機電系統(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行快速運動,然而現(xiàn)在也可以使用機電促動器來完成這些任務(wù),，而且這樣做的優(yōu)點很多,。

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)域的機電促動器已經(jīng)成為氣動和液壓系統(tǒng)的強大競爭對手(圖1),。

圖1 機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

機電系統(tǒng)不需要媒介進行力的傳遞

與“傳統(tǒng)”驅(qū)動元件相比,，機電系統(tǒng)在許多應(yīng)用中都擁有諸多優(yōu)點,，它們更緊湊,、更輕便，并且由于可以直接連接電動機,，能夠省去占地大的壓縮機,、泵、油箱,、管道和過濾器,。由于它們不需要媒介進行力的傳遞，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,，機電系統(tǒng)還擁有顯著的性能優(yōu)勢，相比液壓促動機構(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，而且還能確保運行更加平穩(wěn)：使用液壓系統(tǒng)時,，液壓油的粘度在運行期間會根據(jù)運行溫度發(fā)生改變,，由此影響機器性能。相反,，機電系統(tǒng)始終在精確的容差范圍內(nèi)工作,，由于運動部件基于成熟的滾動軸承技術(shù)，所以可以預(yù)測其在特定運行條件下的使用壽命,。

氣動和液壓促動機構(gòu)僅在購置時較經(jīng)濟

盡管擁有上述這些令人信服的優(yōu)勢,，機電促動器似乎仍有一個薄弱環(huán)節(jié)：那就是成本高，事實上電驅(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)，機電促動器提供的節(jié)約可能性更大,，遠遠超出其購置成本,。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,，在機電系統(tǒng)中，只有電機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 使用電動促動機構(gòu)時,，提升力可以達到輸入功率的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,，在注塑機中,，這些熱量必須通過冷卻裝置排出。

■ 周期時間短：機電促動器與液壓缸相比,，速度更快,，可控性更好，能夠縮短機器的運行時間,，并且能在每個周期單獨選擇,，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。

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

■ 維護簡單：與液壓和氣動驅(qū)動解決方案相比,，電驅(qū)動的運行成本較低，不需要再采購油,、過濾器或墊圈,，因此也不會出現(xiàn)相應(yīng)的更換停機成本，此外不用考慮防泄漏措施,，對于典型的生產(chǎn)機器而言,，僅此一項每年便可節(jié)省數(shù)萬歐元的費用,，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機電促動器基于這些設(shè)計優(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,，提供多種標準尺寸,，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,，這為設(shè)備操作人員在購置和管理零部件時提供了便利,，因為他們可以從自己首選的供應(yīng)商那里采購發(fā)動機，范圍廣泛的安裝選項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)計具有性能好和使用壽命長的特點,，這些單元終身潤滑，并由集成的過濾器和磨損環(huán)保護,，防止灰塵和污垢進入后造成損壞,，集成的磁環(huán)和開槽的鋁制外殼允許其使用外部傳感器。

為了進一步簡化機器控制和系統(tǒng)集成,，可使用帶無刷直流電機和集成控制系統(tǒng)的CASM直線單元,、制動器和可選擇的現(xiàn)場總線接口。由于無需外部電機控制,，無刷電機通過單根電纜為其提供電源并進行控制，因而降低了電機的安裝成本,，同時節(jié)省了電纜費用,，機器配置也得以簡化。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)置電機參數(shù),。具有相應(yīng)速度,、加速度和延時的、多達14個的不同促動機構(gòu)位置可以下載到電機中,，接下來機器可以通過可編程控制器或簡單的開關(guān)進行控制,，因此對于較小的機器來說，這是一個十分經(jīng)濟的“卓越”控制解決方案,。

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

圖5 SKF的機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,，針對負載較高的應(yīng)用,，SKF還提供新系列的機電行程油缸—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的機電促動機構(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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機電系統(tǒng)有一些大受力方面是取代不了液壓的,。而且機電要實現(xiàn)直線運動成本高。

河豚會吹泡泡

除了成本問題,，其它還好,。

universal

銷售軟文，呵呵