随着电动执行器在负载处理、耐用性和智能化方面的进步，其作为液压缸替代品的潜力不断增长。根据您指定液压缸的初始目标，有越来越多的电动替代品可以满足- - - - - -甚至超过- - - - - -这些规范。如果你指定液压执行器，花点时间评估下一个应用中可用的电动选择范围，可能会带来丰厚的回报。
增强部队能力
直到几年前，机器设计师在构建一个应用程序(如标牌吊杆卡车)时可能会使用液压缸。如果使用液压缸，机器将需要一个油箱，一套将液体从油箱输送到油缸的油管系统，以及一套贯穿吊臂的电源线。任何地方都有可能发生泄漏，维护要求也很高。
用于此类应用的现代电动选择是一种混合动力执行器，它将液压系统的提升能力与电动线性执行器的清洁度、紧凑性和可控性集成在一起。这种组合的重量可达4800磅。(21千牛)的力在一个电力驱动的单位，没有一个复杂的系统围绕它的功能。
此外，该装置还具有与全液压系统相当的冲击处理性能。例如，前面提到的标牌卡车上的吊杆可能会受到风切变的影响，这可能会损坏传统电动执行器的组件。然而，液压/电动混合动力系统可以吸收这些突然的冲击。(图1)
长寿命，重型设计
机械设计人员构建简单的应用程序，其中基本动作重复频率高，通常也采用液压解决方案。它们提供了40-80%的可接受的占空比，这有助于延长寿命，但为了维护执行器，寿命的很大一部分被消耗掉了。
例如，城市公交车在从郊区到市中心地区行驶时，用来连接和重新连接电源的受电弓，传统上使用液压缸，但要充分维护它们，就需要把它们取下来进行清洁和润滑- - - - - -所有这些都扰乱了服务，增加了劳动力成本。
传统的电动执行器可以为此类应用提供清洁、免维护的操作，但许多现有的解决方案并不是最适合这种应用。例如，价格较低的选项与液压缸选项相比具有成本竞争力，但它们使用的是有刷交流电机，这限制了执行器的寿命，因为电刷摩擦会导致过热。在另一个极端，使用无刷步进电机或伺服电机的高端执行器不会过热，但对于这样一个基本操作来说，成本是不合理的。
新一代长寿命、高负荷电动执行器已经出现，使其能够用于简单、重复的操作。长寿命执行器通常使用无刷直流电动机，而不是使用伺服，步进或有刷交流电动机。与有刷交流电机不同，在高占空比时会过热，无刷直流电动机不会产生摩擦，使占空比高达至少35%，或根据负载和环境温度高达100%。
图2:长寿命Thomson Electrak LL执行器专为不需要高精度的高占空比应用而设计。它具有直流无刷电机，更大的轴和螺杆支架，以及其他创新，可将其寿命延长至有刷电机驱动执行器的10倍。它还免维护，能够承受恶劣的环境条件，并可以在24V电池或整流器上运行。
汤姆逊工业公司
延长执行器寿命的其他特点是双回路螺母和更大的螺钉，这减少了执行器磨损的另一个常见点，可以将循环时间从3万或4万延长，将行程时间提高了几个数量级。其他延长寿命的设计特点包括加强螺钉和超角接触轴承。
与以前部署在运输级工业应用中的有刷电机驱动执行器相比，这些功能可以将执行器寿命延长10倍以上。与步进或伺服驱动解决方案相比，无刷直流电机驱动执行器更紧凑，因为它们不需要齿轮配置。长寿命执行器通常是密封的，用于高入口保护，并在工厂中终身润滑，因此不需要额外的维护。
此外，由于直流刷电机驱动执行器可以完全使用24V电池供电，因此对于具有简单、重复移动操作的移动应用程序来说，它们也是一个很好的选择(见上图2)。
指挥与控制
电动执行器替代液压执行器的另一个机会是当设计师试图添加一些控制功能时。在液压装置上增加少量的控制和精度是可能的，但这并不容易。它需要在阀门上增加外部反馈装置和电子控制装置，以调节液压流体的流量。它还增加了系统的成本和可变性，因为系统本来就很复杂，占用空间。
适用于要求精度和控制负载高达4000磅的应用。(16kn)的力，然而，电动执行器是一个更合适的技术选择。通过嵌入微型计算机芯片，这些智能执行器改变了游戏规则，无需连接外部设备就能提供精度和控制。切换、位置反馈和系统诊断现在由软件完成(参见下面的图3)。
多个设备可以基于来自公共外部源(如可编程逻辑控制器(plc)或其他控制单元)的信号进行联网、同步和自动管理。参与更复杂的自动化方案变得可行，更紧凑的系统足迹简化了操作并降低了拥有成本。
图3:智能执行器在执行器外壳中集成了电子器件，能够根据来自公共外部源(如可编程逻辑控制器(PLC))的信号自动管理开关、同步和网络。
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电动执行器会成为你的救世主吗?
应用需要超过4800磅。力将很可能需要流体驱动的气缸，但可能不是所有的轴。例如，仅仅因为农业联合收割机的制动系统已经有了液压液储液器，并不意味着在整个车辆中串管和电缆是最具成本效益的解决方案。
一般来说，对于任何需要4800磅重的应用，都要考虑电动执行器。的力量。在空间稀缺的地方，在液压油的混乱可能成为问题的地方，在消除长期维护成本是可取的地方，在机器打算使用25年或更长时间的地方，尤其如此。
适用于重量高达4000磅的应用。对于任何级别的精度或控制，在整个生命周期内比较电动系统和液压系统的成本和收益。涉及的运动轴越多，成本就越高，从长远来看，电动执行器更有可能为您节省成本。
然而，对于大多数应用来说，考虑到支撑基础设施的实施成本、长期维护成本、流体泄漏处理成本以及与液压缸相关的许多其他缺点，电动执行器的总拥有成本与之相当，有时甚至更低。当你考虑到对更大的控制和精度的需求时，获得更大回报的可能性就更高了。
本文由Travis Gilmer撰写和贡献，他是生产线专家-工业线性执行器，Thomson Industries, Inc.。
