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而气缸的优势则在于以下4个方面:
(1)负载大,可以适应高力矩输出的应用(不过,现在的电动执行器已经逐渐达到目前的气动负载水平了)。
(2)动作迅速、反应快。
(3)工作环境适应性好,特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射和振动等恶劣工作环境中,比液压、电子、电气控制更优越。
(4)行程受阻或阀杆被扎住时电机容易受损。
购买和应用成本比较:从总体上来讲,电伺服驱动比气动伺服驱动要贵,但也要因具体要求及场合而定。有些小功率的直流电机构成电动滑台(电伺服系统)实际上比气动伺服系统要便宜。
如:当负载为1.5kg、工作行程为80mm、速度在2~170mm/s之间、精度为?0.1mm、加速度2.5m/s2等工况条件时,FESTO公司采用小型电动滑台、控制器、马达电缆、控制电缆、编程电缆以及电源电缆等组成的电伺服系统,其价格就比气动伺服系统便宜25%。同样,对于带活塞杆电缸也是如此。需要说明的是如果采用交流电机的话,所组成的电伺服系统的价格要比气动伺服系统高出40%左右。
从购买和应用成本来看,目前气缸还是具有比较明显的优势的。对于气动系统来说,控制系统及执行机构都非常简单,每个气缸只需配置一个电磁阀就可完成气路的切换,进行运动控制,气缸发生故障的概率也比较小,维护简单方便,成本也低。
而对于电动执行器来说,虽然电能的获得比较简单,能量成本较低,但购买及应用成本较高,不仅需要配置电机,还需要一套机械传动机构以及相应的驱动元件。同时使用电动执行器需要很多保护措施,错误的电路连接、电压的波动及负载的超载都会对电驱动器造成损坏,因此需要在电路及机械上加装保护系统,增加了很多额外的费用支出。另外,由于电动执行器驱动单元的参数化设置较多,且集成度高,所以其一旦发生故障,就要更换整个元件。而且当系统需要的驱动力增加时,也要成套更换元件才能实现。因此综合比较可以看出气缸在购买及维护成本上有较大优势。
能源效率比较:我们研究的结果表明,在往复运动周期较短(小于1min)的水平往复运动中,电动执行器的运行能耗通常低于气缸的运行能耗,即更节能。而在往复运动周期较长(大于1min)时,气缸竟然变得更节能。这首先是由于终端停止时电动执行器的控制器通常需要消耗约10W的电力,而气缸仅有电磁阀耗电和气体泄露,一般低于1W,即终端停止时间越长,对气缸越有利;其次电机在连续旋转条件下的额定效率可达90%以上,但在直线往复运动(丝杠转换)中的台形加减速旋转条件下的平均效率却不到50%。在竖直往复运动时,夹持工件的保持动作要求不断供给电流给电动执行器以克服重力,而气缸只需关闭电磁阀即可,耗电极少。因此在竖直往复运动时电动执行器相比气缸的能耗优势不是很大。
由上可见,电机本身效率很高,但在往复直线运动中考虑其效率下降及控制器的电力消耗,电动执行器未必一定比气缸节能,具体比较取决于实际的工作条件,即安装方向、往复运动周期和负载率等。
通常使用厚壁管做,6X2的管子,材质为20#钢或45#等。通过镦制成型,配上紧固螺帽。另外需要做形,头部需要淬火,内部需要喷沙,等处理。受压 可到80MPA以上。
柴油机安装及使用交流发电机与柴油发电机耦合,要求联轴器的平行度和同心度均小于0.05mm。实际使用时要求可略底些,约在0.1mm以内,过大回影响轴承的正常运转,导致破坏,耦合好要用定位销固定。安装前要复测耦合情况。
2)滑动轴承的发电机在耦合时,发电机中心的高度要调整得你柴油机中心略地些,这样柴油机上的飞轮的重量就不会转移到发电机轴承上,否则发电机轴承将额外承受飞轮的重量,不利于滑动轴承油膜的形成,导致发热,甚至烧毁轴承。这类发电机的联轴器上也不能带任何重物。
3)安装发电机时,要保证冷却空气入口处畅通无阻,并要僻避免排出的热空气再进入发电机。如果通风盖上有百叶窗,则窗口应朝下,以满足保护等级的要求。
4)单轴承发电机的机械耦合要特别注意定子转子之间的气隙要均匀。
5)按原理图或接线图,选择合适的电力电缆,用铜接头来接线,铜接头与汇流排,汇流排与汇流排固紧后,其接头处局部间隙不大于0.05mm,导线间的距离不大于10mm,还需加装必要的接地线。
6)发电机出线盒内接线端头上打有U、V、W、N印记,不表示实际的相序取决于旋转方向。合格证上印有UVW表示顺时针旋转时的实际相序,VUW即表示逆时针旋转时的实际相序。
7)如果在供电系统中的各台发电机的中性点互相连接,或发电机中性点和变压器及其负荷中性点连接时,机组运行时在中性线会出线3倍频率的中线电流。因此,必须对运行中可能出现的各种负载情况下,发电机的中线电流进行测定。为使发电机运行不致过热,其中线电流不得超过发电机额定电流底的50%。中线电力过大,在中线上应加装中线电抗器加以限制。
应用场合比较:气动系统和电动系统并不互相排斥。相反,这只是一个要求不同的问题。气动驱动器的优势显而易见,当面临诸如灰尘、油脂、水或清洁剂等恶劣的环境条件时,气动驱动器就显得较适应恶劣环境,而且非常坚固耐用。气动驱动器容易安装,能提供典型的抓取功能,价格便宜且操作方便。
在作用力快速增大且需要定位的情况下,带伺服马达的电驱动器具有优势。对于要求、同步运转、可调节和规定的定位编程的应用场合,电驱动器是 的选择,带闭环定位控制器的伺服或步进马达所组成的电驱动系统能够补充气动系统的不足之处。
从技术和使用成本的角度来说,气缸占有较明显的优势,但在实际使用中究竟应该选用哪种技术做驱动控制,还是应从多方因素进行综合考量。现代控制中各种系统越来越复杂、越来越精细,并不是某种驱动控制技术就可满足系统的多种控制功能。气缸可以简单的实现快速直线循环运动,结构简单,维护便捷,同时可以在各种恶劣工作环境中使用,如有防爆要求、多粉尘或潮湿的工况。
电动执行器主要用于需要精密控制的应用场合,现在自动化设备中柔性化要求在不断,同一设备往往要求适应不同尺寸工件的加工需要,执行器需要进行多点定位控制,而且要对执行器的运行速度及力矩进行控制或同步跟踪,这些利用传统气动控制是无法实现的,而电动执行器就能非常轻松的实现此类控制。由此可见气缸比较适用于简单的运动控制,而电执行器则多用于精密运动控制的场合。
市场形势比较:气缸驱动系统自70年代以来就在工业自动化领域得到了迅速普及。今天,气缸已成为国内外工业生产领域中PTP(PointToPoint)搬运的主流执行器,以气缸驱动系统为核心的气动元器件市场规模已达到110亿美元的规模。
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