电液执行器的比较分析

石 化等 比较特 殊 的场合 。表 １对三种 执行 器在 驱动力 、 控 制精 度等 方面进 行 了 比较 。
表 １ 气动、 电动 、 电液 执 行 器 的 比 较
１油箱 一
２ 一电动 机
３ 双联液压泵 一
４ 单 向 阀 一
５ 液控换向阀 一
６ 溢流阀 一
７ 测 压 点 ８ 高 压 过 滤器 一 一
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［ 所有部件如电动机一 ４ １ ， 泵单元 、 伺服或 比列控 制 阀 、 压缸 、 液 位置 反馈 组 件 、 力 表 、 压 液位 和 温度 报警
传感 器 、 过滤 器 、 流 阀 、 向阀等 都安 装在 容 器 内部 。 溢 单
图 ２ 单 泵一 能 器 供 油 电 液执 行 器 液 压 原 理 蓄
Ｈｖ ｒ ｕ ｉｓ Ｐ ｅ ｍａｉｓ＆ Ｓ ａ ｓ ． １ ０ ｄａ ｌ ｎ ｕ ｔ ｃ ｃ ｅ ｌ／ １ ． １ Ｎｏ ２ ｌ
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Ｏ 引 言
执行 器 作 为 一 种 动 力装 置 ， 合 了气 动 、 综 液压 、 控 制 、 电 、 算机 、 机 计 通信 等 技 术 ， 以快 速 、 可 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 、 制 中 ， 且 现 已广 泛 应 用 在 电力 、 利 、 控 而 水 冶金 、
电液执 行 器集 成 了 电动操 作 的简 易性 、液压 的动 力 快速 、 固态 电子 的可 靠性 和 用户 配 置的灵 活性 ， 具有 响应 速 度快 、 制 精度 高 、 出功 率 大 、 构 紧 凑 等优 控 输 结 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
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电液执行器 的 比较分析
贾正伟 石博强 余 洋 李 猛 马 肖丽
（ 北京 科技 大学 机 械工程 学 院 ， 北京 １０ ８ ） ０ ０ ３
摘 要 ：电液 执 行 器 是 一 种 智 能 型机 、 、 一 体 化 动 力 装 置 ， 章 对 伺 服 阀控 制 式 和 电动 机 控 制 式 两 种 电液 执 行 器 在 结 构 、 压 系统 电 液 文 液
原 理 、 制 方 式 、 能 、 用 等方 面进 行 了详 细 的 比较 分 析 。 控 性 应 关 键 词 ：电液 执 行 器 ； 服 阀 ； 式 系 统 ； 式 系 统 伺 开 闭
中图分类号 ： Ｈ ９Ｔ ３． Ｔ 一 ． Ｈ１ ７５ 文 献标 识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ：１ ０ — ８ ３ ２ １ ） １ ０ ０ — ４ ０ ８ ０ １ （０ １１ － ０ ９ ０
环 境 下 ． 有 无 可 比拟 的优 势 ， 具 因而 广泛 应 用 在 电厂 、
力 进 行 连续 双 向控 制 ， 而 实现 对 执 行 器位 移 、 度 、 从 速 加 速 度 和力 的控 制 ， 态 响 应速 度 快 ， 制 精 度 高 ， 动 控 结 构 紧凑 ，广泛 用 于快 速 高精度 的各类 机械 设 备 的液 压 闭环控制 中【 ５ Ｊ 。 依 据伺 服 阀压 力 油源 供 给方 式 的不 同 ，电液 伺 服 执 行器 通 常 又有 两种 ： 种是 采 用双 泵供 油 ， 一 电动机 不 停 的工作 ， 服 阀始终 有 压力 油供 给 ， 伺 以此来 保证 系统 调 节 的快 速 性 ， Ｒ ｉｅ ｅ电液 执行 器 ， 液压 原 理 如 如 ｅ ｋ ｎ 其 图ｌ 所示 。另一 种采 用单 泵一 蓄能器 组合 作为伺 服 阀压 力 油源 ， 简化液压 原理 如 图 ２所示 。 其
的调 节 。 如德 国 的 Ｒ ｉｅ ｅ电液 执 行 器 ： 一 种 是 电 动 ｅ ｋ ｎ 另
较 慢 ， 辨率 欠佳 ， 制 精 度低 ， 偏差 能力 较 差 ， 分 控 抗 应用
在动 态 力或 摩擦 较 大情 况 下 时 ，极 易 引起 设 备 的不 良 振动 。且 其 能一 比差 ， 率密 度低 ， 大 驱动力 的气 动 重 功 较 执行 器极其 复 杂 、 重而 昂贵 。虽然 在高 精度控 制方 面 笨
造纸 、 天 、 线 、 化 、 航 管 石 工业 装备 、 品加 工 等领 域 众 食
多 需要 动力 驱动 的部 位【１ ｌ。按所 用驱 动 能源形 式划 分 ． １ ２ 执 行器 可分 为气 动执 行器 、 电动执行 器 和 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 ， 为 直行 程 、 行程 两 种 。控 制 模块 发 出指 令 到智 分 角 能 可 控 电动 机 或伺 服 阀 ，控 制液 压 动力 模块 以线 性位 移（ 或角位 移 ） 出力 （ 力矩 ） 驱 动被 控对 象 ， 通过 输 或 ， 并 位 移 反馈完 成 调节过 程 ， 实现 各种 功能 控制 。 目前 市 场上 使 用最 多 的 电液 执行 器 一般 可 分 为两 种 ： 种 是伺 服 阀控 制 式 电液 执行 器 ， 一 即传 统 的 电液伺 服 执 行器 ， 常采 用开 式循 环 液压 系统 ， 过控 制 伺服 通 通 阀调 节 液压 油 流 动方 向及 流 量 大小 ，实现 对 被控 对象
９ 压 力 继 电器 １一 服 阀 １－ 向液 压 锁 一 ０伺 １双 １一 ２ 双单 向节 流 阀 ｌ一 流 阀 １一 压 缸 ｌ一 位 开 关 ３溢 ４液 ５限 图 １ 双 泵 供 油 电 液 执 行器 液 压 原 理
２ 电液 执行 器 结 构 及 原 理
２ １ 传 统 电液伺 服执 行器 ．
Ｃｏ ａ ｉｏ ａ ｄ ｍｐ ｒｓ ｎ ｎ Ａｎ ｌｓｓ ｆ ｔ Ｅｌｃ ｒ －ｈ ｄ ａ ｌｃ ａ ｙ ｉ ｏ ｈｅ ｅ ｔｏ ｙ ｒ ｕ ｉ Ａｃ ｕ ｔ ｒ ｔａｏ
Ｊａ Ｚ ｅ ｇ ｗｅ ｔ ｈ ｎ － ｉ Ｓｌ Ｂ — ｉｎ ｉｌ ｏ— ａ ｇ ｑ ＹＵ Ｙａ ｇ ｎ Ｌ Ｍｅ ｇ Ｉ ｎ ＭＡ Ｘｉｏ— ａ —ｉ ｌ
泵 压力 油 输 出方 向和流 量 ． 对被 控 对象 进行 精 确调 控 ， 如 韩 国 Ｒ Ｍ、 国 Ｒ Ｘ Ｐ 美 Ｅ Ａ等 电液执行 器 。
ｌ 电液执行器与气动及电动执行器的比较
气 动 执 行 器 的 执 行 机 构 和 调 节 机 构 是 统 一 的整 体 ， 执行 机 构 有 薄 膜 式 、 塞 式 、 叉 式 和 齿 轮齿 条 其 活 拨 式 。采用 气体 做 动力 介 质 ， 大 的优点 是安 全 性高 ， 最 对 使 用环 境要 求低 ， 可应 用 于易燃 易爆 的工作 场合 。但 由 于气 体 的可 压缩 性 ，刚度 相对 较低 的气 动执 行器 响应
助系统可 自动保位 ， 但其结构复杂 ， 易发生故 障， 维护 费用 高 ， 节过 于 频繁 会 引起 电动机 发热 ， 速齿 轮 易 调 减
磨损 。此 外 ， 电动执 行器 运行 缓慢 ， 于 实现大 驱动力 ， 难 且存 在 过载 保 护实 现 困难 、 良位 置 等 问题［ 不 ３ １ 。电动执 行器 最适 合开／ 操作 ， 关 主要 应用 于动 力厂或 核动 力厂 。
功 率 液 压 能 （ 力 和 流量 ） 出 ， 够对 输 出流 量 和 压 压 输 能
１ ０
ｌ油箱 一
２ 电动机 一
３ 液压泵 一
４ 吸油过滤器 一
５ 卸荷 溢 流 阀 一 ９ 高压 过 滤 器 一
６ 二位二通电磁阀 一
７ 单 向 阀 ８ 压 力继 电器 一 一
１一 动 截 止 阀 １－ 压 阀 ｌ一 能 器 １一 力 表 ｌ一 服 阀 Ｏ手 １泄 ２蓄 ３压 ４伺 １一 单 向节 流 阀 １一 流 阀 １一 压缸 １一 ５双 ６溢 ７液 ８ 限位 开关
（ ｃｏ ｌ ｆＭｅｈ ｎｃ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ ｎｖｒｉ ｏ ｃｅ ｃ ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ Ｂ ｉｎ ，Ｂ ｉｎ １ ０ ８ ，Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ ｃ ａ ｉ ｇｎ ｅｉ ，Ｕ ｉｅｓｙ ｆ Ｓ ｉｎ ｅ ｏ ａＥ ｎ ｔ ｅｈ ｏｏｙ ｅ ｉｇ ｅ ｉｇ ０ ０ ３ ｈｎ ） ｊ ｊ
９
收 稿 日期 ：０ １０ — ７ ２ １－ ４ ２
作者简介 ： 贾正伟 （９ ５ ） 男 ， １８ 一 ， 硕士研究生 ， 现就读于北京科技 大学机 械
工 程 学 院 车 辆工 程 专业 ， 究 方 向 为 液 压 系 统 的 设 计 与 研究 。 研
液 压 气 动 与 密 封 ／ ０ １年 第 ｌ Leabharlann Baidu１ １期
动执 行器 可 输 出相 对恒 定 的驱 动力 ， 高度 稳定 ， 偏差 抗
能力 强 ， 制精 度要 比气 动执 行器 高 ， 用借 助其 他辅 控 不
机控 制式 电液 执行 器 ， 用 闭式 循 环液 压 系统 ， 过 调 采 通 节 步进 电动机 或伺 服 电动机 的转 向和 转速 来 控制 双 向
电动机 通常 为 鼠笼 式异 步 电动 机 ． 能稳 定 ． 性 可满 足 电
液伺 服执 行器 各工 况要求 ， 且价 格较 低 。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
ｉ ｔ ｅ ｔ ｃｕ ｅ ｈ ｄ ａ ｌ ｓ ｅｅ ｎ ｈ ｓｒ ｔ ｒ ， ｙ ｒ ｕ ｉ ｙ ｔｍ ｐ ｎ ｉ ｌ， ｃ ｎ ｒ ｌ ｕ ｃ ｉ ｒ ｃｐ ｅ ｏ ｔ ｍｏ ｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ， ａ ｐ ｉａ ｉｎ ，ｔ ． ｏ ｄ ， ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｐ ｌｃ ｔ ｓ ｃ ｏ ｅ Ｋｅ Ｗ ｏ ｄ ： ｅｅ ｔｏ ｈ ｄ ａ ｌ ａ ｔ ａｏ ； ｓ ｒ ｏ ａｖ ； ｏ ｅ ｓ ｓｅ ； ｃｏ ｅ ｓ ｓｅ ｙ ｒｓ ｌｃ ｒ － ｙ ｒ ｕ ｉ ｃ ｕ ｔｒ ｃ ｅ ｖ ｖ ｌｅ ｐ ｎ ｙｔｍ ｌｓ ｄ ｙ ｔｍ
不足 ， 由于气 动执 行 器安 全 ， 于操 作 、 但 易 维护 ， 始 投 初
资省 ， 有较 高性 价 比 ， 在化 工 、 天等领 域应 用广 泛 。 航 电动执行 器 又 称 电动 执行 机构 ．使用 单 相或 三相 电动 机 驱动 齿 轮或 蜗 轮蜗 杆输 出直线 或旋 转 运 动 。电