角行程还是直行程？.doc

执行机构的选用与安装在生产过程中，我们经常会遇到几个问题：怎样克服执行机构的堕走？是选用直行程执行器呢，还是选用角行程执行器？要搞清楚这个问题，我们先要搞明白几个问题。下面就一一说明：一、 角行程、直行程的结构角行程执行器目前都采用电机带动齿轮减速传动机构，齿轮又带动输出轴转动的方式进行工作。二、执行机构的堕走电机转动会产生惯性，这个惯性产生的力矩一般较小。齿轮传动机构转动的时候也会产生惯性，这个惯性较大。齿轮的转动惯性与齿轮的转速、质量成正比。如果其中一个齿轮设计得较大，惯性就会增加。国产的DKJ执行器，其中一个齿轮都很大，产生惯性最大成分，是由这个大齿轮转动产生的。惯性带动输出轴产生超过控制指令的动作量，这个性质叫做执行器的堕走。堕走对控制是有害的。三、执行器自身抑制堕走的能力这个自身抑制堕走的能力，是指在非专门的制动机构作用下，依靠传动机构自身的传动过程中的摩擦力，和电机及传动机构的静止惯性，尤其是电机侧的摩擦和惯性，经过传动比的放大，具有的抑制堕走的能力。执行器传动机构有三个基本作用：传动、减速、放大力矩。其中放大力矩既可以放大电机的动力力矩，又可以放大电机侧的摩擦和惯性力矩。惯性力矩中，分静止惯性和运动惯性。在电机启动和的瞬间，我们希望能够克服静止惯性；在电机结束动作时，我们希望运动惯性越小越好；在执行器静止时候，我们希望静止惯性越大越好，以此可以克服外来干扰。直行程执行器一般采用齿轮减速传动和蜗轮蜗杆机构相结合的传动方式。蜗轮蜗杆机构主要是为了把角位移转换成直线位移，同时由于蜗轮蜗杆机构本身的特性，又具备了自行制动的功能。众所周知，当蜗轮转动的时候，蜗轮带动蜗杆进行直线位移，当蜗论停止转动的时候，即使蜗杆有一个强制位移的力量，这个力量也很难推动蜗轮转动。所以，蜗轮机构具有自身制动的功能。但是这个功能是有限度的。齿轮减速机构自身的转动惯性会传递给蜗轮，涡轮传递给蜗杆。所以直行程执行器中，齿轮减速机构的惯性问题会引起执行器的堕走。角行程执行器多采用纯粹的齿轮盘传动，较少涡轮蜗杆机构。纯粹齿轮盘传动的制动能力较蜗轮蜗杆机构稍差一点。无论蜗轮蜗杆机构还是纯粹齿轮盘传动，一般都应该安装专门的制动功能。二、 怎样克服执行机构的堕走除了直行程的蜗轮蜗杆机构自身有克服堕走的功能外，我们还要专门设计克服堕走的功能。在设计方面，直行程与角行程克服堕走的方法基本上是一样的。总结起来有三种：1、 机械制动国产老式执行器在电机上设计安装一个刹车片，不管执行器是否动作，刹车片始终摩擦电机，依靠增加摩擦力产生制动。该方法增大了电机的阻力，刹车片易因高温老化，属于较落后的制动方式。该方式在国内基本淘汰。2、 电气制动在电机停转的瞬间，给电机一个反方向的控制脉冲，达到让电机制动的目的。该技术思路多取自欧美。3、 机械与电气综合制动继续采用刹车片的方式，只是在电机转动的时候，发出指令控制刹车片抬起，停止的时候落下。该技术多取自欧美日。4、 变频器自身的制动功能该方法只有采用变频电机的执行器中采用。变频器输出的频率是固定的，电机转速可以控制在很小的范围内。5、 无专门的制动功能有些执行器生产厂家认为其传动比比较大，加上传动过程中的摩擦、和电机及传动机构的静止惯性，尤其是电机侧的摩擦，经过传动比的放大，足以抑制执行器的堕走。因而有些厂家的执行器本身没有设计专门的制动功能。三、 克服阀门侧施加的外来干扰力矩制动的目的有两个：一是为了克服执行器的堕走，二是为了克服阀门机构自身的晃动给执行器带来的摆动。我们这里称这种外来的力矩干扰为外来干扰。对于外来干扰，我们一般无需采用制动措施，这与执行器内部的传动部分的特性有关。无论是齿轮传动还是蜗轮蜗杆传动，其传动比都比较大，因而力矩在上面说的克服执行器堕走的方法中，一般来说，第1、3种方法可以克服外来干扰。可是也存在特殊情况。比如有的机械传动比比较小，加上传动的机械摩擦比较小，则有可能造成机械制动不能抑制外来干扰的情况。一般来说，执行器的生产厂家都会关注机械制动问题。但是也有的厂家对此考虑的不够周全，比如沈阳威尔特角行程执行器就没考虑到这个问题，因而在重要场合不宜采用此类执行器。四、 阀门与执行器的连接角度在阀门与执行器链接的时候，要避免执行器和阀门的死角。如下图所示：图一：避免链接死角上图中不管是左边区域还是上面中间区域，都是不正确的连接方法，都会产生死角。左边区域中，阀门关闭位置执行器无法带动旋转；上面的区域中，阀门关闭位置执行器无法带动旋转。最理想的连接方法应该是下面的区域和右边的区域。五、 直行程和角行程是否可以互换？直行程，只要有输出伸缩轴，基本上都可以用角行程代替。角行程也基本上都可以改造成直行程。在链接时，可以依靠一个传动链来实现传动角度的转换。一般来说，直行程要比较形成的线性要好。尤其是给水系统，要求线性较好，最好选用直行程。为什么说角行程的线性较差呢？因为角行程的开度与直线方向的行程不是直线型的，根据设计可以让开度越小线性越陡，越大越平缓；也可以让开度越大线性越陡。但是，如果有比较有经验的工作人员，巧妙的利用执行器的线性，和阀门线性，让他们巧妙的配合，会取得相互弥补的作用。如下图所示，当阀门线性在接近0%的位置比较平缓的时候，我们可以利用执行器线性较陡的一部分，合理搭配