Са традиционалног становишта, цилиндри и електрични актуатори су се одувек сматрали производима аутоматизације који припадају двема потпуно различитим областима, али последњих година, са сталним побољшањем степена електрификације, електрични актуатори се полако урањају у област пнеуматике. . Пријаве су и конкурентне и комплементарне. У овој колони ћемо упоредити предности цилиндара и електричних актуатора у погледу техничких перформанси, трошкова куповине и примене, енергетске ефикасности, примене и тржишних услова.
Техничке перформансе
Као што сви знамо, у поређењу са електричним актуаторима, цилиндри могу поуздано да раде у отежаним условима, једноставни су за руковање и у суштини не захтевају{0}}одржавање. Цилиндар је добар у реципрочном линеарном кретању, посебно погодан за већину захтева транспорта у индустријској аутоматизацији - линеарног руковања радним предметима. Штавише, стабилна контрола брзине може се лако постићи једноставним подешавањем-пригушних вентила постављених на обе стране цилиндра, што је постало највећа карактеристика и предност система погона цилиндра. Због тога, за кориснике који немају захтеве за позиционирање у више{3}}тачака, већина њих радије користи цилиндре из перспективе лакоће употребе. Тренутно, већина примена електричних актуатора који се користе у индустријским пољима захтевају високо{4}}прецизно више-позиционирање у више тачака. То је зато што је то тешко постићи са ваздушним цилиндрима, а резултат је други најбољи.
Електрични актуатор се углавном користи за услове ротације и љуљања. Његове предности су брзо време одзива и прецизна контрола брзине, положаја и обртног момента преко система повратних информација. Међутим, када линеарно кретање треба да се заврши, потребно га је претворити помоћу механичких уређаја као што су зупчасти каишеви или навојне шипке. Дакле, структура је релативно сложена, а стручно познавање радног окружења и особља за рад и одржавање је релативно високо.
Предност
(1) Захтеви за кориснике су ниски. Принцип и структура цилиндра су једноставни, лаки за уградњу и одржавање, а захтеви за кориснике нису високи. Електрични цилиндар је другачији, инжењери морају да имају одређена електротехничка знања, иначе је велика вероватноћа да ће се оштетити због погрешног рада.
(2) Излазна сила је велика. Излазна сила цилиндра је пропорционална квадрату пречника цилиндра; док је излазна сила електричног цилиндра повезана са три фактора, пречником цилиндра, снагом мотора и кораком водећих завртња. Што је већи пречник и снага цилиндра, а што је мањи корак, већа је излазна сила. Цилиндар са пречником цилиндра од 50 мм теоретски може произвести силу до 2000 Н. За електричне цилиндре са истим пречником цилиндра, иако су производи различитих компанија различити, у основи не прелазе 1000Н. Очигледно, цилиндар има више предности у погледу излазне силе.
(3) Снажна прилагодљивост. Цилиндар може нормално да ради у окружењу високе температуре и ниске температуре и има способност отпорности на прашину и воду, и може се прилагодити различитим тешким окружењима. Електрични цилиндар има високе захтеве за животну средину и лошу прилагодљивост због великог броја електричних компоненти.
Предности електричног цилиндра се углавном огледају у следећа три аспекта:
(1) Композиција система је врло једноставна. Пошто је мотор обично интегрисан са блоком цилиндра, плус контролер и каблови, цео систем електричног цилиндра је састављен од ова три дела, који је једноставан и компактан.
(2) The number of stopping positions is large and the control accuracy is high. Generally, electric cylinders are divided into low-end and high-end. The stop positions of low-end products are 3, 5, 16, 64, etc., which vary according to different companies; high-end products can reach hundreds or even thousands of positions. . In terms of accuracy, the electric cylinder also has absolute advantages, and the positioning accuracy can reach ¡ 0.05mm, so it is often used in precision industries such as electronics and semiconductors.
(3) Јака флексибилност. Нема сумње да је флексибилност електричног цилиндра далеко јача од флексибилности цилиндра. Пошто се контролер може директно повезати са ПЛЦ-ом, он може прецизно контролисати брзину ротације, позиционирање и ротацију мотора унапред и уназад. У одређеној мери, електрични цилиндар може да се креће по вољи према потребама; због компресибилности гаса и инерције, чак и ако је координација између реверзног вентила и магнетног прекидача добра, тачно позиционирање цилиндра се не може постићи, а флексибилност не долази у обзир.
Што се тиче техничких перформанси, верујем да електрична и пнеуматска имају своје предности. Пре свега, предности електричних актуатора углавном укључују:
(1) Компактна структура и мала величина. У поређењу са пнеуматским актуаторима, електрични актуатори су релативно једноставне структуре. Основни електронски систем укључује актуаторе, три-положајне ДПДТ прекидаче, осигураче и неке жице, које је лако саставити.
(2) Извор погона електричног актуатора је веома флексибилан. Генерално, уграђено-напајање може да задовољи потребе, док пнеуматски актуатор треба извор ваздуха и уређај за погон компресије.
(3) Electric actuators have no danger of "air leakage" and are highly reliable, while the compressibility of air makes pneumatic actuators slightly less stable.
(4) Нема потребе за инсталирањем и одржавањем разних пнеуматских цевовода.
(5) Оптерећење се може одржавати без напајања, док пнеуматски актуатор захтева континуирано напајање притиском.
(6) Електрични актуатор је тиши јер није потребан додатни уређај за притисак. Обично, ако је пнеуматски актуатор под великим оптерећењем, треба уградити пригушивач.
(7) Електрични актуатори су супериорнији у тачности управљања.
(8) Код пнеуматских уређаја најчешће је потребно претварати електричне сигнале у гасне, а затим у електричне сигнале. Брзина преноса је мала и није погодна за сложена кола са превише компоненти.
Предности цилиндра леже у следећа четири аспекта:
(1) Оптерећење је велико и може се прилагодити примени великог излазног момента (међутим, тренутни електрични актуатор је постепено достигао тренутни ниво пнеуматског оптерећења).
(2) Брза акција и брз одговор.
(3) Добра прилагодљивост радном окружењу, посебно у тешким радним окружењима као што су запаљива, експлозивна, прашњава, јак магнетизам, зрачење и вибрације, супериорна је од хидрауличке, електронске и електричне контроле.
(4) Мотор се лако оштети када је ход блокиран или је вретено вентила везано.
Купите и примените поређење трошкова
Уопштено говорећи, електрични серво погони су скупљи од пнеуматских серво погона, али такође зависе од специфичних захтева и прилика. Неки ДЦ мотори мале снаге{0} чине електрични клизач (електрични серво систем) који је заправо јефтинији од пнеуматског серво система.
For example: when the load is 1.5kg, the working stroke is 80mm, the speed is between 2170mm/s, and the accuracy is ¡ 0.1mm, acceleration 2.5m/s2 and other working conditions, FESTO company adopts electric servo system composed of small electric sliding table, controller, motor cable, control cable, programming cable and power cable, etc., its price is higher than pneumatic servo system. 25 percent cheaper. The same is true for electric cylinders with piston rod. It should be noted that if an AC motor is used, the price of the formed electric servo system is about 40 percent higher than that of the pneumatic servo system.
Са становишта трошкова куповине и примене, садашњи цилиндар и даље има очигледне предности. За пнеуматски систем, систем управљања и актуатор су веома једноставни. Сваки цилиндар само треба да буде опремљен електромагнетним вентилом да би се завршило пребацивање гасног кола и извршила контрола кретања. Вероватноћа квара цилиндра је релативно мала, одржавање је једноставно и згодно, а цена је такође ниска.
За електричне актуаторе, иако је набавка електричне енергије релативно једноставна и цена енергије ниска, трошкови куповине и примене су релативно високи. Истовремено, употреба електричних актуатора захтева доста заштитних мера. Погрешни спојеви кола, флуктуације напона и преоптерећење оптерећења ће узроковати оштећење електричног погона. Због тога је потребно уградити заштитни систем на струјно коло и машине, што повећава много додатних трошкова. Поред тога, пошто погонска јединица електричног актуатора има много параметризованих подешавања и високу интеграцију, када поквари, читава компонента треба да се замени. А када се повећа покретачка сила коју систем захтева, може се постићи и комплетан сет заменских компоненти. Стога се из свеобухватног поређења види да цилиндар има већу предност у погледу трошкова куповине и одржавања.
Поређење енергетске ефикасности
Резултати нашег истраживања показују да је у хоризонталном клипном кретању са кратким повратним периодом (мањим од 1 мин) радна потрошња енергије електричног актуатора обично мања од оне цилиндра, односно енергетски је ефикаснија. Када је клипни период дужи (већи од 1 мин), цилиндар постаје енергетски-ефикаснији. Ово је прво зато што контролер електричног актуатора обично троши око 10В електричне енергије када се терминал заустави, док цилиндар троши само електричну енергију из електромагнетног вентила и цурења гаса, које је генерално мање од 1В, односно што се терминал дуже зауставља. , боље је за цилиндар; Друго, номинална ефикасност мотора под условом континуиране ротације може да достигне више од 90 процената, али је просечна ефикасност под условом убрзања и успоравања у облику стола-у линеарном повратном кретању (завртња) мања. од 50 одсто. Током вертикалног повратног кретања, акција држања стезања радног предмета захтева континуирано снабдевање струјом електричном актуатору да би се превазишла гравитација, а цилиндар треба само да затвори електромагнетни вентил, који троши мање електроде. Стога, предност у потрошњи енергије електричног актуатора у поређењу са цилиндром није велика током вертикалног повратног кретања.
Из горе наведеног се може видети да је ефикасност самог мотора веома висока, али с обзиром на пад његове ефикасности и потрошњу енергије контролера у реципрочном линеарном кретању, електрични актуатор можда неће нужно имати више енергије- ефикаснији од цилиндра, а специфично поређење зависи од стварних услова рада, односно правца уградње, циклуса клипног кретања и брзине оптерећења итд.
Поређење апликација
Pneumatic and electric systems are not mutually exclusive. Rather, it's just a matter of asking for something different. The advantages of pneumatic drives are obvious. When faced with harsh environmental conditions such as dust, grease, water or cleaning agents, pneumatic drives are more suitable for harsh environments and are very durable. Pneumatic drives are easy to install, provide typical gripping functions, are inexpensive and easy to operate.
Електрични погони са серво моторима нуде предности у ситуацијама када се силе брзо повећавају и када је потребно прецизно позиционирање. Електрични погони су најбољи избор за апликације које захтевају прецизан, синхрони рад, подесиво и специфицирано програмирање позиционирања. Системи електричних погона који се састоје од серво или корачних мотора са затвореним-контролорима за позиционирање могу да допуне недостатке пнеуматских система. место.
Са становишта технологије и трошкова употребе, цилиндар има очигледне предности, али која технологија треба да се користи за контролу погона у стварној употреби треба свеобухватно размотрити из више фактора. Различити системи у савременом управљању постају све сложенији и софистициранији и није само одређена технологија управљања погоном та која може да задовољи различите управљачке функције система. Цилиндар може једноставно да оствари брзо линеарно циркулаторно кретање, једноставну структуру, практично одржавање и може да се користи у различитим тешким радним окружењима, као што су захтеви за{0}}отпорност на експлозију, прашњави или влажни радни услови.
Електрични актуатори се углавном користе у апликацијама које захтевају прецизну контролу. Сада се захтеви за флексибилност у опреми за аутоматизацију стално побољшавају. Иста опрема је често потребна да би се задовољиле потребе обраде радних комада различитих величина. Погон треба да изврши контролу позиционирања у више{0}}тачака, а актуатор треба да се контролише. Брзина и обртни момент могу се прецизно контролисати или синхроно пратити, што се не може постићи традиционалном пнеуматском контролом, а електрични актуатори могу лако постићи такву контролу. Види се да је цилиндар погоднији за једноставну контролу кретања, док се електрични актуатор углавном користи за прецизну контролу кретања.
поређење тржишне ситуације
Системи са{0}}цилиндарским погоном су брзо стекли популарност у индустријској аутоматизацији од 1970-их. Данас је цилиндар постао главни актуатор за ПТП (ПоинтТоПоинт) руковање у области индустријске производње у земљи и иностранству, а величина тржишта пнеуматских компоненти усредсређених на систем погона цилиндра достигла је скалу од 11 милијарди америчких долара.
Од 1990-их, брзи развој мотора и њихове микроелектронске технологије управљања омогућио је примену електричних актуатора у индустријској аутоматизацији. Штавише, успон индустрије полупроводника је директно промовисао ширење примене електричних актуатора који могу да реализују високо{1}}прецизно више-позиционирање у индустријском пољу.
Крајем 1990-их, Јапан и друге велике индустријализоване земље чак су се једном појавиле да ће електрични актуатори заменити ваздушне цилиндре и да ће се ваздушни цилиндри повући са позорнице историје. Пошто се генерално верује да је ефикасност конверзије енергије мотора у електричном актуатору висока, а ефикасност конверзије енергије цилиндра ниска, неефикасни производи ће бити елиминисани. Међутим, десет година касније, електрични актуатори нису популаризовани у индустријским објектима, а њихова величина тржишта је и даље далеко иза пнеуматике. Штавише, како у индустријски развијеним земљама тако иу новим индустријализованим земљама попут Кине, продаја цилиндара не само да није опала, већ је и у сталном порасту. У Кини, годишња стопа раста продаје цилиндара последњих година одржава се на више од 20 одсто.
Ако је потребно научно и објективно проценити ова два, мора се усвојити метод процене животног циклуса и упоредити свеобухватне индикаторе три фазе производње, употребе и одлагања. Специфични индикатори укључују трошкове, потрошњу енергије и оптерећење животне средине (углавном емисије, итд.). На пример, цена, електрични актуатори имају предности у трошковима радне потрошње енергије (фаза коришћења), али трошкови одржавања (фаза употребе) и трошкови набавке (фаза производње) су много већи од цилиндара, поређење на овом индексу треба да се заснива на збиру свих трошкова.
Што се тиче укупних трошкова, наши налази показују да ваздушни цилиндри имају одређене предности у већини индустријских примена.
На основу горње анализе, требало би да видимо да цилиндар и електрични актуатор имају своје карактеристике, а њихове предности и недостатке не могу се проценити само по степену ефикасности. Са развојем електричне технологије, цена електричних актуатора ће се додатно смањити, а очекује се да ће се њихова примена додатно проширити, али је нереално потпуно заменити цилиндре са самоусисним и не{{1} }}зачепљење канализационих пумпи.
From the perspective of the market form, it has been mentioned earlier that if the electric cylinder is produced with reference to the shape and installation connection dimensions of the cylinder from the beginning, it is a good start. For rodless cylinders and pneumatic slides that do not have ISO standards at present, the corresponding shapes and installation connection dimensions are also adopted. This convenient measure can eliminate unnecessary competition between pneumatic drives and electric drives in terms of installation, addition or replacement. . FESTO's electric drive products include more than 300 freely combinable handling modules and multi-axis systems. At Festo, electric drives are not a competitor to pneumatic drives, but a perfect complement to the performance of pneumatic drives. Electric drives are characterized by precision and flexibility. Electric drives are the ideal solution for non-clogging self-priming sewage pumps in applications where forces are rapidly dissipated and precise positioning is required.
Стога би развој цилиндара и електричних актуатора у будућности требало да буде у веома бенигном стању и комплементаран, а свакако ће се развијати у складу са природним законима научног развоја ове две технологије.
