长期以来，在需要处理3000磅以上负载的应用中，系统设计师首先考虑的是基于液压缸的运动控制系统，这主要是因为液压缸本身的高功率密度。但是，当设计师考虑到实现这种功率所需的复杂基础设施所需的大空间时，这种功率密度就变得不那么有吸引力了。
然而，现在，由于采用了一种技术，将液压运动控制系统构建在比传统机电单元更小的外壳中，设计师和最终用户可以享受液压油的动力转换优势，而不需要花费费用、刚性和清理传统液压缸系统。
电液线性执行器正在迅速成为运动设计师的选择，而不是液压缸，用于户外设备、船舶、军事、航空航天和许多其他应用中的大范围重载处理。
结构上的差异
基于液压缸的运动控制系统通过包括油藏、电动机、泵、滤油器、溢流阀和换向阀在内的组件将电能转换为运动。所需的速度和气缸的尺寸决定了所需泵的尺寸，然后决定了所有其他部件的尺寸。所需的速度越高，系统的成本就越高，所需的操作空间也就越大。
相比之下，电液系统将等效的基础设施嵌入到与传统机电致动器大小相同的外壳中(图1)。电机顺时针旋转，使齿轮转动，从而对液压液进行加压。打开阀门从储层和井口侧抽取流体，并控制输送以延长抽油杆。在缩回时，电机逆时针方向运行，反转操作，并将流体返回储液器和活塞的另一侧。对于高达4800磅的负载，与液压缸相比，小型化的基础设施在功率密度、维护要求、位置多功能性、清洁度和成本方面具有显著优势，同时可以处理类似的冲击负载(图2)。
| 基于液压缸的系统 | 电动液压致动器 | |
| 最大负载能力 | >21 kN(4,800磅) | 21 kN(4,800磅) |
| 功率密度 | 高 | 最高 |
| 清洁和安全 | 低 | 高 |
| 额外的维护 | 高 | 没有一个 |
| 位置多功能性 | 低 | 高 |
| 冲击处理 | 高 | 高 |
| 成本-初始 | 高 | 低 |
| 成本-扩大现有单元 | 低 | 低 |
| 成本-生命周期 | 高 | 低 |
图2:基于液压缸的系统和电液执行器的比较。
负载能力
通过使用紧凑的液压系统取代传统机电执行器的齿轮和丝杠组件，电液执行器可以移动高达4800磅的负载。这种尺寸的负载通常都采用基于液压缸的系统。负载范围超过1000磅。大于常规机电驱动器的容量。
功率密度
对于原始功率密度，电液设计具有明显的优势。虽然电液驱动器和液压缸在尺寸上可能没有太大差异，但操作液压选项所需的支撑基础设施占用了大量空间。
清洁和安全
电液执行机构在清洁和安全方面也具有优势。随着时间的推移，由于振动和其他因素，液压缸系统的管道和软管配件会发生外部泄漏。当这些泄漏发生时，气缸每一次冲程都会向工厂环境泄漏一层油膜。
内部泄漏带来了更大的维护挑战。泵、压力控制器、换向阀和钢瓶内部的泄漏将压力和流量转化为热量或浪费的能量，这将降低执行器的速度。在工业环境中，泄漏还会引起气味和滑移危险。
维护要求
除了与液压油本身相关的维护问题外，液压缸系统还有额外的维护需求，随着液压缸开始在活塞周围磨损和泄漏，维护需求也会增加。泵还受到各个部件的磨损、内部泄漏和压力损失的影响，包括导体、软管和管道。电液执行器是独立的单元，不需要维护。
图1:延长循环汤姆森H-Track电液执行机构。
汤姆森的行业
位置多功能性
由于电液执行器不需要复杂的支撑基础设施，因此可以更有效地将控制移动到更接近应用点的位置。液压缸对于任何难以接近的应用来说都远远不是理想的。例如，如果樱桃采摘车设计师想通过运动控制来倾斜铲斗，那么将电线连接到吊臂上要比液压流体输送管容易得多。该解决方案还消除了流体滴入环境的潜在问题。
拖拉机牵引播种机的设计者可能会将液压管线输出到拖拉机后部，以控制播种机切割播种的深度。用电缆代替液体软管有很多优点，比如避免昂贵的基础设施和液体泄漏到粮食作物中。
冲击载荷
从历史上看，液压技术能够更好地处理突然的冲击，例如被雪覆盖的混凝土屏障对圆柱导向犁叶片的影响。然而，将该技术嵌入到电液执行器中，使其具有与液压缸相同的冲击载荷优势，抵消了他们之前在该领域的优势。
另一个处理冲击的例子是割草机甲板撞上了一块大石头。与除雪机的例子一样，电液执行器可以通过在内部阀门和泵壳内重新分配流体来迅速吸收突然的能量峰值。
成本效益
传统的液压系统在包含液压元件的设计中是最具成本效益的，只需在初始设计中添加液压缸即可。否则，在设计支持基础设施并将其纳入整个系统设计时就会产生成本。
消除流体处理和存储、泄漏和泄漏管理，以及识别和修复泄漏的额外维护成本，也可以降低最终用户的生命周期成本。这些好处对于原始设备制造商来说是有市场价值的，并且可以很容易地将其作为优势传达给客户。
结论
新的应用设计，需要处理负载高达4800磅和速度高达4英寸。与基于液压缸的系统相比，电液执行机构在功率密度、操作清洁度、多功能性和生命周期成本方面具有显著优势。它们在负载和冲击处理性能方面也与液压系统相匹配。
本文由马特帕尔默撰写和贡献，生产线专家-工业线性执行器汤姆森工业公司．
