電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較
[來源：原創(chuàng)] [作者：jiatai] [日期：12-05-28] [熱度：]
執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較
液動(dòng)執(zhí)行器推力最大，現(xiàn)在一般都是機(jī)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(dòng)執(zhí)行器。
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安全防爆性能差，電機(jī)動(dòng)作不夠迅速，且在行程受阻或閥桿被扎住時(shí)電機(jī)容易受損。盡管近年來電動(dòng)執(zhí)行器在不斷改進(jìn)并有擴(kuò)大應(yīng)用的趨勢(shì)，但從總體上看不及氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)用得普遍。
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，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式兩類。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。由于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出推力大，動(dòng)作平穩(wěn)可靠，并且安全防爆等優(yōu)點(diǎn)，在化工，煉油等對(duì)安全要求較高的生產(chǎn)過程中有廣泛的應(yīng)用。
液壓、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理和特點(diǎn)
1.液壓機(jī)構(gòu)
液壓機(jī)構(gòu)是以液壓油為動(dòng)力源來完成預(yù)定運(yùn)動(dòng)要求和實(shí)現(xiàn)各種機(jī)構(gòu)功能的機(jī)構(gòu)。液壓機(jī)構(gòu)與純機(jī)械機(jī)構(gòu)和電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）在輸出同等功率的條件下，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕、慣性小。
（2）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)。
（3）操縱簡(jiǎn)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。
（4）可實(shí)現(xiàn)低速大力矩傳動(dòng)，無需減速裝置。
液壓機(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)
氣動(dòng)機(jī)構(gòu)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動(dòng)力和控制信號(hào)的機(jī)構(gòu)。與液壓機(jī)構(gòu)相比有以下優(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。
（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)。
氣動(dòng)機(jī)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(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置會(huì)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(shí)要加消聲器。
氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
1.氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)
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(dòng)相比不必設(shè)置回收的油箱和管道。
2）因空氣的粘度很小（約為液壓油動(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。
3）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)等問題。
4）工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)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(dòng)保護(hù)。
2.氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)
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(dòng)裝置會(huì)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(shí)要加消聲器。
4）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)過多的復(fù)雜回路。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇
1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇的主要考慮因素：
執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇的主要考慮因素是：①可靠性；②經(jīng)濟(jì)性；③動(dòng)作平穩(wěn)、足夠的輸出力；④重量外觀；⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。
2.電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇比較：
（1）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠；
老式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性差是它過去的一貫弱點(diǎn)，然而在90年代電子式執(zhí)行機(jī)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(dòng)執(zhí)行機(jī)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。
（2）驅(qū)動(dòng)源
氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大不足就是需別設(shè)置氣源站，增加了費(fèi)用；電動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)源隨地可取。
（3）價(jià)格方面
氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須附加閥門定位器，再加上氣源，其費(fèi)用與電動(dòng)閥不相上下（進(jìn)口電氣閥門定位器與進(jìn)口電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)價(jià)格相當(dāng)；國(guó)產(chǎn)定位器與國(guó)產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行器不相上下）。
（4）推力和剛度兩者相當(dāng)。
（5）防火防爆
“氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)+電氣閥門定位器”略好于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
3.推薦意見
（1）在可能的情況下，建議選用進(jìn)口電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)配國(guó)產(chǎn)閥（如全功能超輕型閥），以用于國(guó)產(chǎn)化場(chǎng)合、新建項(xiàng)目等。
（2）薄膜執(zhí)行機(jī)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(jiǎn)單，所以，目前仍是使用最多的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。但這里我們強(qiáng)調(diào)的是最好選用ZHA、ZHB型的精小型薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)去代替ZMA、ZMB型的老式薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以獲得更輕的重量、更小的尺寸和大的輸出力。
（3）活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇注意方面：①氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力不夠時(shí)，選用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)來提高輸出力；對(duì)大壓差的調(diào)節(jié)閥（如中壓蒸汽切斷），當(dāng)DN≥200時(shí)，甚至要選雙層活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)；②對(duì)普通調(diào)節(jié)閥，還可選用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)去代替薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸大大減小，就此觀點(diǎn)而言，氣動(dòng)活塞調(diào)節(jié)閥使用會(huì)更多；③對(duì)角行程類調(diào)節(jié)閥，其角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，典型的結(jié)構(gòu)是雙活塞齒輪齒條轉(zhuǎn)動(dòng)式。值得強(qiáng)調(diào)的是，傳統(tǒng)的“直行程活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)+角鐵+曲柄連桿”方式。