機(jī)電系統(tǒng)取代氣動和液壓裝置

廣州粵研鐘彥華

作者：Katja van Schagen 文章來源：MM《現(xiàn)代制造》 發(fā)布時間：2018-03-14

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迄今為止,，人們大多使用液壓缸或氣缸來移動重物或進(jìn)行快速運(yùn)動,然而現(xiàn)在也可以使用機(jī)電促動器來完成這些任務(wù),，而且這樣做的優(yōu)點(diǎn)很多,。

幾十年來,，氣動和液壓驅(qū)動解決方案一直是工程師們執(zhí)行快速動作,、制造巨大動力或移動重物時的首選,，而如今，來自線性技術(shù)領(lǐng)域的機(jī)電促動器已經(jīng)成為氣動和液壓系統(tǒng)的強(qiáng)大競爭對手(圖1),。

圖1 機(jī)電促動器適合各類應(yīng)用,，今天它們也能取代氣缸或液壓缸

機(jī)電系統(tǒng)不需要媒介進(jìn)行力的傳遞

與“傳統(tǒng)”驅(qū)動元件相比，機(jī)電系統(tǒng)在許多應(yīng)用中都擁有諸多優(yōu)點(diǎn),，它們更緊湊,、更輕便,，并且由于可以直接連接電動機(jī),，能夠省去占地大的壓縮機(jī)、泵,、油箱,、管道和過濾器。由于它們不需要媒介進(jìn)行力的傳遞,，因此在安全性和環(huán)保方面也有優(yōu)勢：由于不會漏油,，因此不會出現(xiàn)火災(zāi)危險(xiǎn)或者由于漏油造成污染和損壞，此外,，電動促動器的噪音也比以前使用的解決方案更小,。

另外，機(jī)電系統(tǒng)還擁有顯著的性能優(yōu)勢,，相比液壓促動機(jī)構(gòu),，它們的速度和性能更加靈活多變,，例如，與氣缸相比,，它們的定位精度更高,，而且還能確保運(yùn)行更加平穩(wěn)：使用液壓系統(tǒng)時，液壓油的粘度在運(yùn)行期間會根據(jù)運(yùn)行溫度發(fā)生改變,，由此影響機(jī)器性能,。相反，機(jī)電系統(tǒng)始終在精確的容差范圍內(nèi)工作,，由于運(yùn)動部件基于成熟的滾動軸承技術(shù),，所以可以預(yù)測其在特定運(yùn)行條件下的使用壽命。

氣動和液壓促動機(jī)構(gòu)僅在購置時較經(jīng)濟(jì)

盡管擁有上述這些令人信服的優(yōu)勢,，機(jī)電促動器似乎仍有一個薄弱環(huán)節(jié)：那就是成本高,，事實(shí)上電驅(qū)動的初始采購成本要高于氣動和液壓裝置，過去這種情況通常足以使人們針對某些應(yīng)用從一開始就排除機(jī)電解決方案,。

但是,，如果考慮整個使用周期中發(fā)生的成本，那么這種理由在絕大多數(shù)情況下不再成立,。在完整的使用周期內(nèi),，機(jī)電促動器提供的節(jié)約可能性更大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其購置成本,。這些節(jié)約主要來自以下六個因素：

■ 能源效率高：使用液壓和氣動系統(tǒng)時,，存在能源損失的部位多：從將電能轉(zhuǎn)化為提供工作壓力的運(yùn)動開始，有泵自身的損失,、流體摩擦損失,、管道中的泄漏以及氣缸內(nèi)的其他損失�,？傮w說來,，氣動系統(tǒng)的效率只有不到35%，而液壓系統(tǒng)的能源產(chǎn)出率略高于50%,。相比之下,，在機(jī)電系統(tǒng)中，只有電機(jī)的功率限制以及齒輪和促動器部件的摩擦?xí)�產(chǎn)生功率損失,，因此使用機(jī)電促動器時,，輸入功率的80%可用于力的提升(圖2)。

圖2 使用電動促動機(jī)構(gòu)時,，提升力可以達(dá)到輸入功率的80%,，而使用氣缸時僅為32%

■ 產(chǎn)熱少：在空氣壓縮過程中，回收此時產(chǎn)生的熱量非常麻煩,，液壓機(jī)器中的能量損失同樣也會轉(zhuǎn)變成熱量,，在一些精密應(yīng)用中,，例如，在注塑機(jī)中,，這些熱量必須通過冷卻裝置排出,。

■ 周期時間短：機(jī)電促動器與液壓缸相比，速度更快,，可控性更好,，能夠縮短機(jī)器的運(yùn)行時間，并且能在每個周期單獨(dú)選擇,，避免不必要的“空行程”,，這有助于縮短周期時間。

■ 材料利用率更好：由于精度更高且操作性能穩(wěn)定,，電驅(qū)動器的可重復(fù)性是液壓替代產(chǎn)品的兩倍,。

■ 機(jī)器使用壽命長：電驅(qū)動機(jī)器的磨損部件較少，并且它們都處于球或滾子螺桿驅(qū)動器和齒輪箱中,，因此維護(hù)工作可以集中于促動器本身,，減少了故障排除時間。

■ 維護(hù)簡單：與液壓和氣動驅(qū)動解決方案相比,，電驅(qū)動的運(yùn)行成本較低,，不需要再采購油、過濾器或墊圈,，因此也不會出現(xiàn)相應(yīng)的更換停機(jī)成本,，此外不用考慮防泄漏措施，對于典型的生產(chǎn)機(jī)器而言,，僅此一項(xiàng)每年便可節(jié)省數(shù)萬歐元的費(fèi)用,，這種節(jié)約幾乎有一半來自能源消耗之外的其他領(lǐng)域。

最新一代的SKF機(jī)電促動器基于這些設(shè)計(jì)優(yōu)勢,，具有更高的性能和更長的使用壽命,，而且它們更容易集成到機(jī)器設(shè)備中。例如,，新的CASM系列(圖3)就是針對高速自動化生產(chǎn)中要求苛刻的工作周期開發(fā)的,。

圖3 SKF公司的CASM系列產(chǎn)品是針對高速自動化生產(chǎn)中要求苛刻的工作周期開發(fā)的,，非常適合在眾多現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備中取代氣缸以及小型行程油缸

行程油缸直接替換現(xiàn)有設(shè)備中的氣缸

SKF公司的CASM行程油缸采用模塊化設(shè)計(jì),，提供多種標(biāo)準(zhǔn)尺寸，因此可以作為現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備中氣缸的替代品,。它們可以用于各種不同類型的發(fā)動機(jī),，這為設(shè)備操作人員在購置和管理零部件時提供了便利，因?yàn)樗麄兛梢詮淖约菏走x的供應(yīng)商那里采購發(fā)動機(jī),，范圍廣泛的安裝選項(xiàng)和附件使其可以快速而簡單地集成到眾多應(yīng)用程序中,。

CASM線性單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有性能好和使用壽命長的特點(diǎn),，這些單元終身潤滑，并由集成的過濾器和磨損環(huán)保護(hù),，防止灰塵和污垢進(jìn)入后造成損壞,，集成的磁環(huán)和開槽的鋁制外殼允許其使用外部傳感器。

為了進(jìn)一步簡化機(jī)器控制和系統(tǒng)集成,，可使用帶無刷直流電機(jī)和集成控制系統(tǒng)的CASM直線單元,、制動器和可選擇的現(xiàn)場總線接口。由于無需外部電機(jī)控制,，無刷電機(jī)通過單根電纜為其提供電源并進(jìn)行控制,，因而降低了電機(jī)的安裝成本，同時節(jié)省了電纜費(fèi)用,，機(jī)器配置也得以簡化,。一個專門開發(fā)的SKF編程工具允許通過圖形用戶界面來設(shè)置電機(jī)參數(shù)。具有相應(yīng)速度,、加速度和延時的,、多達(dá)14個的不同促動機(jī)構(gòu)位置可以下載到電機(jī)中，接下來機(jī)器可以通過可編程控制器或簡單的開關(guān)進(jìn)行控制,，因此對于較小的機(jī)器來說,，這是一個十分經(jīng)濟(jì)的“卓越”控制解決方案。

圖4 針對負(fù)載較高的應(yīng)用,，SKF使用由行星滾柱絲杠傳動代替滾珠絲杠的LEMC型機(jī)電行程油缸

圖5 SKF的機(jī)電促動器系列適合各種應(yīng)用,，如汽車生產(chǎn)

除了模塊化系列CASM 100之外，針對負(fù)載較高的應(yīng)用,，SKF還提供新系列的機(jī)電行程油缸—LEMC(圖4),。這一系列采用行星滾柱絲杠取代了滾珠絲杠，由此一來它們具有比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)更高的功率密度,，即使在振動大的環(huán)境下也能提高性能,。綜上所述，SKF的機(jī)電促動機(jī)構(gòu)系列適合各類應(yīng)用(圖5),。

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不就是電缸么

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機(jī)電系統(tǒng)有一些大受力方面是取代不了液壓的,。而且機(jī)電要實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動成本高。

河豚會吹泡泡

除了成本問題,，其它還好,。

universal

銷售軟文，呵呵