執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型及方法

1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的比較與選型執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類執(zhí)行 機(jī)構(gòu)是一種能提供直線 或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，它利用液體、氣體、電力或其它能源并通過電機(jī)、氣缸或其它裝置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)作用并在某種控制信號(hào) 作用下工作。其基本類型有部分回轉(zhuǎn)(Part-Turn) 、多回轉(zhuǎn)(Multi-Turn) 及直行程(Linear) 三種驅(qū)動(dòng)方式。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式主要是氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓這三種，液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)也有搭配電動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)方式，但是其本質(zhì)和液壓沒有太大區(qū)別。三種驅(qū)動(dòng)方式為執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶來的特性不同，在工作性能、造價(jià)、使用方便性等方面各有優(yōu)點(diǎn)，適用于不同的工作場合。各類執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng) 執(zhí)行器的 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 和 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

2、是統(tǒng)一的整體，是以壓縮氣體作為能源，可分為單作用和雙作用兩種類型：執(zhí)行器的開關(guān)動(dòng)作都通過氣源來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行，叫做DOUBLE ACTING雙作用 ()。 SPRING RETURN單作用 ()的開關(guān)動(dòng)作只有開動(dòng)作是氣源驅(qū)動(dòng)， 而關(guān)動(dòng)作時(shí)彈簧復(fù)位。其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式、活塞式、 撥叉式和齒輪齒條式?；钊叫谐涕L，適用于要求有較大推力的場合；而薄膜式行程較小，只能直接帶動(dòng)閥桿。 撥叉式氣動(dòng)執(zhí)行器具有扭矩大、空間小、扭矩曲線更符合閥門的扭矩曲線等特點(diǎn)，但是不很美觀；常用在大扭矩的閥門上。齒輪齒條式氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作平穩(wěn)可靠，并且安全防爆等優(yōu)點(diǎn)，氣動(dòng)薄膜(有彈簧)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)是直線位移，輸出

3、特性是比例式，即輸出位移與輸入信號(hào)成比例關(guān)系。動(dòng)作原理如下：信號(hào)壓力，通常為0.2 1.0bar或 0.4-2bar ，通入薄膜氣室時(shí)，在薄膜上產(chǎn)生一個(gè)推力，使推桿部件移動(dòng)。與此同時(shí)，彈簧被壓縮，直到彈簧的反作用力與信號(hào)壓力在薄膜上產(chǎn)生的力平衡。信號(hào)壓力越大，在薄膜上產(chǎn)生的推力也越大，則與之平衡的彈簧反力也越大，于是彈簧壓縮量也越大即推桿的位移量越大，它與輸入薄膜氣室信號(hào)壓力成比例。推桿的位移，即為氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線輸入位移，其輸出位移的范圍為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程11電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電動(dòng)單元組合式儀表中的執(zhí)行單元。它是以單相、三相交流或直流電源為動(dòng)力，接受統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)，通過控制單元驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋

4、轉(zhuǎn)，帶動(dòng)減速機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)角位移，操縱風(fēng)門、擋板等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可配用各種電動(dòng)操作器完成調(diào)節(jié)系統(tǒng)“手動(dòng)自動(dòng)”的無擾動(dòng)切換，及對(duì)被調(diào)對(duì)象的遠(yuǎn)方手動(dòng)操作，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)還設(shè)有電氣限位和機(jī)械限位雙重保護(hù)來完成自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)。電液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是將電機(jī)、油泵、電液伺服閥集成于一體，只要接入電源和控制信號(hào)些。性能特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式不外乎是氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)這三種。這三種方式驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在工作性能、造價(jià)、使用方便性等方面各有優(yōu)點(diǎn)，適用于不同的工作場合。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的三種驅(qū)動(dòng)方式中，應(yīng)用最廣的是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這是因?yàn)闅鈩?dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的門檻最低。它的性價(jià)比好、使用簡單方便、易于維護(hù)，對(duì)人員

5、技術(shù)要求相對(duì)較低。另外，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最具防火、防爆優(yōu)勢，安全性最高。適合應(yīng)用于石化、石油、油品加工等行業(yè)。氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)1、以空氣為工作介質(zhì)，用后可直接排到大氣中，處理方便。與液壓傳動(dòng)相比不必設(shè)置回收的油箱和管道。2、動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)問題。3、工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)振、潮濕、有輻射和溫度變化大的惡劣環(huán)境中工作時(shí)，安全可靠性優(yōu)于液壓、電子和電氣機(jī)構(gòu)。4、因空氣的粘度很?。s為液壓油動(dòng)力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣嚴(yán)重污染環(huán)境。5、與液壓傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)動(dòng)作迅速、反

6、應(yīng)快、維護(hù)簡單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)等問題。6、成本低，過載能自動(dòng)保護(hù)氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)1、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)在于它的控制精度低，不能和電動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比。這是源于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壓縮氣體驅(qū)動(dòng)方式，氣體的易壓縮性，使得氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)缺乏足夠的抗偏移性能，因此在控制精度方面缺少競爭力。2、由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。但采用氣液聯(lián)動(dòng)裝置會(huì)得到較滿意的效果。3、因工作壓力低（一般為0.31.0MPa） ，又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于 10 40kN。4、噪聲較大，在高速排氣時(shí)要加消聲器。5、氣動(dòng)裝置中的氣信號(hào)傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動(dòng)控制系統(tǒng)不宜用于

7、元件級(jí)數(shù)過多的復(fù)雜回路。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)近年來的使用率越來越高，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)表現(xiàn)出其他兩種執(zhí)行機(jī)構(gòu)所不具備的優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出推力大、穩(wěn)定性高，但同時(shí)造價(jià)又低于液動(dòng)執(zhí)行器，是高性價(jià)比的選擇。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝成本也不高，和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比，它的能源更易獲取，但是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，更容易發(fā)生故障，維修難度也比較大，需要有較高技術(shù)水平的專業(yè)人員操作并維護(hù)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)更具優(yōu)勢的地方在于，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力更大，控制更精確，運(yùn)行也更穩(wěn)定。而且可以無需動(dòng)力即保持負(fù)載。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用電源為動(dòng)力因此不需要對(duì)各種氣動(dòng)管線進(jìn)行安裝和維護(hù)，但操作過程中容易出現(xiàn)電火花的問題，

8、在防火、防爆等安全性上就要遜色于其他兩種執(zhí)行機(jī)構(gòu)。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，新的技術(shù)元器件在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上得到廣泛應(yīng)用，對(duì)于執(zhí)行器的功能與性能有了很大的提高，老一代模擬器件正全面被高集成度數(shù)字式微處理器所取代，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性、可操作性、通信功能、診斷保護(hù)功能得到極大的擴(kuò)展，尤其是近年來交流變頻調(diào)速，直流無刷電機(jī)等在電動(dòng)執(zhí)行器的應(yīng)用，更是將電動(dòng)執(zhí)行器技術(shù)推向一個(gè)全新的高度。電機(jī)的調(diào)速功能，不僅使執(zhí)行器的運(yùn)行速度可由用戶根據(jù)自己的需要設(shè)置，減少了執(zhí)行器廠家的產(chǎn)品規(guī)格，由調(diào)速功能衍生出來的如“柔性開啟” 、 “柔性關(guān)閉”等功能，則使執(zhí)行器的性能有了更大的提高。隨著電力電子，稀土永磁材料技術(shù)的發(fā)展，

9、具有更高性價(jià)比的直流無刷調(diào)速電機(jī)也逐步被用于電動(dòng)執(zhí)行器。在這些新技術(shù)在執(zhí)行器方面的推廣應(yīng)用上，國外著名的執(zhí)行器廠家如AUM、A SIPOS、 ABB算是行業(yè)的標(biāo)桿，國內(nèi)近幾年也有廠家陸續(xù)推出自己的同類產(chǎn)品，武漢辰冠科技有限公司在 2008 年第一家將直流無刷電機(jī)及變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用到執(zhí)行器行業(yè)后，接著陸續(xù)開發(fā)了各類執(zhí)行器電氣控制器，均具有智能中文漢顯，紅外遙控，遠(yuǎn)程控制信號(hào)具備開關(guān)量、420ma或總線控制，可驅(qū)動(dòng)各種單相、三相、24V、 220V、 380V、交流電機(jī)、直流無刷電機(jī)，電機(jī)控制方式即可電子開關(guān)驅(qū)動(dòng)，也可變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)，電制動(dòng)功能保證了精確定位，同時(shí)提供選配的單圈絕對(duì)值編碼器、PROF

10、IBUS DP總線板，逐步打破國外廠家在高新技術(shù)方面的壟斷，為國內(nèi)執(zhí)行器廠家的技術(shù)升級(jí)換代提供全方位的的技術(shù)支持（電）液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以液體驅(qū)動(dòng)，液體有不可壓縮的特性，這賦予了液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)很好的抗偏移能力，調(diào)節(jié)非常穩(wěn)定。液動(dòng)執(zhí)行器的輸出推動(dòng)力要高于氣動(dòng)執(zhí)行器和電動(dòng)執(zhí)行器，且液動(dòng)執(zhí)行器的輸出力矩可以根據(jù)要求進(jìn)行精確的調(diào)整，并將其通過液壓儀表反應(yīng)出來。液動(dòng)執(zhí)行器的傳動(dòng)更為平穩(wěn)可靠，有緩沖無撞擊現(xiàn)象，適用于對(duì)傳動(dòng)要求較高的工作環(huán)境。液動(dòng)執(zhí)行器的調(diào)節(jié)精度高、響應(yīng)速度快，能實(shí)現(xiàn)高精確度控制。液動(dòng)執(zhí)行器本身配備有蓄能器，在發(fā)生動(dòng)力故障時(shí)，可以進(jìn)行一次以上的執(zhí)行操作，減少緊急情況對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)造成的破

11、壞和影響，特別適用于長輸送管路自動(dòng)控制。由于使用液壓方式驅(qū)動(dòng)，在操作過程中不會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)設(shè)備常見的打火現(xiàn)象，因此防爆性能要高于電動(dòng)執(zhí)行器。工作平穩(wěn)，沖擊、振動(dòng)和噪音都較小，易于實(shí)現(xiàn)頻繁的啟動(dòng)、換向，能夠完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和各種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。操縱簡單、調(diào)速方便，并能在大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，調(diào)速比可達(dá)5000。可實(shí)現(xiàn)低速大力矩傳動(dòng)，無需減速裝置。液動(dòng)執(zhí)行器的工作需要外部的液壓系統(tǒng)支持，運(yùn)行液壓執(zhí)行器要配備液壓站和輸油管路，這造成液壓執(zhí)行器相對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器和氣動(dòng)執(zhí)行器來說，一次性投資更大，安裝工程量也更多，因此液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用范圍最小只有大型的、特殊的工程才會(huì)專門建造并使用液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。，使用場所執(zhí)行機(jī)構(gòu)是自動(dòng)化系統(tǒng)中用于執(zhí)行系統(tǒng)控制操作信號(hào)，并改變操作量的機(jī)構(gòu)，在生產(chǎn)過程中起控制產(chǎn)品質(zhì)量的作用，因此執(zhí)行器的工作性能決定了自動(dòng)化系統(tǒng)的工作水平。就執(zhí)行機(jī)構(gòu)這三種驅(qū)動(dòng)方式，綜合來說，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)最適宜應(yīng)用在普通工作場合，它的精確度不高卻足以滿足日?？刂菩枰?，防火防爆場合也多使用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此在發(fā)電、化工、石油等對(duì)安全性要求較高的生產(chǎn)行業(yè)有著比較普遍的應(yīng)用。電動(dòng)執(zhí)行器輸出推