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液动执行器与气动执行器及电动执行器的区别
点击次数:3371 来源网站:http://www.wtfm.cc 发布时间:2013-03-26<

执行器作为一种动力装置,综合了气动、液压、控制、机电、计算机、通信等技术,可以快速、稳定地对被控对象的位置进行精确控制,不仅应用于各种阀门的驱动、控制中,而且现已广泛应用在电力、水利、冶金、造纸、航天、管线、石化、工业装备、食品加工等领域众多需要动力驱动的部位。按所用驱动能源形式划分,执行器可分为气动执行器、电动执行器和液动执行器。
    液动执行器将控制模块和液压动力模块集成一体,分为直行程、角行程两种。控制模块发出指令到智能可控电动机或伺服阀,控制液压动力模块以线性位移(或角位移)输出力(或力矩),驱动被控对象,并通过位移反馈完成调节过程,实现各种功能控制。
    目前市场上使用最多的液动执行器一般可分为两种:一种是伺服阀控制式液动执行器,即传统的液动伺服执行器,通常采用开式循环液压系统,通过控制伺服阀调节液压油流动方向及流量大小,实现对被控对象的调节,如德国的Reineke液动执行器;另一种是电动机控制式液动执行器,采用闭式循环液压系统,通过调节步进电动机或伺服电动机的转向和转速来控制双向泵压力油输出方向和流量,对被控对象进行精确调控,如韩国RPM、美国REXA等液动执行器。
 1、 液执行器与气动及电动执行器的比较
    气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体,其执行机构有薄膜式、活塞式、拨叉式和齿轮齿条式。采用气体做动力介质,最大的优点是安全性高,对使用环境要求低,可应用于易燃易爆的工作场合。但由于气体的可压缩性,刚度相对较低的气动执行器响应较慢,分辨率欠佳,控制精度低,抗偏差能力较差,应用在动态力或摩擦较大情况下时,极易引起设备的不良振动。且其能-重比差,功率密度低,较大驱动力的气动执行器极其复杂、笨重而昂贵。虽然在高精度控制方面不足,但由于气动执行器安全,易于操作、维护,初始投资省,有较高性价比,在化工、航天等领域应用广泛。
    电动执行器又称电动执行机构,使用单相或三相电动机驱动齿轮或蜗轮蜗杆输出直线或旋转运动。电动执行器可输出相对恒定的驱动力,高度稳定,抗偏差能力强,控制精度要比气动执行器高,不用借助其他辅助系统可自动保位,但其结构复杂,易发生故障,维护费用高,调节过于频繁会引起电动机发热,减速齿轮易磨损。此外,电动执行器运行缓慢,难于实现大驱动力,且存在过载保护实现困难、不良位置等问题。电动执行器最适合开/关操作,主要应用于动力厂或核动力厂。
    电液执行器集成了电动操作的简易性、液压的动力快速、固态电子的可靠性和用户配置的灵活性,具有响应速度快、控制精度高、输出功率大、结构紧凑等优点。电液执行器克服了气动执行器的控制精度低、电动执行器的可控性差等问题,在一定的应用场合和工作环境下,具有无可比拟的优势,因而广泛应用在电厂、石化等比较特殊的场合。
  2、 液执行器结构及原理
  1) 传统液动伺服执行器
    传统液动伺服执行器将油源站与电液伺服系统集成为一体,所有部件如电动机-泵单元、伺服或比列控制阀、液压缸、位置反馈组件、压力表、液位和温度报警传感器、过滤器、溢流阀、单向阀等都安装在容器内部。电动机通常为鼠笼式异步电动机,性能稳定,可满足液动伺服执行器各工况要求,且价格较低。伺服阀为电液伺服执行器的控制核心,既是液动转换元件,又是功率放大元件,其功用是将小功率的电信号输入转换为大功率液压能(压力和流量)输出,能够对输出流量和压力进行连续双向控制,从而实现对执行器位移、速度、加速度和力的控制,动态响应速度快,控制精度高,结构紧凑,广泛用于快速高精度的各类机械设备的液压闭环控制中。
 2) 电动机控制式液动执行器
    市场上电动机控制式液动执行器无论是液压系统、控制方式还是工作过程都大同小异,均采用步进电动机或伺服电动机、高精度双向齿轮泵、液压缸、油箱、反馈组件等。所有组件均与外部独立、封闭,高度集成,模块化、小型化设计。
 3、 液执行器的应用分析
    高精度的液动伺服执行器输出推力大,全行程时间短,响应快,控制精度高,无超调,运行非常平稳,适合于高压差、高黏度介质等严酷工况条件。但其往往需要配套使用一个液压站或者带一套伺服控制系统,体积庞大,对液压油清洁度要求高,往往存在泄漏等问题,而且生产成本、使用成本(能耗和维护费用)高。因而仅在少数需要大驱动力或高精度连续调节控制的时候才使用。
    和传统液动伺服执行器相比,电动机控制式液动执行器,体积小、重量轻,安装、使用方便,生产、使用成本低,只在需要调节时电动机和泵才会启动。性能优越,能达到液动伺服执行器大多数指标。虽然电动机控制式电液执行器有诸多优点,但在大功率、大行程、大惯量、复杂的特性补偿方面无法实现,而传统的液动伺服执行器则有明显的优势。
 4、气动执行机构的主要优点:
1、接受连续的气信号,输出直线位移(加电/气转换装置后,也可以接受连续的电信号),有的配上摇臂后,可输出角位移。
2、有正、反作用功能。
3、移动速度大,但负载增加时速度会变慢。
4、输出力与操作压力有关。
5、可靠性高,但气源中断后阀门不能保持(加保位阀后可以保持)。
6、不便实现分段控制和程序控制。
7、检修维护简单,对环境的适应性好。
8、输出功率较大。
9、具有防爆功能。
5、 结论
    在不同的应用环境下,气动、电动、液动执行器各有自己的优势,本文总结了三种执行器的优缺点,并以伺服阀控制式和电动机控制式两种类型液动执行器为例,从液压原理、控制方式、结构、性能、应用等方面作了详细的比较分析,对执行器的设计和使用有一定的实用价值。
 

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