執行元件是指能夠根據控制器提供的指令,對受控對象實施控制的元件。這些元件能夠將電能或流體能量轉化為機械能或其他形式的能量,從而改變受控對象的狀態,包括機械運動狀態和其他物理狀態,如溫度、壓力等。
分類
電動執行元件
電動執行元件是將電能轉換為機械能的電磁元件,主要用于實現往復運動或回轉運動。常見類型包括直流伺服電動機、交流伺服電動機、步進電動機、電磁制動器和繼電器等。電動執行元件具有調速范圍寬、靈敏度高、響應速度快等特點,并能夠在特殊環境下滿足防爆、防腐、耐高溫等需求。隨著自動控制技術的進步,電動執行元件的種類不斷增加,性能不斷提升。無刷電動機、低慣量電動機、慢速電動機、直線電動機和平面電動機等新型電動執行元件均有廣闊發展前景。在國內,多家企業致力于自動化元件的研發和生產,其中快易優的產品涵蓋了氣缸、軸承、氣壓閥、直流伺服電動機、步進電動機等多種類別。步進電動機作為一種增量運動控制的主流執行元件,同時也是數控系統的執行元件,其走步均勻性備受關注。
直流伺服電動機
直流伺服電動機是一種將電信號轉換為角位移或角速度輸出的直流電動機。根據勵磁方式的不同,可分為電磁式和永磁式兩類。直流伺服電動機常用于功率稍大的自動控制系統中,輸出功率一般在1~600瓦之間,最高可達數千瓦。
交流伺服電動機
交流伺服電動機是一種定子繞組軸線在空間相差90°電角度的兩相異步電動機。其中一相作為激磁繞組,接至固定的交流電源上;另一相作為控制繞組,受功率放大器輸出電壓的控制。與直流伺服電動機相比,交流伺服電動機消除了電刷的摩擦和換向火花造成的干擾,工作可靠性更高,但其機械特性和控制特性存在非線性,且電機參數隨轉速變化,可能會影響控制系統的動態特性。
電磁制動器
電磁制動器是一種利用電磁力將主動側扭力傳遞給被動側的連接器。它可以快速結合、分離或制動,適用于各種需要精確停車或減速的場景。電磁制動器具有響應速度快、結構簡單的優點,廣泛應用于機床、吊車等頻繁啟停的機械設備中。電磁制動器分為交流和直流兩種類型。
電磁接觸器
電磁接觸器是一種通斷功率較大的電磁開關,可用于遠程控制交、直流電路的通斷。它還可以與其他電氣元件組合,形成磁力起動器,用于機床電機、電力電容器和電焊、電熱、起重設備等控制系統的過載保護。電磁接觸器同樣分為交流和直流兩種類型。
氣動執行元件
氣動執行元件是將氣體能轉化為機械能的執行元件,主要包括氣缸和氣動馬達。氣動執行元件結構簡單,重量輕,工作可靠,并具有防爆的特點,尤其適合在中、小功率的化工石油設備和機械工業生產自動線上應用。
氣缸
氣缸是氣壓傳動的主要執行元件之一,用于實現直線往復運動。氣缸分為單作用式和雙作用式兩種,前者僅在一端提供壓縮空氣,后者則可在兩端均提供壓縮空氣。氣缸由前端蓋、后端蓋、活塞、氣缸筒、活塞桿等組成,常用壓縮空氣作為動力源,行程從幾毫米到幾百毫米不等,輸出推力可達數十噸。隨著應用領域的擴展,出現了許多新型氣缸,如帶行程控制的氣缸、氣液進給缸、氣液分階進給缸、具有往復和回轉90°兩種運動方式的氣缸等,廣泛應用于機械自動化和機器人等領域。
氣動馬達
氣動馬達是另一種氣動執行元件,用于實現回轉運動。氣動馬達分為擺動式和回轉式兩類,前者實現有限回轉運動,后者實現連續回轉運動。擺動式氣動馬達包括葉片式和螺桿式兩種,螺桿式氣動馬達利用螺桿將活塞的直線運動轉變為回轉運動。擺動馬達依靠銷軸傳遞扭矩,具有較大的慣性力,需要采取油緩沖或外部緩沖裝置。回轉式氣動馬達可以實現無級調速,具有過載保護功能,適用于驅動齒輪齒條機構等。
液壓執行元件
液壓執行元件是將液壓能轉化為機械能的執行元件,包括液壓缸、擺動液壓馬達和旋轉液壓馬達。液壓執行元件具有單位重量和單位體積功率大、機械剛性好、動態響應快等優點,廣泛應用于精密控制系統、航空航天等領域。但也存在制造工藝復雜、維護困難、效率較低等缺點。
液壓缸
液壓缸是實現直線往復機械運動的液壓執行元件,輸出力和線速度。液壓缸種類多樣,包括單作用液壓缸、雙作用液壓缸、單出桿液壓缸和雙出桿液壓缸等。液壓缸的動作原理類似于雙作用液壓缸,通過四通閥控制活塞兩側的壓力,實現活塞的往復運動。
擺動液壓馬達
擺動液壓馬達實現有限往復回轉機械運動,輸出力矩和角速度。其動作原理與雙作用液壓缸類似,但高壓油作用在葉片上的力對輸出軸產生力矩,帶動負載擺動做機械功。擺動液壓馬達結構緊湊,效率高,能在兩個方向產生大的瞬時力矩。
旋轉液壓馬達
旋轉液壓馬達實現無限回轉機械運動,輸出扭矩和角速度。旋轉液壓馬達具有轉動慣量小、換向平穩、易于啟動和制動、良好的加速度、速度、位置控制性能等特點,可直接與旋轉負載相連。旋轉液壓馬達通常分為齒輪型、葉片型、柱塞型三種。
參考資料 >
第3章 執行元件.百度文庫.2024-10-28
執行元件名詞解釋.百度文庫.2024-10-28
第四章 液壓執行元件.人人文庫.2024-10-28