電動、氣動、液動執(zhí)行機構(gòu)比較分析
液動執(zhí)行器推力最大,現(xiàn)在一般都是機電一體化的,但比較笨重,所以現(xiàn)在很少使用,比如三峽的船閥用的就是液動執(zhí)行器。
電動執(zhí)行機構(gòu)安全防爆性能差,電機動作不夠迅速,且在行程受阻或閥桿被扎住時電機容易受損。盡管近年來電動執(zhí)行器在不斷改進并有擴大應(yīng)用的趨勢,但從總體上看不及氣動執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)用得普遍。
氣動執(zhí)行器的執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)是統(tǒng)一的整體,其執(zhí)行機構(gòu)有薄膜式和活塞式兩類?;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,只能直接帶動閥桿。由于氣動執(zhí)行機構(gòu)有結(jié)構(gòu)簡單,輸出推力大,動作平穩(wěn)可靠,并且安全防爆等優(yōu)點,在化工,煉油等對安全要求較高的生產(chǎn)過程中有廣泛的應(yīng)用。
液壓、氣動機構(gòu)的工作原理和特點
1.液壓機構(gòu)
液壓機構(gòu)是以液壓油為動力源來完成預(yù)定運動要求和實現(xiàn)各種機構(gòu)功能的機構(gòu)。液壓機構(gòu)與純機械機構(gòu)和電力驅(qū)動機構(gòu)相比,主要有以下優(yōu)點:
?。?)在輸出同等功率的條件下,機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊,體積小、重量輕、慣性小。
?。?)工作平穩(wěn),沖擊、振動和噪音都較小,易于實現(xiàn)頻繁的啟動、換向,能夠完成旋轉(zhuǎn)運動和各種往復(fù)運動。
?。?)操縱簡單、調(diào)速方便,并能在大的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速,調(diào)速比可達(dá)5000。
?。?)可實現(xiàn)低速大力矩傳動,無需減速裝置。
液壓機構(gòu)的不足之處是:油液的粘性受溫度變化的影響大,不宜用于低溫和高溫的環(huán)境中;液壓組件的加工和配合要求精度高,加工工藝?yán)щy,成本高。
2.氣動機構(gòu)
氣動機構(gòu)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動力和控制信號的機構(gòu)。與液壓機構(gòu)相比有以下優(yōu)點:
?。?)以空氣為工作介質(zhì),用后可直接排到大氣中,處理方便。
?。?)動作迅速、反應(yīng)快、維護簡單、工作介質(zhì)清潔,不存在介質(zhì)變質(zhì)問題。
?。?)工作環(huán)境適應(yīng)性好,特別是在易燃、易爆、多塵埃、強磁、強振、潮濕、有輻射和溫度變化大的惡劣環(huán)境中工作時,安全可靠性優(yōu)于液壓、電子和電氣機構(gòu)。
氣動機構(gòu)的不足之處是:由于空氣具有可壓縮性,因此工作速度穩(wěn)定性稍差,但采用氣液動聯(lián)動裝置會得到較滿意的結(jié)果;工作壓力低(一般為0.3~1.0MPa),難以獲得很大的輸出力;噪聲大,在高速排氣時要加消聲器。
3氣壓傳動機構(gòu)
1.氣壓傳動的優(yōu)點
1)以空氣為工作介質(zhì),工作介質(zhì)獲得比較容易,用后的空氣排到大氣中,處理方便,與液壓傳動相比不必設(shè)置回收的油箱和管道。
2)因空氣的粘度很?。s為液壓油動力粘度的萬分之一),其損失也很小,所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴(yán)重污染環(huán)境。
3)與液壓傳動相比,氣壓傳動動作迅速、反應(yīng)快、維護簡單、工作介質(zhì)清潔,不存在介質(zhì)變質(zhì)等問題。
4)工作環(huán)境適應(yīng)性好,特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣工作環(huán)境中,比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。
5)成本低,過載能自動保護。
2.氣壓傳動的缺點
1)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)動裝置會得到較滿意的效果。
2)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。
3)噪聲較大,在高速排氣時要加消聲器。
4)氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢,因此,氣動控制系統(tǒng)不宜用于元件級數(shù)過多的復(fù)雜回路。
執(zhí)行機構(gòu)的選擇
1.執(zhí)行機構(gòu)選擇的主要考慮因素:
執(zhí)行機構(gòu)選擇的主要考慮因素是:①可靠性;②經(jīng)濟性;③動作平穩(wěn)、足夠的輸出力;④重量外觀;⑤結(jié)構(gòu)簡單、維護方便。
2.電動執(zhí)行機構(gòu)與氣動執(zhí)行機構(gòu)的選擇比較:
?。?)氣動執(zhí)行機構(gòu)簡單可靠;
老式電動執(zhí)行機構(gòu)可靠性差是它過去的一貫弱點,然而在90年代電子式執(zhí)行機構(gòu)的發(fā)展徹底解決了這一問題,可以在5~10年內(nèi)免維修,它的可靠性甚至超過了氣動執(zhí)行機構(gòu)。正由于此,筆者認(rèn)為,它將成為下世紀(jì)調(diào)節(jié)閥的主流。
?。?)驅(qū)動源
氣動執(zhí)行機構(gòu)的最大不足就是需別設(shè)置氣源站,增加了費用;電動閥的驅(qū)動源隨地可取。
?。?)價格方面
氣動執(zhí)行機構(gòu)必須附加閥門定位器,再加上氣源,其費用與電動閥不相上下(進口電氣閥門定位器與進口電子式執(zhí)行機構(gòu)價格相當(dāng);國產(chǎn)定位器與國產(chǎn)電動執(zhí)行器不相上下)。
(4)推力和剛度兩者相當(dāng)。
?。?)防火防爆
“氣動執(zhí)行機構(gòu)+電氣閥門定位器”略好于電動執(zhí)行機構(gòu)。
推薦意見
?。?)在可能的情況下,建議選用進口電子式執(zhí)行機構(gòu)配國產(chǎn)閥(如全功能超輕型閥),以用于國產(chǎn)化場合、新建項目等。
?。?)薄膜執(zhí)行機構(gòu)雖存在推力不夠、剛度小、尺寸大的缺陷,但其結(jié)構(gòu)簡單,所以,目前仍是使用最多的執(zhí)行機構(gòu)。但這里我們強調(diào)的是最好選用ZHA、ZHB型的精小型薄膜執(zhí)行機構(gòu)去代替ZMA、ZMB型的老式薄膜執(zhí)行機構(gòu),以獲得更輕的重量、更小的尺寸和大的輸出力。
?。?)活塞執(zhí)行機構(gòu)選擇注意方面:①氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)推力不夠時,選用活塞執(zhí)行機構(gòu)來提高輸出力;對大壓差的調(diào)節(jié)閥(如中壓蒸汽切斷),當(dāng)DN≥200時,甚至要選雙層活塞執(zhí)行機構(gòu);②對普通調(diào)節(jié)閥,還可選用活塞執(zhí)行機構(gòu)去代替薄膜執(zhí)行機構(gòu),使執(zhí)行機構(gòu)的尺寸大大減小,就此觀點而言,氣動活塞調(diào)節(jié)閥使用會更多;③對角行程類調(diào)節(jié)閥,其角行程執(zhí)行機構(gòu),典型的結(jié)構(gòu)是雙活塞齒輪齒條轉(zhuǎn)動式。值得強調(diào)的是,傳統(tǒng)的“直行程活塞執(zhí)行機構(gòu)+角鐵+曲柄連桿”方式,應(yīng)該淘汰。
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