电液执行器毕业论文Word下载.docx

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液压系统采用内置小油缸一体化设计无需额外配置庞大的液压站，减小了执行器的整体体积。

关键词：

电液执行器、快关阀、拨叉式结构

Thedesignoftheelectro-hydraulicactuator

Abstract

Thedesignofoperationstructureoftheelectro-hydraulicactuatorsdigestelectro-hydraulicactuatorisakindofintelligentmachine,withaintegrationofelectricity,liquidandpowerinstallation.Withthecontinuousapplicationanddevelopmentofvalvetechnology,electro-hydraulicactuatorhasbeenmorewidelyused.Thistopicisdesignofthequickclosingvalveontheapplicationofelectro-hydraulicactuator,largelyreducedtheswitchingtimeofthevalve,thevalvefullyopenandclosetimeincreasedto0.2second.Basedonthereferenceofforeignelectro-hydraulicactuator,thistopicisabouttheoveralldesignoftheelectro-hydraulicactuatorhydraulicsystemprinciplediagramandthestructureoftheactuator.Thispaperexpoundsthecomposition,hydraulicprinciplediagramandthecontrolmechanismoftheelectro-hydraulicactuator.Actuatorusesforktype,itisthemostidealdrivingmechanicalofmostofthequarter-turnvalvescauseofitsuniquetorquecurve,itcanprovidelargediametervalveswithalargertorque.Hydraulicsystemiscomposedofvarioushydrauliccomponents,whichcombineinalogicalway.Thesystemrealizethetransformationofthepowerbythetransformationoftheelectricalsignalstocontroltheactuatormotion,drivingvalveopeningandclosing.Hydraulicsystemadoptthedesignofintegrationofbuilt-insmalloilcylinder,sothereisnoneedofadditionalconfigurationlargehydraulicstation,soastoreducetheoverallvolumeoftheactuator.

Keywords:

electro-hydraulicactuators,quickclosingvalves,forktypestructure

第一章绪论

1.1引言

执行器作为一种动力装置，是自动化技术工具中接受控制信息并对受控对象施加控制作用的装置，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[1]。

执行器按其形式不同可分为电动执行器、气动执行器、电液执行器。

电液执行器将控制模块和液压动力模块集成一体，分为直行程电液执行器和角行程电液执行器两种，针对于电液执行器目前市场上的使用情况，使用最多的有两种：

一种是电液伺服执行器，采用开式液压循环系统，通过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；

另一种是电动机控制电液执行器，采用闭式循环液压系统，通过调节步进电动机或者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控制[2]。

本文主要研究的则是电液执行器。

1.2电液执行器的发展背景及优势

随着工业自动化的发展，对自动化控制系统中配套的执行机构，提出了大力矩、长行程、高精确度、多功能、快速切断及快速调节等高难度的技术要求。

智能型电液执行器完全能满足这些要求。

目前，国内的气动和电力执行器大部分依靠进口，电液执行器的智能控制需要进一步开发，以期满足国内需求。

传统电液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。

伺服阀为电液伺服执行器的控制核心，既是电液转换元件，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，高精度的电液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[3]。

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。

电液执行器集成了电控系统的简易性、液控系统响应的快速性、电控系统的可靠性和灵活性，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、石化等相对比较特殊的场合。

1.3近些年电液执行器在国内外的发展情况

最近几年，液压技术、计算机技术、电子技术和控制技术不断发展，传统电控液压系统已落伍，取而代之的是一体化的电液执行机构。

早期市场上电液执行器多为德国产品，但随着电子元器件技术、计算机技术和控制理论的发展，国内外执行机构都跨入智能控制时代。

目前，罗托克（ROTORK）、西博斯（SIPOS‐SIEMENSPositioner的缩写）、瑞基（RAGA）、奥马（AUMA）、ABB、上仪ROTORK、利米托克（LIMITORQUE）等各种电动执行机构以及美国福斯，韩国HKC,韩国YTC,英国FCT等著名国际品牌的气动执行器。

其中英国的罗托克已成为全球阀门自动化以及流体控制市场的领导者，在海洋石油平台、污水处理、石油及石化、电厂等方面都有着广泛的应用。

除了这些国外品牌的电液执行器之外，国内优秀厂家也在这几年陆续开发出民族品牌的电液产品。

比如国内的天津市太平洋仪表有限公司DYZT电液执行机构、武汉热工仪表厂DYJ（Z）、鞍山拜尔、丽水中德石化，虽然品质还有待提升，成本还很高昂（单价甚至超过了原装进口的韩国产品），但毕竟我们的民族企业家走出了艰难的第一步，期待他们越走越好。

国内市场上还有高仿国外的产品，对照原装产品的结构与外形，很容易辨认，对此，我们也只能说借鉴是好的，但是要在借鉴的基础上不断改进才会更好。

希望国内一些厂商能够沿着“第一台仿制，第二台改进，第三台自产”的路走下去，不要只留在初级阶段。

要创造出属于我们自己的领先品牌。

1.4课题研究的方法及意义

执行器控制技术在我国运用已经多年，但很多技术都还存在着一些不成熟，本课题采用的主要的研究方法是文献研究法、案例分析法和模拟法进行研究。

通过文献研究，探究一种新型电液执行机构，研究和设计电液执行器的结构及工作原理；

通过对现有电液执行机构的分析,创设一个相似的模型，然后通过模型来间接研究原有的电液执行机构。

所获得资料来自于校阅览室、图书馆、网上数据库和对企业的走访与调研。

本课题研究的主要内容是电液执行器的电液控制系统和液压执行机构。

1、本地/远程控制：

可以在本地或远程操作阀门开启、关断；

2、远程部分行程测试功能：

定期进行部分行程测试，可以防止阀门长期在全开状态而

无法关闭。

3、保位功能：

阀门不动作（阀门开关到位或故障时），自动切断油路保压，保持阀门

处于原位。

4、自动保压：

在动力电源丢失的情况下，系统可以保持正常工作压力≥8HRS。

5、ESD关阀：

当控制器接收ESD（紧急关阀）信号后，阀门紧急关断，该信号为优先级

信号。

6、控制器输出：

1）报警及指示综合报警指示灯输出:

包括液位低、油温高、压力低、电源故障、阀位丢失。

2）阀位反馈：

具有开阀到位及关阀到位状态指示2×

SPDT。

3）ESD指示：

当有ESD信号时，ESD指示灯亮。

4）部分行程测试指示：

当进行部分行程测试时，控制器输出1×

SPDT信号。

第二章电液执行器液压系统原理设计

2.1电液执行器的基本结构和液压系统

电液执行器由电机驱动机构、液压执行机构、阀门控制机构和蓄能器等基本机构组成，电液执行器的的基本结构如图所示：

1、全密封全天候防护的碳钢外壳，装配式结构，坚固可靠；

2、拨叉式机构，以其独特的扭矩曲线成为驱动大部分角行程阀最理想的机械，其特点是为大口径阀门提供较大的开启扭矩；

3、导向杆不但能吸收拨叉机构的横向力，也校正了活塞杆的运动方向；

4、青铜的拨叉衬套和滑块提供了极高的机械效率，并且可延长使用寿命；

5、外部的行程调整螺钉，使满行程在90°

～100°

精确可调；

6、活塞杆和导向杆的表面镀铬并经过抛光处理，可有效的防腐和减少摩擦阻力；

7、烧结铜的导向块衬套、活塞杆衬套、弹簧作用杆衬套、导向杆衬套上包有聚四氟乙烯，可有效地防腐和减少摩擦阻力；

8、无电镀镍和经抛光处理的活塞，可有效地防腐和减少摩擦阻力；

9、聚四氟乙烯的活塞和活塞杆密封圈，安装在O型圈外面以降低滞后、提高灵敏度、防止粘连问题；

10、导向柱的表面镀铬并经过抛光处理，可有效地防腐和减少摩擦阻力；

11、液压缸最大压力为32.0MPa。

定期进行部分行程测试，可以防止阀