出于替代化石燃料的迫切需求、石油和天然气供应链的多变影响,以及电气系统技术提高且成本降低等多重因素,传动电气化正在改变我们的生活和工作方式。
对于很多人来说,电气化革命最明显的表现就是道路上电动汽车的普及。 然而,在农业、采矿业以及传统能源和可再生能源生产等行业中,这种转变可能会更为突出。 实际上,对于所有在生产制造中依赖线性运动控制的行业来说,把握电气化优势最好的一个机会就是用电动推杆代替液压执行器。
电动线性传动是指通过滚珠丝杠、齿轮齿条、传送带或其他传动部件,将电机产生的旋转运动转换为线性运动。 这种技术可以轻松取代液压系统。相比之下,液压系统更为复杂,需要使用液压动力装置给油加压,使用软管和接头输油,使用阀门控制油流,使用液压缸装油,这才能使活塞根据不同的油压移动负载。
使用液压执行工作的历史可以追溯到数千年前。 事实证明这些液压系统很有效,而且大多数很可靠。 那么,为什么还要选择电动传动呢,为什么这么多行业都在改用电动传动呢?
效率
液压动力装置本身也需要电力供应。 然而,在将电能转换为动能方面,其效率约为电动线性执行器的一半。 此外,液压动力装置必须始终保持运转才能维持压力,而电机在不动时几乎不消耗电力。 很多线性运动控制应用只是间歇性运动,因此从液压传动转为电动传动可以节省大量能源和成本。
改进控制和精度
液压执行器无法执行精细运动。 活塞的运动控制范围受液压缸长度的限制,而油压和粘度的变化也使其无法执行超精确定位。 相比之下,配备高质量线性执行器的伺服电机却能实现极为精确的定位,而且线性执行器几乎可以达到应用所需的任何长度。
在最大限度减少维护问题的同时提高可靠性
液压系统包含很多需要维护的组件,而这些组件可能会出现性能问题或完全失效。 液压动力装置本身就是一种复杂设备,而且还有许多附加组件,包括气缸、控制阀、滤油器、软管、接头。这些组件都是潜在问题所在。 油可能会变脏,不同的温度会影响油的粘度,而且肯定会发生泄漏。 维护这些系统的费用很高,一旦出现故障,停机的代价可能是无法承受的。
而电机和线性执行器是相对简单的设备,几乎不需要维护。 而且,如果使用规范得当,即便在各种条件下使用(包括极端温度、冲洗情况、暴露在天气中的应用和危险环境),依旧具有极高的可靠性。
环境责任
如上所述,液压动力装置将电能转化为动能的效率非常低。 但这仅仅只是其的一个缺点。 在户外应用中,其电力通常由脏污且嘈杂的柴油发电机提供。 液压动力装置本身也是噪音污染的主要来源。 最令人担忧的环境问题是,几乎所有的液压系统都曾发生过泄漏,有时甚至是灾难性的泄漏。 工业环境中的泄漏会导致产品和生产过程的污染,而室外泄漏则会危及社区、野生动物和水源等。
电动执行器更加节能。 在户外应用中,电动执行器可以使用更小、更安静的电源,甚至使用电池。 电机的噪声很小,尤其是与液压动力装置相比。 当然,电动执行器也不需要加压液体,因此不会出现泄漏情况。
总成本
根据解决方案架构的不同,电动执行系统的初始成本可能会高于液压系统。 然而,电动传动在能源、维护、停机时间和环境清洁成本方面均有优势,这使其在长期运行的经济性方面明显胜出。
创新能力
每个液压执行器本质上都是独立的系统。 多个液压系统之间的运动协调只能在比较低的水平上执行,其精度无法满足高度集成的工业应用、自主控制移动系统、协作机器人和其他改变当今世界的创新应用的需要。
此外,压缩空气泵或液压泵也并不总能在各种特定环境中和机器上使用。 相比之下,高性能系统所需的面板开关、传感器、显示器、可编程逻辑控制器和其他设备几乎都有电力供应。 只有在使用同一电源时,才能在简化机器的同时实现更精确、更协调的运动控制。 电动传动正在创造未来,而非液压传动。
向电气传动的简单转变
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