义为6#缸排气阀关闭停滞时间过长。

关闭停滞时间（Closedeadtime）的定义是指FCM-20模块发出排气阀关闭指令到排气阀关闭时间终止这一段延迟的时间，当某一缸的关闭停滞时间大于整机平均值的150%时，该缸关闭停滞时间过长报警。

图1排气阀开启及关闭DEADTIME值

故障发生时FLEXVIEW软件中截取排气阀DEADTIME数据如图1所示,从数据中可以明显地看出4#、6#缸的排气阀关闭停滞时间（Closedeadtime）明显高于其他缸。

说明书解释引起该报警的可能原因有：

VCU故障、排气阀机械故障、排气阀位置传感器故障。

考虑到该轮是刚刚下水的新船，VCU在出厂时经过台架试验，短时间内出现故障的几率较低，所以首先从排查排气阀本身的故障方面入手，液压排气阀工作原理如图2所示。

图2液压排气阀工作原理图

排气阀的开启和关闭均为闭环控制，其控制中心为各缸的FCM-20模块，开启动力为100～200bar的伺服油，关闭动力为空气弹簧。

排气阀的打开逻辑如下：

(1)FCM-20模块根据曲轴位置传感器信号计算并发出排气阀开启信号；

(2)共轨阀控制一路伺服油推动滑阀工作在上位，伺服油进入VCU液压活塞下部；

(3)伺服油进入液压活塞下部推动活塞上行而压缩缸内液压油，驱动排气阀开启。

排气阀的关闭逻辑如下：

（1）FCM-20模块根据曲轴位置传感器信号计算并发出排气阀关闭信号；

（2）共轨阀伺服油泄放，滑阀在弹簧作用下工作在下位，VCU液压活塞下部液压油被泄放；

（3）VCU液压活塞复位至底部，排气阀在空气弹簧的作用下关闭。

排气阀状态的反馈信号来自于安装在排气阀阀壳上的位置传感器（PoistionSensor）。

影响排气阀动作的机械原因主要有以下几个方面：

（1）排气阀阀杆与导套间的配合间隙及对中性；

（2）空气弹簧活塞与缸体是否有黏滞；

（3）排气阀上部驱动活塞是否卡滞。

为了简单快速的排查故障原因，笔者采用将故障缸（6#）与正常缸（5#）排气阀总成对调的措施，以判断是否是排气阀本身机械故障引起的报警。

6#与5#排气阀对换以后报警转移到5#缸，这说明引起排气阀关闭停滞时间过长的原因就是该排气阀本身的故障。

现场拆检该故障排气阀，阀杆与导套配合间隙测量、对中度检查，空气弹簧活塞与缸体的活络性能检查，驱动活塞活络性检查后发现所有的运动部件活络无卡滞，配合面无异常磨损现象，对中度良好，从外观上看起来无故障特征。

为了保险起见，笔者更换了空气弹簧活塞密封令并手动检查确认正常后装复，装机前整个排气阀进行模拟开关试验正常后装机试车，故障依旧，至此故障的排查遇到了瓶颈，说明书所列的可能原因已经一一排查却未排除故障。

在排除了因排气阀空气缸漏气引起的closdeadtime过长后，故障的最大可能性就是空气弹簧气压不足。

图4排气阀空气弹簧结构图

图5空气弹簧补气单向阀

从排气阀空气弹簧结构图中可以看出（见图4），在空气弹簧气缸下部还有一个带中心节流孔的补气单向阀（见图5），拆下所有缸的补气单向阀，仔细检查后发现该阀的中心节流孔孔径似乎存在轻微差异，由于孔径较小船上无适配的内径测量工具，只能使用不同尺寸的通针进行比对测量，经过比发现3#、5#孔径约0.6mm左右，4#、6#孔径约1.0mm左右，1#、2#孔径约0.8mm左右。

至此，故障原因查明: 

系空气弹簧补气单向阀中心节流孔孔径不同导致各缸排气阀CLOSEDEADTIME不一致所致。

从图4中可以看出，整个排气阀空气弹簧气缸可以近似看作一个密闭空间，其上部充满液压油，下部充满控制空气，中间活塞分隔液压油和控制空气。

当排气阀开启时，气缸上部充满100bar左右的液压动力油作用于活塞上，从而推动排气阀阀杆下行打开排气阀，同时活塞压缩下部气缸内的控制空气，当上部液压油压力泄放以后，活塞在压缩空气的作用下引起阀杆上行关闭排气阀。

由于驱动排气阀的动力是100bar左右的系统滑油，不可避免地会有部分滑油泄漏到气缸下部，若不能及时泄放这部分滑油，随着时间的延长滑油集聚在气缸下部，在排气阀开启时会造成气缸的液击现象，同时由于气缸下部空气被压缩，压力较高，在实际使用中也会有部分泄漏，需要及时补充。

为此，在气缸下部设计了一个带节流孔的补气单向阀，其节流孔的作用有二：

（1）泄放掉气缸下部的滑油；

（2）对下部空气缸有一个蓄压恒压的作用。

从拆检后的实际测量可见3#、5#缸节流孔最小，其对空气弹簧的蓄压能力最强，所以其排气阀关闭停滞时间最短；

4#、6#缸节流孔最大，其对空气弹簧蓄压能力最差，所以其排气阀停滞时间最长，当单缸停滞时间大于整机平均值的150%时单缸报警并触发SLOWDOWN。

那为何在主机高速运转过程中未触发报警呢？

笔者考虑是因为排气阀高速开启关闭过程中，空气弹簧活塞运动频率很高，节流孔对空气弹簧气缸中空气压力的影响较小，相反在主机低速运行中，排气阀的开启关闭频率较低，节流孔对空气弹簧气缸中空气压力的影响较大，从而触发报警。

该单向节流阀不是易损耗备件，船上未存备件，为了确保船舶进出港等机动航行过程中的航行安全，笔者采用将孔径较小的两组全部扩大到最大一组（1.0mm）的标准，全部扩孔后装机试车，故障排除，各缸排气阀关闭停滞时间相近，主机加减速恢复正常。

三、经验总结

故障排除后经过公司与造机厂沟通后得知，该台主机排气阀单向节流阀为不同供应商提供的3个不同批次的产品。

因不同批次产品尺寸精度存在一定的差异，这种情况在日常轮机管理中并不罕见，但在该实例中同一台主机装配不同厂家的3个批次的单向阀却极少遇见，固有的思维定式影响了笔者的判断，使得故障的排除过程中走了较多弯路。

通过本次故障排除，笔者认为在轮机管理过程中，尤其是面对新技术新设备，一定要先吃透各个子系统的原理及结构，只有把原理和结构都了解清楚了,才能在故障排除过程中驾轻就熟，少走弯路。

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