執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型及方法

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的比較與選型執(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)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(guò)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(méi)有太大區(qū)別 三種 驅(qū)動(dòng)方式為執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶來(lái)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(chǎng)合 各類執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理各類執(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)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(kāi)關(guān)動(dòng)作都通過(guò)氣源來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行 叫做 DOUBLE ACTING 雙作用 SPRING RETURN 單作用 的開(kāi)關(guān)動(dòng)作只有開(kāi)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 活塞式行程長(zhǎng) 適用于要求有較大推力的場(chǎng)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(mén)的扭矩曲線等 特點(diǎn) 但是不很美觀 常用在大扭矩的閥門(mén)上 齒輪齒條式氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 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 2 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 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(guò)控制單元驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(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(mén) 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(wú)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(lái)完成自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù) 3 電 液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電 液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 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)即可工作 而液動(dòng)執(zhí)行器和氣缸相近 但是比氣缸能耐更高的壓力 它的工作需要 外部的液壓系統(tǒng) 工廠中需要配備液壓站和輸油管路 相比之下 還是電動(dòng)執(zhí)行器更 方便一些 性能特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)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(chǎng)合 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(mén)檻最低 它的性價(jià)比好 使用簡(jiǎn)單方便 易于維護(hù) 對(duì)人員技術(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(shì) 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)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(jiǎn)單 工作介質(zhì)清潔 不存在介質(zhì)變質(zhì)問(wèn)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 因空氣的粘度很小 約為液壓油動(dòng)力粘度的萬(wàn)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 反應(yīng)快 維護(hù)簡(jiǎn)單 工作介質(zhì)清潔 不存在介質(zhì)變質(zhì)等問(wèn)題 6 成本低 過(guò)載能自動(dòng)保護(hù) 氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)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) 4 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(jìng)爭(zhēng)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(guò)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)不宜用于元件級(jí)數(shù)過(guò)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) 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)近年來(lái)的使用率越來(lái)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(shì)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(wú)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(guò)程中容易出現(xiàn)電火花的問(wèn)題 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(lái)交流變頻調(diào)速 直流無(wú)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(lái)的 如 柔性開(kāi)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 具有更高性價(jià)比的直流無(wú)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(guó)外著名的執(zhí)行器廠家如 AUMA SIPOS ABB 算是行業(yè)的標(biāo)桿 國(guó)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(wú)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(kāi)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(kāi)關(guān)量 4 20ma 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(wú)刷電機(jī) 電機(jī)控制方式即可電子開(kāi)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 PROFIBUS DP 總線板 逐步打破國(guó)外廠家在高新技術(shù)方面的壟斷 為國(guó)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 5 電 液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 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(guò)液壓儀 表反應(yīng)出來(lái) 液動(dòng)執(zhí)行器的傳動(dòng)更為平穩(wěn)可靠 有緩沖無(wú)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)造成的破壞和影響 特別適用于長(zhǎng)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(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)設(shè)備常見(jiàn)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(jiǎn)單 調(diào)速方便 并能在大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)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(wú)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(lái)說(shuō) 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(mén)建造并使用液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 使用場(chǎng)所使用場(chǎng)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(guò)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(lái)說(shuō) 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)最適宜應(yīng)用在普通工作 場(chǎng)合 它的精確度不高卻足以滿足日常控制需要 防火防爆場(chǎng)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)