许多非公路机械制造商已将液压缸替换为电动执行器,以去除水泵、软管和阀门等部件,让车辆变得更小巧、更轻快、更安静。他们利用了电动执行器与控制系统连接的灵活性,从而获得众多全新性能。例如,电动执行器可与车辆控制器方便连接,实现更为复杂的运动,如在不同位置行使指定次数,提高了非公路机械的性能和运行效率。
如今电动执行器带来的益处已经在实际应用中体现出来——可将最大静载提高到5,000磅,最大动载提高到3,000磅,额定载荷每年都在增长。目前,对液压缸的载荷要求更高,对移动荷载的负载比要求达到100%。
然而现在却出现了一些对电动执行器的误解,使OEM和最终用户忽视了它在许多应用中带来的种种优势,延缓了对它的使用。下面将为大家揭示这些误解,探讨在休闲车、喷雾杆、吹雪机、草坪机械、园林机械、建筑设备和农业设备等非公路车辆和机械中集成电动直线执行器的可能性。
误解1:电动执行器不能应用于苛刻环境
液压技术已经在非公路车辆中应用了几十年,对于这项技术在高频冲击和振动、高浓度粉尘、高水位、腐蚀性化学品和其他潜在危险环境中表现出来的坚固性,工程师们已经非常了解。同与
之相对应的电动产品
图1:电动执行器的设计不再采用模块化装配,而是将关键部件都集中在闭合式
装置中,保护它们免受冲击和振动,使环境保护达到最优化。
液压执行器的功率密度很大程度上依赖于系统的压力,由于安全和成本的原因,这些压力在过去的十年中已经趋于稳定。另一方面,由于在磁性材料、丝杠和滚珠丝杠的效率、建筑、生产工艺和电子方面取得的进步,电机的功率密度在这段时间内却大幅增加。它所带来的最重要的益处,就是能够在保持高效率的同时产生更强大的功率。电机的优势还体现在输电方面,主要是通过变速箱来实现,可以根据电动直线执行器的应用要求达到最佳效果。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,电动执行器可在多种应用中提供高功率密度,简化了安装过程,减轻了车辆重量。
如今,非公路应用中的电动直线执行器是专为应对苛刻环境设计的。铸件采用了有限元分析,以提高其荷载处理能力。电动执行器的设计不再采用模块化装配,而是将关键部件都集中在闭合式装置中控制工程网版权所有,保护它们免受冲击和振动。多轴振动测试和分析证明了电动直线执行器能够在实际应用中承受机械载荷。电动执行器的优势还体现在控制工程网版权所有,它不需要连接到电机控制器的线束,而是将连接器固定在外壳内,然后将控制系统电缆插入其中。这种方法提供了更好的封装效果,使电机连接免受损害。总之,目前非公路机械中采用的电动直线执行器的坚固性无论从哪方面来看都不亚于液压执行器。
误解2:电动直线执行器不如液压执行器可靠
许多工程师误认为液压执行器更可靠,这可能是因为他们在使用传统的电动直线执行器时经常出现不够可靠的问题。但是现在电子产品和电气材料的可靠性已大幅提升,电动直线执行器也已从中获益。电动直线执行器的构成只包括电机、变速箱、导螺杆(或滚珠丝杠)和离合器这几部分,比同类液压产品更简单。液压系统的部件非常之多,包括油箱、水泵、直流电机、电机继电器、电磁阀、止回阀、液压缸、按键式控制台等。基于高度可靠的电子技术和最小的失效可能性,电动直线执行器的可靠性在近几年里已经得到提升,在多数应用中比安装了液压执行器的机器还要耐用。
电动直线执行器具有免维护的特点,因此很少产生因维护不足带来的失效问题。液压系统则需要细致的维护CONTROL ENGINEERING China版权所有,包括定期更换液体和过滤器,确保系统内保持足够的液体。在苛刻的非公路应用中,液压机液体容易受到污染,受到污染的液体流过系统时会产生连锁反应,损坏多个零部件,每个部件都可能因此需要维修或替换。液压系统一般会控制多轴运动,这样会影响机器操作的许多方面。例如,如果一个轴的负载较高,会减少回路压力,对其他轴产生影响。另一个影响就是当液压系统出现问题时,如发生管道破裂,则无法手动驱动受到影响的轴。
相比较而言,如今的电动直线执行器可实现零维护,甚至不需要润滑油的保养。电动直线执行器中,各个轴之间互不干扰,每个轴的驱动电机各不相同,因此倘若一个电机出现问题,只会影响它所控制的那个执行器,维护起来更加方便。
为确保控制载荷,液压系统需要增加动力,如果软管或阀门破裂,则该系统控制载荷的能力会大打折扣。另一方面,电动执行器提供不定荷载,可在无电情况下受到控制,几乎没有流动或后驱动的情况。最后,如果电源供应或执行器的电机出现问题,电动直线执行器还可通过手动复位轻易实现过载保护。
误解3:电动直线执行器更昂贵
有人认为电动直线执行器