發布日期：2022-04-26 點擊率：38
幾十年來，氣動和液壓驅動解決方案一直是工程師們執行快速動作、制造巨大動力或移動重物時的首選，而如今，來自線性技術領域的機電促動器已經成為氣動和液壓系統的強大競爭對手(圖1)。
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圖1 機電促動器適合各類應用，今天它們也能取代氣缸或液壓缸
機電系統不需要媒介進行力的傳遞
與“傳統”驅動元件相比，機電系統在許多應用中都擁有諸多優點，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，因此在安全性和環保方面也有優勢：由于不會漏油，因此不會出現火災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，機電系統還擁有顯著的性能優勢，相比液壓促動機構，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：使用液壓系統時，液壓油的粘度在運行期間會根據運行溫度發生改變，由此影響機器性能。相反，機電系統始終在精確的容差范圍內工作，由于運動部件基于成熟的滾動軸承技術，所以可以預測其在特定運行條件下的使用壽命。
氣動和液壓促動機構僅在購置時較經濟
盡管擁有上述這些令人信服的優勢，機電促動器似乎仍有一個薄弱環節：那就是成本高，事實上電驅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生的成本，那么這種理由在絕大多數情況下不再成立。在完整的使用周期內，機電促動器提供的節約可能性更大，遠遠超出其購置成本。這些節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時，存在能源損失的部位多：從將電能轉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的其他損失。總體說來，氣動系統的效率只有不到35%，而液壓系統的能源產出率略高于50%。相比之下，在機電系統中，只有電機的功率限制以及齒輪和促動器部件的摩擦會產生功率損失，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 使用電動促動機構時，提升力可以達到輸入功率的80%，而使用氣缸時僅為32%
■ 產熱少：在空氣壓縮過程中，回收此時產生的熱量非常麻煩，液壓機器中的能量損失同樣也會轉變成熱量，在一些精密應用中，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定，電驅動器的可重復性是液壓替代產品的兩倍。
■ 機器使用壽命長：電驅動機器的磨損部件較少，并且它們都處于球或滾子螺桿驅動器和齒輪箱中，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：與液壓和氣動驅動解決方案相比，電驅動的運行成本較低，不需要再采購油、過濾器或墊圈，因此也不會出現相應的更換停機成本，此外不用考慮防泄漏措施，對于典型的生產機器而言，僅此一項每年便可節省數萬歐元的費用，這種節約幾乎有一半來自能源消耗之外的其他領域。
最新一代的SKF機電促動器基于這些設計優勢，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備中。例如，新的CASM系列(圖3)就是針對高速自動化生產中要求苛刻的工作周期開發的。
圖3 SKF公司的CASM系列產品是針對高速自動化生產中要求苛刻的工作周期開發的，非常適合在眾多現有生產設備中取代氣缸以及小型行程油缸
行程油缸直接替換現有設備中的氣缸
SKF公司的CASM行程油缸采用模塊化設計，提供多種標準尺寸，因此可以作為現有生產設備中氣缸的替代品。它們可以用于各種不同類型的發動機，這為設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商那里采購發動機，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用程序中。
CASM線性單元的內部結構設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保護，防止灰塵和污垢進入后造成損壞，集成的磁環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集成，可使用帶無刷直流電機和集成控制系統的CASM直線單元、制動器和可選擇的現場總線接口。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，同時節省了電纜費用，機器配置也得以簡化。一個專門開發的SKF編程工具允許通過圖形用戶界面來設置電機參數。具有相應速度、加速度和延時的、多達14個的不同促動機構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進行控制，因此對于較小的機器來說，這是一個十分經濟的“卓越”控制解決方案。
LEMC型機電行程油缸" src="http://img.vogel.com.cn/2018/03/14/5aa8ddd5b7ed0.jpg"/>
圖4 針對負載較高的應用，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用，如汽車生產
除了模塊化系列CASM 100之外，針對負載較高的應用，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設計更高的功率密度，即使在振動大的環境下也能提高性能。綜上所述，SKF的機電促動機構系列適合各類應用(圖5)。
