От традиционна гледна точка, цилиндрите и електрическите задвижващи механизми винаги са се считали за продукти за автоматизация, принадлежащи към две напълно различни области, но през последните години, с непрекъснатото подобряване на степента на електрификация, електрическите задвижващи механизми бавно се потапят в областта на пневматиката . Приложенията са както конкурентни, така и допълващи се. В тази колона ще сравним предимствата на цилиндрите и електрическите задвижващи механизми по отношение на техническата производителност, разходите за покупка и приложение, енергийната ефективност, приложенията и пазарните условия.
Техническо изпълнение
Както всички знаем, в сравнение с електрическите задвижващи механизми, цилиндрите могат да работят надеждно при тежки условия, лесни са за работа и по принцип не се нуждаят от поддръжка-. Цилиндърът е добър при възвратно-постъпателно линейно движение, особено подходящ за повечето изисквания за транспортиране в промишлената автоматизация - линейно боравене с детайли. Освен това стабилният контрол на скоростта може лесно да се постигне чрез регулиране на еднопосочните-клапи на дросела, инсталирани от двете страни на цилиндъра, което се превърна в най-голямата характеристика и предимство на системата за задвижване на цилиндъра. Следователно, за потребители, които нямат-изисквания за многоточково позициониране, повечето от тях предпочитат да използват цилиндри от гледна точка на лекотата на използване. Понастоящем повечето от приложенията на електрически задвижващи механизми, използвани в индустриални области, изискват високо{4}}прецизно многоточково-позициониране. Това е така, защото е трудно да се постигне с въздушни цилиндри, а резултатът е вторият най-добър.
Електрическият задвижващ механизъм се използва главно за условия на въртене и люлеене. Предимствата му са бързо време за реакция и прецизен контрол на скоростта, позицията и въртящия момент чрез система за обратна връзка. Въпреки това, когато линейното движение трябва да бъде завършено, то трябва да бъде преобразувано чрез механични устройства като зъбни ремъци или винтови пръти. Следователно структурата е сравнително сложна, а професионалните познания за работната среда и персонала за експлоатация и поддръжка са сравнително високи.
Предимство
(1) Изискванията към потребителите са ниски. Принципът и структурата на цилиндъра са прости, лесни за инсталиране и поддръжка, а изискванията към потребителите не са високи. Електрическият цилиндър е различен, инженерите трябва да имат определени електрически познания, в противен случай има голяма вероятност да се повреди поради неправилна работа.
(2) Изходната сила е голяма. Изходната сила на цилиндъра е пропорционална на квадрата на диаметъра на цилиндъра; докато изходната сила на електрическия цилиндър е свързана с три фактора, диаметърът на цилиндъра, мощността на двигателя и стъпката на водещия винт. Колкото по-голям е диаметърът и мощността на цилиндъра и колкото по-малък е стъпката, толкова по-голяма е изходната сила. Цилиндър с диаметър на цилиндъра 50 мм теоретично може да изведе сила до 2000N. За електрически цилиндри със същия диаметър на цилиндъра, въпреки че продуктите на различните компании са различни, те основно не надвишават 1000N. Очевидно цилиндърът има повече предимства по отношение на изходната сила.
(3) Силна адаптивност. Цилиндърът може да работи нормално при висока температура и ниска температура и има способността да е прахоустойчив и водоустойчив и може да се адаптира към различни сурови среди. Електрическият цилиндър има високи изисквания към околната среда и лоша адаптивност поради големия брой електрически компоненти.
Предимствата на електрическия цилиндър се отразяват главно в следните три аспекта:
(1) Съставът на системата е много прост. Тъй като двигателят обикновено е интегриран с цилиндровия блок, плюс контролера и кабелите, цялата система на електрическия цилиндър се състои от тези три части, което е просто и компактно.
(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) Силна гъвкавост. Няма съмнение, че гъвкавостта на електрическия цилиндър е много по-силна от тази на цилиндъра. Тъй като контролерът може да бъде директно свързан с PLC, той може точно да контролира скоростта на въртене, позиционирането и въртенето напред и назад на двигателя. До известна степен електрическият цилиндър може да се движи по желание според нуждите; поради свиваемостта на газа и инерцията, дори ако координацията между реверсивния клапан и магнитния превключвател е добра, точното позициониране на цилиндъра не може да бъде постигнато, а гъвкавостта не може да се говори.
По отношение на техническите характеристики, смятам, че електрическите и пневматичните имат своите предимства. На първо място, предимствата на електрическите задвижващи механизми включват главно:
(1) Компактна структура и малък размер. В сравнение с пневматичните задвижващи механизми, електрическите задвижващи механизми са сравнително прости по структура. Основната електронна система включва задвижващи механизми, три-позиционни DPDT превключватели, предпазители и някои проводници, които са лесни за сглобяване.
(2) Задвижващият източник на електрическия задвижващ механизъм е много гъвкав. По принцип вграденото-захранване може да отговори на нуждите, докато пневматичният задвижващ механизъм се нуждае от източник на въздух и устройство за задвижване на компресия.
(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) Няма нужда да се монтират и поддържат различни пневматични тръбопроводи.
(5) Товарът може да се поддържа без захранване, докато пневматичният задвижващ механизъм изисква непрекъснато захранване с налягане.
(6) Електрическият задвижващ механизъм е по-тих, тъй като не се изисква допълнително устройство за налягане. Обикновено, ако пневматичният задвижващ механизъм е под тежък товар, трябва да се монтира шумозаглушител.
(7) Електрическите задвижващи механизми са по-добри по отношение на точността на управление.
(8) При пневматичните устройства обикновено е необходимо да се преобразуват електрически сигнали в газови и след това в електрически сигнали. Скоростта на предаване е бавна и не е подходяща за сложни вериги с твърде много компоненти.
Предимствата на цилиндъра се крият в следните четири аспекта:
(1) Натоварването е голямо и може да се адаптира към прилагането на висок изходен въртящ момент (все пак текущият електрически задвижващ механизъм постепенно е достигнал текущото ниво на пневматично натоварване).
(2) Бързо действие и бърза реакция.
(3) Добра адаптивност към работната среда, особено в тежки работни среди като запалими, експлозивни, прашни, силен магнетизъм, радиация и вибрации, превъзхожда хидравличното, електронното и електрическото управление.
(4) Двигателят лесно се поврежда, когато ходът е блокиран или стеблото на клапана е завързано.
Купете и приложете сравнение на разходите
Най-общо казано, електрическите серво задвижвания са по-скъпи от пневматичните серво задвижвания, но те също зависят от специфични изисквания и случаи. Някои DC двигатели с ниска мощност{0} изграждат електрически плъзгач (електрическа серво система), която всъщност е по-евтина от пневматична 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.
От гледна точка на разходите за покупка и приложение, настоящият цилиндър все още има очевидни предимства. За пневматичната система системата за управление и задвижването са много прости. Всеки цилиндър трябва да бъде оборудван само с електромагнитен клапан, за да завърши превключването на газовата верига и да извърши контрол на движението. Вероятността от повреда на цилиндъра е сравнително малка, поддръжката е проста и удобна, а цената също е ниска.
За електрически задвижващи механизми, въпреки че придобиването на електрическа енергия е сравнително лесно и цената на енергията е ниска, разходите за закупуване и приложение са сравнително високи. В същото време използването на електрически задвижващи механизми изисква много защитни мерки. Неправилно свързване на веригата, колебания на напрежението и претоварване на товара ще причинят повреда на електрическото задвижване. Поради това е необходимо да се инсталира защитна система на веригата и машините, което увеличава много допълнителни разходи. Освен това, тъй като електрическият задвижващ механизъм има много параметризирани настройки и висока степен на интеграция, след като се повреди, целият компонент трябва да бъде заменен. И когато движещата сила, изисквана от системата, се увеличи, може да се постигне и пълен набор от резервни компоненти. Следователно от цялостно сравнение може да се види, че цилиндърът има по-голямо предимство по отношение на разходите за покупка и поддръжка.
Сравнение на енергийната ефективност
Резултатите от нашето изследване показват, че при хоризонтално възвратно-постъпателно движение с кратък период на възвратно-постъпателно движение (по-малко от 1 min) работната консумация на енергия на електрическия задвижващ механизъм обикновено е по-ниска от тази на цилиндъра, тоест е по-енергийно ефективна. Когато периодът на връщане е по-дълъг (повече от 1 минута), цилиндърът става по-енергийно{2}}ефективен. Това е първо, защото контролерът на електрическия задвижващ механизъм обикновено консумира около 10 W електричество, когато терминалът спре, докато цилиндърът консумира електричество само от електромагнитния клапан и изтичане на газ, което обикновено е по-ниско от 1 W, тоест колкото по-дълго терминалът спира , толкова по-добре е за цилиндъра; Второ, номиналната ефективност на двигателя при условие на непрекъснато въртене може да достигне повече от 90 процента, но средната ефективност при условие на ускоряване и забавяне под формата на маса при линейно възвратно-постъпателно движение (преобразуване на винт) е по-малко от 50 процента. По време на вертикално възвратно-постъпателно движение, задържащото действие на затягане на детайла изисква непрекъснато подаване на ток към електрическия задвижващ механизъм за преодоляване на гравитацията, а цилиндърът трябва само да затвори електромагнитния клапан, който консумира по-малко електрод. Следователно предимството на консумацията на енергия на електрическия задвижващ механизъм в сравнение с цилиндъра не е много голямо по време на вертикално възвратно-постъпателно движение.
От горното може да се види, че ефективността на самия двигател е много висока, но като се има предвид спада на неговата ефективност и консумацията на енергия на контролера при възвратно-постъпателно линейно движение, електрическият задвижващ механизъм може да не е непременно с повече енергия- по-ефективен от цилиндъра, а специфичното сравнение зависи от действителните работни условия, тоест посоката на монтаж, цикъла на възвратно-постъпателно движение и скоростта на натоварване и т.н.
Сравнение на приложения
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.
Електрическите задвижвания със серво двигатели предлагат предимства в ситуации, когато силите бързо нарастват и се изисква прецизно позициониране. Електрическите задвижвания са най-добрият избор за приложения, които изискват прецизна, синхронна работа, регулируемо и определено програмиране за позициониране. Електрическите задвижващи системи, състоящи се от серво или стъпкови двигатели със затворени-контролери за позициониране, могат да допълнят недостатъците на пневматичните системи. място.
От гледна точка на технологията и разходите за използване, цилиндърът има очевидни предимства, но коя технология трябва да се използва за управление на задвижването при реална употреба трябва да се разгледа изчерпателно от множество фактори. Различните системи в съвременното управление стават все по-сложни и усъвършенствани и не само определена технология за управление на задвижването може да задоволи различните функции за управление на системата. Цилиндърът може просто да реализира бързо линейно циркулационно движение, проста структура, удобна поддръжка и може да се използва в различни тежки работни среди, като например експлозивни{0}}изисквания за защита, прашни или влажни работни условия.
Електрическите задвижващи механизми се използват главно в приложения, които изискват прецизен контрол. Сега изискванията за гъвкавост в оборудването за автоматизация непрекъснато се подобряват. Едно и също оборудване често се изисква за задоволяване на нуждите от обработка на детайли с различни размери. Задвижващият механизъм трябва да извършва много{0}}управление на позиционирането и задвижването трябва да бъде контролирано. Скоростта на движение и въртящият момент могат да бъдат прецизно контролирани или синхронно проследени, което не може да се постигне чрез традиционното пневматично управление, а електрическите задвижващи механизми могат лесно да постигнат такъв контрол. Вижда се, че цилиндърът е по-подходящ за просто управление на движението, докато електрическият задвижващ механизъм се използва предимно за прецизно управление на движението.
сравнение на пазарната ситуация
Цилиндрови{0}}системи бързо набират популярност в индустриалната автоматизация от 70-те години на миналия век. Днес цилиндърът се превърна в основния задвижващ механизъм за PTP (PointToPoint) работа в областта на промишленото производство у нас и в чужбина, а размерът на пазара на пневматичните компоненти, центрирани върху системата за задвижване на цилиндъра, достигна мащаб от 11 милиарда щатски долара.
От 90-те години на миналия век бързото развитие на двигателите и тяхната микроелектронна технология за управление направи възможно прилагането на електрически задвижващи механизми в индустриалната автоматизация. Освен това възходът на полупроводниковата индустрия директно насърчи разширяването на приложението на електрически задвижващи механизми, които могат да реализират високо{1}}прецизно много-позициониране в индустриалната област.
В края на 90-те години на миналия век Япония и други големи индустриализирани страни дори веднъж се появиха, че електрическите задвижващи механизми са на път да заменят въздушните цилиндри и че въздушните цилиндри ще се оттеглят от сцената на историята. Тъй като обикновено се смята, че ефективността на преобразуване на енергия на двигателя в електрическия задвижващ механизъм е висока, а ефективността на преобразуване на енергия на цилиндъра е ниска, неефективните продукти ще бъдат елиминирани. Десет години по-късно обаче електрическите задвижващи механизми не бяха популяризирани в индустриалните обекти и техният пазарен размер все още е далеч от този на пневматиката. Освен това, както в индустриално развитите страни, така и в новоиндустриализираните страни като Китай, продажбите на цилиндри не само не са намалели, но и нарастват постоянно. В Китай годишният темп на растеж на продажбите на цилиндри се поддържа на повече от 20 процента през последните години.
Ако е необходимо научно и обективно да се оценят двете, трябва да се приеме методът за оценка на жизнения цикъл и да се сравнят изчерпателните показатели на трите етапа на производство, употреба и обезвреждане. Специфичните показатели включват разходи, консумация на енергия и тежест върху околната среда (главно емисии и др.). Например, цената, електрическите задвижващи механизми имат предимства в разходите за експлоатационна консумация на енергия (фаза на използване), но разходите за поддръжка (фаза на използване) и разходите за придобиване (фаза на производство) са много по-високи от цилиндрите, сравнението на този индекс трябва да се основава на сумата от всички разходи.
По отношение на общата цена, нашите открития показват, че въздушните бутилки имат определени предимства в повечето промишлени приложения.
Въз основа на горния анализ трябва да видим, че цилиндърът и електрическият задвижващ механизъм имат свои собствени характеристики и техните предимства и недостатъци не могат да бъдат оценени просто от нивото на ефективност. С развитието на електрическата технология цената на електрическите задвижващи механизми ще бъде допълнително намалена и полетата на тяхното приложение се очаква да бъдат допълнително разширени, но е нереалистично цилиндрите да се заменят напълно със самозасмукващи и не{{1} }}запушване на помпи за отпадни води.
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.
Следователно, развитието на цилиндрите и електрическите задвижващи механизми трябва да бъде в много добро състояние и да се допълват в бъдеще и те със сигурност ще се развиват в съответствие с естествените закони на научното развитие на тези две технологии.
