检测与控制技术第9章执行器.ppt

第9章微机测控系统的手脚—执行器
概述
气动执行器
电动执行器
液压执行器
思考题与****题
执行器概述
执行器的分类及特点
执行器有各种各样的形式,按所需能量的形式可分为气动执行器、电动执行器和液压执行器三类。
气动执行器的特点是结构简单、价格低、防火、防爆; 电动执行器的特点是体积小、种类多、使用方便; 液压执行器的特点是推力大、精度高。
执行器由执行机构和调节机构组成。执行机构是指产生推力或位移的装置, 调节机构是指直接改变能量或物料输送量的装置, 通常指调节阀。在电动执行器中执行机构和调节机构基本是可分的两个部件, 在气动执行器中两者是不可分的, 是统一的整体。

执行器除了必须具备一般自动控制元件的性能外,还有以下几个明显的技术特征。
(1)输入、输出之间呈线性关系。执行器的输出和输入之间应具有较理想的线性关系,或者在某一范围内能进行线性化处理。
(2)时间常数小。执行器作为一个单独的控制环节来说,时间常数要小,响应要迅速、准确,尽量避免超前和滞后现象。
(3)抗干扰能力强。性能优良的执行器在工作过程中不能出现误动作,一般的电磁干扰不影响其工作性能。

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气动薄膜执行器分有弹簧和无弹簧两种。图9-1所示的是有弹簧正作用式气动薄膜执行器的结构示意图,它由上盖膜、膜片、平衡弹簧、推杆、阀体、阀座和阀心等部分组成,其中膜片、推杆和平衡弹簧组成执行器的推动装置。当信号压力通过上膜盖和波纹膜片组成的气室时,在膜片上产生一个推力,使推杆下移并压缩平衡弹簧,当平衡弹簧的反作用力与信号压力在膜片上产生的推力相平衡时,推杆稳定在一个对应的位置上,推杆的位移改变了阀门阀心的开度,即执行器的输出。
图9-1有弹簧正作用式气动薄膜执行器的结构示意图
气动薄膜执行器有正作用和反作用两种形式。当输入气压信号增加时,推杠向下移动的称正作用;反之,当输入气压信号增加时,推杠向上移动的称反作用。在工业生产中,口径较大的调节阀通常采用正作用方式。气动薄膜执行器的静态特性表示平衡状态时信号压力与推杆位移的关系,即
PA=KL
(9-1)
式中:P为调节器的输入压力信号;A为薄膜的有效面积;K为弹簧的弹性系数;L为执行机构推杆的位移。可见,执行器推杆位移L和输入气压信号成正比。
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气动活塞式执行器也分有弹簧和无弹簧两种。图9-2是无弹簧气动活塞式执行器的结构示意图。
图9-2无弹簧气动活塞式执行器的结构示意图

电信号气动长行程执行器是一种电-气复合式执行器,它可以将来自计算机的模拟输出信号转换为相对应的位移(角位移或直线位移),用以调节挡板、阀门等。

气动执行器与计算机的连接极为方便,~气压信号之后,即可与气动执行器配套使用。QBH-~;DQ-2型电气转换器可以将0~~。