7 причин задуматься о замене пневматических и гидравлических приводов на электрические цилиндры

Aug 10, 2023

Спонсируемый контент | 14 августа 2023 г.

На протяжении десятилетий пневматические и гидравлические приводы были популярными технологиями в области промышленной автоматизации, но у них столько же недостатков, сколько и преимуществ, особенно у пневматических приводов. Между тем, электрические цилиндры добились больших успехов до такой степени, что OEM-производители и системные интеграторы все чаще выбирают их, когда это возможно. По сравнению с пневматическими и гидравлическими технологиями электрические цилиндры обеспечивают значительно более высокую эффективность и производительность позиционирования, а также сокращение времени обслуживания и простоев при меньшем размере. Результатом является самая низкая совокупная стоимость владения (TCO) из трех технологий.

Благодаря постоянному техническому прогрессу электрические цилиндры могут генерировать силы, которые могут конкурировать с пневматическими приводами и в некоторой степени с гидравлическими приводами. Для промышленного применения пневматические и гидравлические цилиндры больше не должны считаться чем-то само собой разумеющимся. Давайте рассмотрим семь причин, по которым вам следует рассмотреть возможность использования электрических цилиндров для вашего следующего проекта.

Пневматические и гидравлические приводы принято называть цилиндрами, но это неверно. На самом деле это решения системного уровня:

Пневматические приводы: Пневматические приводы создают движение посредством сжатого воздуха. Типичный пневматический привод состоит из пневмоцилиндра, компрессора или источника сжатого воздуха, шлангов и вспомогательных устройств, таких как уплотнения, клапаны, регуляторы, фильтры и т. д. В цилиндрах одинарного действия используется сжатый воздух для одного направления и пружина для возвращаться. Пневматические цилиндры двойного действия используют сжатый воздух как для выдвижения, так и для втягивания.

Гидравлические приводы. В гидравлических приводах используется модель, аналогичная пневматическим приводам, за исключением того, что вместо передачи усилия через сжатый воздух в них используется несжимаемая гидравлическая жидкость. Привод состоит из гидроцилиндра, насоса, резервуара для жидкости, вспомогательных фильтров и т. д.

Электрические цилиндры. В электрических цилиндрах используется электродвигатель для привода стержневого привода (см. рисунок 1). За исключением привода двигателя и устройства обратной связи (обычно энкодера), для работы им достаточно просто проложить кабели. Электрические цилиндры имеют ряд преимуществ перед пневматическими и гидравлическими приводами.

Рисунок 1: Электрический цилиндр, подобныйБекхофф АА3000, состоит из электродвигателя, приводящего в движение привод с резьбовым стержнем.

Одним из самых больших недостатков пневматических и гидравлических приводов является то, что компрессоры или насосы должны работать постоянно, чтобы поддерживать заряженность линий, даже когда цилиндры простаивают. КПД пневматического привода колеблется от 10% до 25%, хотя со временем это число снижается по мере разрушения уплотнений и возникновения утечек в подающих шлангах. Гидравлические приводы немного лучше, их эффективность составляет примерно 40%.

Напротив, электрические цилиндры потребляют мощность только тогда, когда двигатель вращается, чтобы переместить цилиндр. В результате они могут достичь эффективности до 80% при значительно более низком энергопотреблении, чем две другие технологии. Это важный момент, особенно с учетом того, что срок службы промышленных активов, как ожидается, будет измеряться десятилетиями. Пневматический привод может иметь более низкую общую стоимость приобретения (TCA), чем электрический цилиндр, но электрический цилиндр будет иметь значительную совокупную стоимость владения в течение всего срока службы продукта.

Раньше считалось, что наибольшую силу обеспечивают гидравлические цилиндры, за ними следуют пневматические цилиндры, а затем электрические цилиндры. Ситуация изменилась. Усовершенствованные электрические цилиндры, такие как AA3000, могут создавать пиковую силу до 25 кН (см. врезку). Это подходит для любого пневматического привода. Электрические цилиндры не позиционируются как полная замена всех гидравлических приводов, но в значительном проценте случаев они являются жизнеспособными вариантами, особенно с учетом других возможностей, которые они предоставляют, таких как…

Электрические цилиндры обеспечивают полную функциональность управления движением на основе сервопривода. Они обеспечивают высокую точность и повторяемость; разрешение зависит от обратной связи и механической точности системы. Электрические цилиндры могут направлять нагрузку в любое положение по длине хода и поддерживать сложные профили ускорения. Люфт зависит от механических элементов системы, в частности от коробки передач, но всегда лучше, чем у пневматических приводов.