第 1 部分：什么是执行器？
专家预计，到 2024 年，执行器和阀门的营销价值将超过 1200 亿美元。对于许多人来说，这很难理解，但执行器存在的地方比您想象的要多。
从汽车到机械再到家居装修，执行器在全球范围内变得越来越普遍。对于正在经历工业革命的发展中国家来说尤其如此。
为了回答“什么是执行器？”这个问题，我们看一些执行器的示例及其工作原理。请继续阅读以了解更多信息。
机械的驱动是 将运动转化为能量。这可以通过多种方式实现，例如使用电机、液压缸或电动执行器。
这些设备接收一些外部输入并将其转化为运动。他们使用不同商店中储存的能量来做到这一点。
电动执行器
电动执行器通过驱动设备的电动机接收电力。电动机转动电动执行器，将存储的能量转化为运动。这个过程是可逆的，这意味着存储的能量可以转换回电能并用于为灯泡供电。
电动执行器的优点电动执行器比气动或液压执行器更灵活，并且具有许多优点。它们可以在极端环境、较宽的温度范围和更宽的电压范围内使用。
它们也比更原始的同类更耐用。这主要归功于它们可以提供的运动控制和定位精度。
他们不需要高压泵或庞大的空气网络。然而，这种灵活性也有一个缺点。
这些设备的尺寸和重量通常比同类设备更大。这使得它们更难以现场安装。
用例这些最常用于各种工业环境。航空航天业就是这样的一个例子。在航空航天工业中，电动执行器是控制飞行操纵面的主要手段。
使用螺旋钢弹簧的电动执行器也可以执行负载保持应用。在这些应用中使用电动执行器非常普遍，因为缺乏移动部件使其成为可靠的解决方案。
电动执行器还常用于同步驱动许多常见直升机旋翼的三相电动机。这些电动机用于驱动两个或多个彼此机械耦合的转子。
工作在所有转子之间平均分配，电动执行器控制每个转子的方向和速度。这样可以精确控制偏航、俯仰和滚动。
电动执行器也用于电子行业，特别是笔记本电脑。它们还经常出现在商用车和涉及重型卡车的其他应用中。电动执行器为医疗设备、电信设备和汽车发动机提供了更多便利。
气动执行器
这些是一种使用压缩气体来操作活塞的执行器。它们从压缩气体源（例如空气和氮气）获取能量。与液压系统相比，这种动力源的可用性和维护范围广泛。
气动执行器的优点气动执行器可以执行从工业到医疗的广泛运动应用，并且它们是首选，因为机械部件易于更换。它们因其更改和控制功能而广受欢迎。
气动执行器还因其紧凑、轻便的设计而受到好评。这些为整个工作场所的安装提供了更多机会。
用例气动执行器在医疗行业也很受欢迎。它们帮助患者通气或定位。它们用于提供氧气、去除二氧化碳以及控制空气或液体的流动。
气动执行器在制药行业中用于向小隔间提供大流量气流压力。
气动执行器在食品和饮料行业也有其用途。但它们也最常用于汽车和运输行业。在这里，他们控制螺旋桨叶片和类似类型的机械。
混合执行器
混合执行器是两个或多个执行器（通常是机械和电动）的组合，以产生运动。机械执行器提供运动，而电动执行器提供动力。这创造了更多功能并确保设备不会发生故障。
混合执行器的优点混合执行器由于其灵活性而被认为具有成本效益。它们还易于安装和维护，因为它们不需要高压活塞或电机。由于安装方便，它们能够到达气动或液压执行器无法到达的位置。
气动机构执行器气动机械执行器是最常见的。它们结合了气动和电动执行器的运动。气动、电动混合装置可以在各种情况下做出最精确的动作。
工业气动混合系统可以执行各种功能，包括定位物体。这些设备最常见的用途是建造住宅或办公室。
但它们还可以帮助测量距离或以某种方式引导气流。例如，这些系统用于将压缩空气引导至一系列管道，在压力增加后提供额外的力来转动阀门。
这些运动利用气动装置和电机。这些运动使零件的运动更加灵活。
因此，这些类型的混合动力装置具有其他执行器无法比拟的优势。这使得它们成为医疗应用或电气应用的理想选择。
电动气动执行器电空混合执行器是最常见的混合装置之一。基本结构是引入气动运动的基本电动气动驱动系统。
第一个系统是驱动移动交叉点的电动机。这是两个组件连接以驱动运动的点。
第二个系统是驱动肘关节的“腕式气动阀”。该气动阀由电动气动驱动扭矩杆组成。它还具有先导气缸运动。
扭矩杆的纵向运动引起先导缸的旋转。通过与肘关节的连接，它可以驱动运动。
混合气动机械执行器在金属加工应用中很常见。它们在汽车、医疗和航空航天行业也很丰富。
用例混合执行器可以针对多种不同的应用同时执行多项任务。其中一个例子是 LED 调光和控制（LED 需要根据亮度变化的电流）。另一个例子是油位测量（油管需要背压）。
混合执行器还可用于检测压力流量。它们还用于水或空气加热器的温度控制。
液压执行器
液压执行器用途广泛，应用广泛。他们是 由液压油提供动力 它通过液压系统进行运动。
液压执行器在加压流体的压力下工作。这种液体位于内部储液器中。当执行器输出打开时，该室可防止泄漏。
加压流体以两种不同的方式流向执行器。液压软管在储液器和执行器之间形成闭合回路。
液压阀将系统电源从储液器直接旁路至执行器。这导致了开路系统的创建。
当空气泵入液压管时，它会压缩并开始升温。压缩空气会产生空间加热器效应。执行器的温度升高很多。
它通过关闭和打开阀门来实现这一点，使其在热循环中快速加热和冷却。结果是产生声音的振动动作。
液压执行器的优点液压执行器可以进行多种运动。您可以在很多地方找到它们的调节和控制功能。它们还非常耐用且紧凑，比气动和电动执行器需要更少的维护。
用例液压执行器能够执行各种运动应用。它们通常用于振动程度非常恶劣的环境中。液压执行器最适合需要很大力量的应用，例如开门和拧开螺母和螺栓。
第 2 部分：执行器机构的类型
除了执行器如何获得动力之外，还有其他决定性因素。例如，执行器根据执行器在其机构内的操作方式进行分类。根据预期的用例，这些不同的类型会产生不同的运动。
线性执行器
线性执行器 设计用于沿直线移动物体。这些类型的执行器具有一根或多根靠线性摩擦运行的轴。
因此，线性致动器使用线性运动来执行动作所需的运动。它最常用于运动控制应用。例如，它们作为机械臂和制造业中的工业应用而广受欢迎。
线性执行器的优点这种机制非常简单、通用且可靠。此外，当条件恶劣或工作环境恶劣时，它可以非常坚固。它还可以在很大程度上控制发生的运动，并且在需要移动非常重的物体时效果很好 额外的力量，因为向一个方向施加力比一次向多个方向施加力更容易。
用例线性执行器通常用于机器人手臂等应用。在这里，线性机构引起运动。它们还用于自动洗车、汽车轮胎修理和机器移动部件。
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旋转执行器
A 旋转执行器 是以圆周或螺旋运动移动物体的机构。这种类型的机构根据凸轮槽机构的原理工作。它由电机、变速箱和螺纹组成，或者由电机、变速箱和凸轮组成。
旋转执行器的优点它们能够创造非常精确的运动，这使得它们非常适合大型专业项目。也就是说，它们的设计很复杂，因为不同的模型通常需要不同类型的运动来实现相同的目标。这可能会在设计过程中造成瓶颈并延迟生产时间。
用例旋转执行器通常用于需要高精度的应用。例如，它们经常用于医学领域，如病床、辅助手术的机器人以及其他高生产率的医疗设备。
它们还用于控制移动部件的机器，例如汽车的转向系统或联合收割机的旋转头。半导体还用于各种消费品，例如玩具和车库门。
电磁阀执行器
螺线管执行器使用螺线管以线性或旋转运动移动物体。它们基于真空、电流或气动机制。
螺线管是一个圆柱形管，内部装有电磁线圈。当电流通过线圈时，它们会被磁化并在管内产生磁场。
施加的力产生沿金属管轴线的线性运动。因此，螺线管也会被磁化，具体取决于它每分钟转动的圈数。螺线管还可以通过连接的变速箱产生旋转运动。
电磁执行器的优点与大多数其他类型的电动执行器不同，螺线管非常可靠并且可以产生一系列运动。这是因为它们是由高效且可以处理不同电压的材料制成的。
它们不消耗太多能量，因此非常适合需要少量能量的运动控制应用。此外，它们不占用太多空间，这意味着您可以创建具有更多多功能性的产品。
这些机构的运动和效率非常精确，这意味着它们可以快速完成工作。
用例螺线管通常用于家用和工业电器，例如风扇、电机和加热元件。它们还用于许多其他应用，例如工业机器人和自动售货机。更多的应用利用螺线管来提高其耐用性和可靠性。
隔膜执行器
隔膜致动器是一种使用柔性膜来移动物体的致动器。这些执行器可以用很小的力产生大范围的运动。因此，它们有许多不同的应用。
一些例子包括保持门关闭以及打开和关闭风扇和阀门。他们还可以创造声音运动乐器。
隔膜致动器利用气缸的原理来移动物体。气缸有一个密封室，分为多个充满压缩空气或液体的隔室。在物体运动期间，隔室改变形状并将空气或液体排入腔室的其余部分。
室内发生的形状变化量取决于施加在其上的力。因此，隔膜执行器可以用很小的力产生运动，并在很宽的方向上移动物体。
隔膜执行器的优点隔膜执行器具有许多优点。设置起来很容易，编程也很简单。它的用途也非常广泛，因为它可以控制机器、门和许多其他潜在的应用。
用例在许多应用中，隔膜致动器由于其运动范围有限而无法在多个方向上移动物体。执行器中使用的材料也存在限制。
这些限制包括施加的力或移动的方向。这些限制与所用材料的尺寸和灵活性有关。
压电执行器
压电致动器是一种特殊类型的致动器，它利用晶体原理来产生运动。每种压电材料都会响应通过它的电流而产生力。因此，压电材料被极化并移动。
这 压电致动器由一个带有电极的晶体组成。当电场与晶体混合时，它会单独充电。
这会在电极中产生负电荷。然后将晶体固定在底座上。
电荷的分离和重新分布会产生磁场并导致晶体膨胀或收缩。这会产生沿一个轴的线性运动。压电材料具有根据其物理特性振动的固有频率。
使用不同类型的晶体和连接电极可以产生非常小规模的运动。
压电执行器的优点压电设备非常适合创造精确的运动。它们不占用太多空间，因此您可以将它们安装到各种产品中。
它们也很容易制造。因此，可以比其他方式更快地在您的产品中设置它们并发挥作用。
压电致动器的制造过程成本高昂，并且不如其他类型的致动器耐用。它们还受到用于移动的固有频率水平的限制。
此外，压电陶瓷与石英晶体属于同一家族，易碎且容易破裂。因此，专家必须极其小心和精确地维护它们。
用例压电致动器有广泛的应用。它们用于一系列技术，包括消费品、工业和医疗技术。它们被发现于：
螺线管是电磁体的一种。螺线管的工作原理是有一个覆盖有绝缘材料的铁芯。
当电流通过核心时，它会产生磁场并吸引周围的材料。它们用于产生精确的运动，并使用少量的能量产生非常小的运动。
磁悬浮执行器
磁悬浮执行器 使用电磁铁来移动磁性物体。这创造了在机器人和机器自动化等行业中有用的各种运动。
执行器使用两个附有电磁体的圆盘。然后将圆盘一个一个地放置，使磁铁彼此相对。当电流通过电磁体时，它会吸引相邻的电磁体。
当这种情况发生时，它会产生相反的力并导致磁盘移动。如果更多的电流通过电磁体，就会产生更多的反向力。
悬浮执行器的优点磁悬浮执行器非常可靠且易于设置。它们还具有多种用途，因为它们可以控制机器。自动化装配线就是一个例子。
磁悬浮发生在许多应用中，例如汽车、制造和其他流程驱动的行业。
磁悬浮执行器有一些缺点。由于磁场及其运动系统的复杂性，它们很容易出现任何类型的错误，例如传感器故障或其他问题。它们也比其他类型的执行器更昂贵，因为它们制造起来更复杂。
用例磁悬浮执行器有很多应用。一些应用包括提升重物，例如汽车或火车。它们还用于控制大量运动和精确移动物体
第 3 部分：执行器应用类型
我们已经在上面重点介绍了执行器的一些用例，但现在让我们更深入地研究主要行业，看看如何组合使用这些不同类型的执行器。
工业执行器和自动化系统
工业执行器 在制造业中表现良好。它们在工厂中大量使用，以提高流程效率。它们是用途非常广泛的执行器。
它们非常适合电气、机械和运动控制应用。这些执行器还可以实现装配线和其他操作的自动化，以提高工人的生产力。
消费类电子产品
该空间中执行器的另一个示例是用于控制设备运动的加速度计。
消费电子产品提供个人享受。然而，这些产品已成为日常生活的必需品，因为它们使我们的生活变得更加轻松。
第一批使用执行器的消费设备是电视和遥控器。如今，许多其他类型的消费电子产品都使用执行器。
消费技术中的执行器是触摸屏，它可以感知用户在屏幕上触摸的输入，然后进行适当的移动。例如，智能手机和数码相机都具有执行器来帮助控制运动并创建更精确的动作
该空间中执行器的另一个示例是用于控制设备运动的加速度计。各种消费产品都使用压电执行器来产生正确使用设备所需的运动。
汽车
汽车执行器控制汽车中发生的运动。它们还可以控制车内的其他组件，例如自动方向盘和座椅调节。车辆中还使用各种类型的执行器来控制车轮的运动。
一种汽车致动器是气缸。它连接到活塞，然后活塞在压力下推出空气。这会产生强大的推力，导致物体快速移动或完全停止移动。
另一种类型是链条传动，由多个齿轮和滚子组成。使用这种类型的执行器，齿轮和滚轮将汽车的运动变成圆周运动。还有其他类型的汽车执行器以类似的方式工作。
医疗技术
医院中存在医疗技术，它们安装了机械龙门来移动设备并通过遥控器控制运动。例如，按下按钮即可使用龙门系统来移动 MRI 机器
在医疗行业，执行器用于控制机械系统，例如 手术工具或机械手。这使得外科医生能够执行更精确的动作。医疗设备还使用电子执行器来执行打开和关闭阀门等任务。
半导体和传感器
半导体用于多种类型的设备，包括医疗技术、能源管理、军事系统、工业产品和个人计算机。这些产品依靠传感器来收集有关机器操作的信息，然后将其发送回执行器。交流变频器使用半导体作为传感器来测量电的频率。
然后，接收到的电路将数据传输到驱动器面板，驱动器面板改变驱动电动机的速度和方向，以调节其温度。此外，它们还经常用于商业产品，例如我们每天使用的计算机和其他电子产品中包含的硬盘驱动器和内存模块。
机器人技术
机器人技术作为一个科学领域可以转化为许多更广泛的应用。这些领域包括医药、制造、安全、研究用太空探索、军事和娱乐用途。
机器人中的执行器 帮助控制运动并创造精确的动作。一些机器人应用包括医疗技术，例如手术机器人，用于在体内执行精细的手术。
军队
混合执行器的军事应用包括使用电动机旋转炮塔和导弹来定位或旋转武器。与使用气动或液压混合致动器不同，武器的定位需要精确度。
它们可以由激光、红外辐射、雷达成像等传感器引导。它们还可以通过磁力或电线在垂直方向上引导。
建造
多种建筑设备都使用执行器。建筑设备包括各种有助于使建筑和施工更快、更高效的工具。
建筑设备还可以执行各种任务，例如挖掘、平整、打桩、驾驶、起重和移动材料。执行器与所有这些机器配合使用，创建高效的工作流程。
农业
执行器在农业中有许多应用，包括使用拖拉机和传感器等机器人设备来观察作物状况。这些应用程序帮助农民更好地管理他们的农场并提高农作物的质量。
除了使用执行器之外，农业机械还经常使用机械控制装置来控制工作。这些控制措施可帮助承包商或农民在劳动过程中进行调整。
食品加工
你可以找到 食品加工设备中的执行器，例如搅拌机、压榨机、切片机和刨丝器。这些执行器有助于使用伺服系统控制食品加工中的不同过程，并有助于在食品生产中创造安全、卫生的环境。
电子制造
电子制造使用多种类型的执行器来产生装配线所需的精确动作。一些应用包括使用机械臂安装电路板和其他电子元件。
此外，执行器还可用于制造过程中加热塑料等功能以及需要精确运动的其他功能。
测量与地质
致动器在地质学中用于产生非常精确的运动，例如钻孔或使用磁力计来检测磁场中发生的变化。它们还用于为各种其他应用创建精确的运动。
民用基础设施
执行器在民用基础设施中的许多应用包括乘坐公共交通、大坝建设和地震支撑。此外，它们还用于控制桥梁和地下公路的运动。
建造
多种建筑设备都使用执行器。这些产品有助于使建筑和施工变得更快、更容易。各种工具也用于执行各种任务，例如驾驶、挖掘、平整、推动或拉动材料。
第 4 部分：如何选择最佳执行器
现在您已经掌握了所有这些信息，下一步做什么？好吧，有几个因素需要考虑，我们在下面列出了它们：
能量消耗
选择执行器类型时，应计算功耗。这将帮助您确定电机的功率是否足以充分发挥其潜力。
使用线性或旋转机构时，应考虑重量、速度和功耗。最好考虑任何其他替代解决方案来实现精确控制，以更好地满足您的需求。
使用案例
在选择执行器类型时，还应该使用产品的性能标准来评估其性能。例如，您应该比较执行器的规格。
此外，您应该如上所述比较它们的优点和缺点，以及您的预期用例。
成本
一般来说，螺线管致动器比线性或旋转机构更昂贵。这是因为他们需要更多的时间和金钱来设计和生产。然而，对于将它们用于运动控制应用的消费产品来说，情况并非总是如此。
选择执行器时，还应该考虑拥有成本。您应该将产品的寿命与其他产品的寿命进行比较。这可以帮助您确定哪种产品从长远来看会更便宜。
比较维护和运营成本也很重要。除此之外，您还应该注意与特定类型相关的任何危险和危险。通过了解这些因素，您可以做出明智的决定。
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执行器比您想象的更受欢迎
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例如，线性执行器控制工厂中的机器人运动。气动执行器有助于提升重物。
使用执行器的好处有很多。它们使执行需要精确或大范围运动的任务变得更加方便。但在大多数情况下，它们比其他机械部件更容易控制。
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