分析比較電動執(zhí)行機構與液壓執(zhí)行機構的不同點
許多非公路機械制造商利用電動執(zhí)行機構與控制系統(tǒng)連接的靈活性,,從而獲得眾多全新性能已將液壓缸替換為電動執(zhí)行機構,,以去除水泵,、軟管和閥門等部件,,讓車輛變得更小巧,、更輕快,、更安靜,。
如今電動執(zhí)行機構帶來的益處已經(jīng)在實際應用中體現(xiàn)出來——可將zui大靜載提高到5,000磅,zui大動載提高到3,000磅,,額定載荷每年都在增長,。目前,對液壓缸的載荷要求更高,對移動荷載的負載比要求達到100%,。
電動執(zhí)行機構具有免維護的特點,,因此很少產(chǎn)生因維護不足帶來的失效問題。液壓系統(tǒng)則需要細致的維護,,包括定期更換液體和過濾器,,確保系統(tǒng)內保持足夠的液體。在苛刻的非公路應用中,,液壓機液體容易受到污染,,受到污染的液體流過系統(tǒng)時會產(chǎn)生連鎖反應,損壞多個零部件,,每個部件都可能因此需要維修或替換,。液壓系統(tǒng)一般會控制多軸運動,這樣會影響機器操作的許多方面,。例如,,如果一個軸的負載較高,會減少回路壓力,,對其他軸產(chǎn)生影響,。另一個影響就是當液壓系統(tǒng)出現(xiàn)問題時,如發(fā)生管道破裂,,則無法手動驅動受到影響的軸,。
相比較而言,如今的電動執(zhí)行機構可實現(xiàn)零維護,,甚至不需要潤滑油的保養(yǎng),。電動執(zhí)行器中,各個軸之間互不干擾,,每個軸的驅動電機各不相同,,因此倘若一個電機出現(xiàn)問題,只會影響它所控制的那個執(zhí)行器,,維護起來更加方便,。
為確保控制載荷,,液壓系統(tǒng)需要增加動力,,如果軟管或閥門破裂,則該系統(tǒng)控制載荷的能力會大打折扣,。另一方面,,電動執(zhí)行器提供不定荷載,可在無電情況下受到控制,,幾乎沒有流動或后驅動的情況,。zui后,,如果電源供應或執(zhí)行器的電機出現(xiàn)問題,電動執(zhí)行器還可通過手動復位輕易實現(xiàn)過載保護,。
然而現(xiàn)在卻出現(xiàn)了一些對電動執(zhí)行機構的錯誤認識,,使OEM和zui終用戶忽視了它在許多應用中帶來的種種優(yōu)勢,延緩了對它的使用,。下面將為大家揭示這些錯誤認識,,探討在休閑車、噴霧桿,、吹雪機,、草坪機械、園林機械,、建筑設備和農(nóng)業(yè)設備等非公路車輛和機械中集成電動執(zhí)行器的可能性,。
錯誤認識1:電動執(zhí)行器不如液壓執(zhí)行器可靠
許多工程師誤認為液壓執(zhí)行機構更可靠,這可能是因為他們在使用傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機構時經(jīng)常出現(xiàn)不夠可靠的問題,。但是現(xiàn)在電子產(chǎn)品和電氣材料的可靠性已大幅提升,,電動執(zhí)行機構也已從中獲益。電動執(zhí)行機構的構成只包括電機,、變速箱,、導螺桿(或滾珠絲杠)和離合器這幾部分,比同類液壓產(chǎn)品更簡單,。液壓系統(tǒng)的部件非常之多,,包括油箱、水泵,、直流電機,、電機繼電器、電磁閥,、止回閥,、液壓缸、按鍵式控制臺等,?;诟叨瓤煽康碾娮蛹夹g和zui小的失效可能性,電動執(zhí)行器的可靠性在近幾年里已經(jīng)得到提升,,在多數(shù)應用中比安裝了液壓執(zhí)行器的機器還要耐用。
錯誤認識2:電動執(zhí)行器增加設計的復雜性
有人認為液壓系統(tǒng)向電動執(zhí)行機構的轉換增加了設計過程的復雜性,,可能是因為目前許多非公路車輛上還沒有安裝它,。因此,增加電動執(zhí)行器需要與兩種執(zhí)行器配合工作,,而不是一種,。此外,,許多非公路設備工程師不太熟悉電動執(zhí)行器,他們所熟悉的只是早期的執(zhí)行機構,,需要選擇和組裝各種部件,,如電機、變速箱,、控制器等,。
如今的電動執(zhí)行機構已經(jīng)得到簡化,其配置和設計比液壓傳動裝置容易得多,,只需要連接兩根電線和一個雙刀雙擲開關即可安裝成功,。
確定電動執(zhí)行機構的大小只需三步:測量載荷、確定負載比,、行程長度和收縮長度,。執(zhí)行器上的載荷可能因為中間連接的作用而無法得知??赏ㄟ^模擬機械系統(tǒng)的軟件包或在執(zhí)行器上安放測壓元件來確定載荷,。制造商可通過改變傳動比、導螺桿,、電機和電控參數(shù),,輕易配置電動執(zhí)行器,滿足各種應用需求,。
電動執(zhí)行機構的一對一的原則避免了執(zhí)行器之間的互相影響,,使工程師*集中于軸的設計。反之,,液壓傳動裝置的工程師則需要考慮新軸消耗的能量會對其他軸產(chǎn)生的影響,。
錯誤認識3:電動執(zhí)行機構更昂貴
有人認為電動執(zhí)行機構更昂貴,可能因為每個電動軸都需要一個電機,、導螺桿和變速箱,,而增加一個液只需要一個液壓缸。但事實上,,液壓缸只是液壓系統(tǒng)中用來支持軸的一個部件。閥門,、軟管和配件也是必需的,,在許多情況下,液壓泵上無法安裝新軸,。
液壓傳動裝置的經(jīng)濟性很大程度上取決于某個液壓系統(tǒng)所驅動的軸的數(shù)量,。如果需要增加液壓泵來處理另一個軸,,液壓系統(tǒng)通常要比電動執(zhí)行器貴得多,。一般來講,當液壓系統(tǒng)處理單軸,、雙軸和三軸運動時,,通常可由電動執(zhí)行器以更低成本來取代,。
從許多農(nóng)業(yè)機械應用中液壓系統(tǒng)端口的數(shù)量,,也可對比電動執(zhí)行器和液壓系統(tǒng)的成本,。液壓系統(tǒng)的每個配件都需要一個端口,,增加端口的成本非常高,因為需要增加閥門,、軟管和連接器,,更不用說充液泵了,,而電動執(zhí)行器無需端口即可增加配件,。如果液壓系統(tǒng)的軸距離泵比較遠,,則需要用軟管連接泵和液缸,,耗盡人力物力,,液壓系統(tǒng)向電動執(zhí)行器的轉換則無需花費這樣的成本,,突顯其成本優(yōu)勢,。
電動執(zhí)行器的運營成本通常比液壓系統(tǒng)低得多,,因為電動執(zhí)行器只有驅動時才會消耗能量,,而即便zui有效的液壓系統(tǒng)也永遠處于工作狀態(tài),能耗非常大,。電動執(zhí)行器的簡單構造還大幅降低了其安裝成本,。電動執(zhí)行器能夠實現(xiàn)零維護,,而液壓傳動裝置的流體和過濾器則需要定期更換。
錯誤認識4:電動執(zhí)行機構不能應用于苛刻環(huán)境
液壓技術已經(jīng)在非公路車輛中應用了幾十年,,對于這項技術在高頻沖擊和振動、高濃度粉塵,、高水位、腐蝕性化學品和其他潛在危險環(huán)境中表現(xiàn)出來的堅固性,,工程師們已經(jīng)非常了解,。同與之相對應的電動產(chǎn)品相比,,液壓執(zhí)行器在大功率應用中曾經(jīng)享有傳統(tǒng)優(yōu)勢,,能夠提高大多數(shù)苛刻條件應用的性能,。但是許多非公路工程師并沒有意識到,,在過去的十年中,,電動執(zhí)行器的性能在大功率和野外環(huán)境中的應用取得了很大的進展,,而液壓執(zhí)行器在這些方面的進展微乎其微,或者說根本沒有進展,。
液壓執(zhí)行機構的功率密度很大程度上依賴于系統(tǒng)的壓力,,由于安全和成本的原因,,這些壓力在過去的十年中已經(jīng)趨于穩(wěn)定,。另一方面,由于在磁性材料,、絲杠和滾珠絲杠的效率,、建筑、生產(chǎn)工藝和電子方面取得的進步,,電機的功率密度在這段時間內卻大幅增加,。它所帶來的zui重要的益處,就是能夠在保持率的同時產(chǎn)生更強大的功率,。電機的優(yōu)勢還體現(xiàn)在輸電方面,,主要是通過變速箱來實現(xiàn),可以根據(jù)電動執(zhí)行器的應用要求達到*效果,。因此,,液壓系統(tǒng)向電動執(zhí)行器的轉換可在多種應用中提供高功率密度,簡化了安裝過程,,減輕了車輛重量,。
如今,非公路應用中的電動執(zhí)行器是專為應對苛刻環(huán)境設計的。鑄件采用了有限元分析,,以提高其荷載處理能力,。電動執(zhí)行器的設計不再采用模塊化裝配,而是將關鍵部件都集中在閉合式裝置中,,保護它們免受沖擊和振動,。多軸振動測試和分析證明了電動執(zhí)行器能夠在實際應用中承受機械載荷。電動執(zhí)行器的優(yōu)勢還體現(xiàn)在,,它不需要連接到電機控制器的線束,,而是將連接器固定在外殼內,然后將控制系統(tǒng)電纜插入其中,。這種方法提供了更好的封裝效果,,使電機連接免受損害??傊?,目前非公路機械中采用的電動執(zhí)行器的堅固性無論從哪方面來看都不亞于液壓執(zhí)行器。
分析了這些錯誤認識之后,,可以清楚地看到,,電動執(zhí)行器在許多非公路應用中比液壓系統(tǒng)更具優(yōu)勢。電動執(zhí)行器的堅固性在近幾年已大幅提升,,在耐用性和可靠性上不亞于液壓傳動裝置,。易受污染、溫度波動等問題是使用液壓系統(tǒng)時需要考慮的主要問題,,電動執(zhí)行器卻不會受到這些問題的影響,。電動系統(tǒng)的成本取決于實際應用,在單軸,、雙軸和多軸應用中通常要比液壓系統(tǒng)的成本低,。zui后,如今的集成電動執(zhí)行器的設計非常簡便,,可輕松將其安裝在各種非公路設備中,。