ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ – ВИДЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Исполнительные механизмы (ИМ) автоматики представляют собой ключевые элементы любой автоматизированной системы управления.

Эти устройства преобразуют управляющие сигналы в механическое движение или другие физические воздействия, необходимые для управления технологическими процессами.

В современной промышленности наиболее широкое распространение получили гидравлические и электромеханические исполнительные механизмы.

Развитие автоматизации производства неразрывно связано с совершенствованием ИМ.

Современные конструкции отличаются высокой точностью, надежностью и возможностью интеграции в сложные автоматизированные системы.

Требования и характеристики к ИМ определяются в зависимости от конкретных задач автоматизации, типа объекта управления и условий эксплуатации.

Основные параметры, учитываемые при выборе:

1. Точность и повторяемость.

Способность перемещаться в требуемое положение с минимальной погрешностью и возвращаться в заданную позицию при повторных командах.

2. Скорость и быстродействие.

Скорость, с которой устройство может перемещаться из одного положения в другое и время, необходимое механизму для выполнения команды и достижения требуемого положения.

3. Диапазон регулирования.

Максимальное и минимальное положения, в которые может перемещаться механизм.

4. Точность установки.

Минимальное изменение положения, которое может быть достигнуто.

5. Срок службы и безотказность.

Время, в течение которого механизм сохраняет свои характеристики в пределах допустимых значений и вероятность безотказной работы в течение заданного периода.

6. Энергопотребление и энергоэффективность.

Количество энергии, необходимой для работы механизма и его способность выполнять свою функцию с минимальным потреблением энергии.

7. Устойчивость к внешним воздействиям:

• диапазон рабочих температур;
• устойчивость к воздействию влаги, пыли, химических веществ;
• устойчивость к вибрациям и пр.

8. Безопасность.

Наличие защиты от превышения допустимых нагрузок. Возможность аварийного отключения в случае нештатной ситуации.

9. Удобство обслуживания.

Легкость доступа к узлам, возможность простого и быстрого обслуживания и замены деталей.

Классификация и виды исполнительных механизмов:

• тип ИМ: электрические, пневматические, гидравлические, механические;
• конструкция: поворотные, прямоходные, многооборотные, дроссельные и др;
• привод: электродвигатель, пневмоцилиндр, гидроцилиндр и т.д.

Примеры исполнительных механизмов:

• электродвигатели;
• пневмоцилиндры и гидроцилиндры ;
• регулирующие клапаны;
• дроссельные заслонки и пр.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Принцип работы.

Гидравлические исполнительные механизмы работают на принципе передачи энергии через жидкость под давлением.

Основой их функционирования является закон Паскаля, согласно которому давление в жидкости передается одинаково во всех направлениях. Это свойство позволяет создавать значительные усилия при относительно небольших размерах устройства.

Рабочий цикл гидравлического механизма начинается с подачи жидкости насосом в рабочую полость цилиндра.

Под действием давления поршень совершает линейное перемещение, преобразуя гидравлическую энергию в механическую работу.

Точность управления достигается за счет использования пропорциональных клапанов и датчиков обратной связи.

Преимущества.

Гидравлические устройства обладают рядом существенных преимуществ.

Они способны развивать большие усилия при компактных размерах, что делает их незаменимыми в тяжелой промышленности.

Плавность хода и возможность точного регулирования скорости обеспечивают высокое качество выполнения технологических операций.

Другим важным достоинством является способность к самоторможению при отключении питания, что повышает безопасность эксплуатации.

Гидравлические системы также отличаются хорошей перегрузочной способностью и возможностью длительной работы под нагрузкой без перегрева.

Области применения.

В современной промышленности гидравлические исполнительные механизмы широко применяются в:

• металлургии;
• машиностроении;
• строительстве;
• добывающей промышленности.

Они используются в прессовом оборудовании, подъемно-транспортных машинах, металлообрабатывающих станках и горнодобывающей технике.

Особую роль такие устройства играют в мобильной технике, где требуется сочетание высокой мощности и компактности.

Это строительные экскаваторы, погрузчики, краны и другие машины, где гидропривод является основным источником механической энергии.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Принцип действия.

Электромеханические исполнительные механизмы преобразуют электрическую энергию в механическое движение посредством электродвигателей и механических передач.

Основным элементом таких систем является электродвигатель. Механическая часть включает различные виды передач: зубчатые, червячные, винтовые или ременные.

Управление такими устройствами осуществляется путем регулирования параметров электропитания двигателя.

Современные системы используют частотные преобразователи и микропроцессорные контроллеры для обеспечения точного позиционирования и регулирования скорости.

Преимущества.

Электромеханические исполнительные механизмы отличаются высокой точностью позиционирования и быстродействием.

Они легко интегрируются в цифровые системы управления и не требуют сложных систем подготовки и очистки рабочей среды, как в случае с гидравлическими механизмами.

Важным преимуществом является простота обслуживания и высокая надежность при правильной эксплуатации.

Электромеханические системы характеризуются высоким КПД и возможностью работы в широком диапазоне скоростей и нагрузок.

Современные тенденции развития

Развитие электромеханических механизмов идет по пути повышения энергоэффективности и точности управления.

Внедрение новых магнитных материалов и совершенствование конструкции электродвигателей позволяет создавать более компактные и мощные устройства.

Интеграция цифровых технологий и развитие промышленного интернета вещей открывает новые возможности для диагностики и предиктивного обслуживания электромеханических систем.

Это повышает их надежность и снижает эксплуатационные затраты.

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗНЫХ ВИДОВ СИСТЕМ

При выборе типа исполнительного механизма необходимо учитывать специфику его применения.

Гидравлические превосходят электромеханические по удельной мощности и способности развивать большие усилия.

Электромеханические механизмы имеют преимущество в точности позиционирования и быстродействии.

Энергетическая эффективность электромеханических систем обычно выше, особенно при работе с переменными нагрузками.

Однако гидравлические механизмы лучше работают в условиях постоянных высоких нагрузок и неблагоприятных внешних условиях.

Экономические аспекты.

Стоимость внедрения гидравлических систем обычно выше из-за необходимости создания инфраструктуры для подготовки и очистки рабочей жидкости.

Электромеханические системы требуют меньших начальных затрат, но могут иметь более высокие требования к квалификации обслуживающего персонала.

Эксплуатационные расходы также различаются: гидравлические системы требуют регулярной замены рабочей жидкости и обслуживания уплотнений, в то время как электромеханические механизмы нуждаются в периодической замене подшипников и смазке механических передач.

Особенности эксплуатации и обслуживания

Плановое техническое обслуживание играет ключевую роль в обеспечении надежной работы исполнительных механизмов.

Для гидравлических систем особое внимание уделяется контролю качества рабочей жидкости, состоянию фильтров и уплотнений.

Электромеханические системы требуют проверки состояния подшипников, коллекторно-щеточного узла и механических передач.

Современные системы мониторинга позволяют осуществлять непрерывный контроль состояния оборудования и прогнозировать необходимость технического обслуживания.

Это помогает предотвратить аварийные ситуации и оптимизировать затраты на обслуживание.

Диагностика и ремонт.

Диагностика неисправностей в гидравлических системах часто требует специального оборудования для измерения давления и расхода жидкости.

Электромеханические системы могут диагностироваться с помощью стандартных электроизмерительных приборов и механических измерительных инструментов.

Ремонт гидравлических механизмов обычно связан с заменой уплотнений и восстановлением рабочих поверхностей цилиндров.

В электромеханических системах чаще всего требуется замена подшипников, щеток электродвигателя или ремонт механических передач.

Заключение.

Выбор и использование исполнительных механизмов требует тщательного анализа требований конкретного приложения и характеристик доступных устройств.

Правильный подход является важным фактором для обеспечения надежной, эффективной и безопасной работы системы автоматизации.

При выборе важно учитывать все аспекты, начиная от требуемой точности и заканчивая стоимостью обслуживания.

© 2012-2025 г.г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов