Актуаторы для замены гидравлики и пневматики. Электроцилиндры
Замена гидравлики и пневматики
Гидравлические и пневматические линейные приводы широко используются в промышленности и технике.
Вместе с тем, устройства этих типов имеют ряд серьезных недостатков, ограничивающих возможность
их применения на современных производствах и в различном оборудовании. Во многих случаях оптимальным
решением являются электрические актуаторы. Рассмотрим подробнее каждый из типов.
Гидравлические приводы
Гидравлика хорошо зарекомендовала себя в самоходных машинах – строительно-дорожных и подъемно-транспортных,
так как позволяет достаточно просто организовать централизованную систему привода рабочих органов,
например, стрелы подъемного крана или ковша экскаватора (хотя, например, вилочные погрузчики чаще всего
оснащены электроприводом). Гидроприводы применяются и в промышленности, особенно там, где необходимо развивать высокие усилия.
Однако у них есть немало недостатков, главным образом, вызванных сложностями применения рабочей жидкости.
Она вытекает через уплотнения, вызывая загрязнение рабочей среды, что может быть недопустимо, так как большинство
гидравлических жидкостей токсичны и горючи. Гидросистему нужно защитить от попадания в нее воздуха, посторонних жидкостей
и твердых частиц. Но рабочая жидкость неизбежно расходуется, загрязняется и стареет, что вынуждает подливать ее, очищать
и периодически заменять. При этом нужно обеспечить совместимость старой жидкости и новой. Также в периодической замене
нуждаются и уплотнения, которых в системе обычно довольно много. В общем, затраты на техобслуживание гидравлических
систем оказываются значительными.
В процессе работы температура и, следовательно, вязкость жидкости изменяются, что приводит к нестабильности
рабочих параметров гидропривода, либо к необходимости стабилизации температуры. Даже если исполнительное устройство
(гидроцилиндр) не движется, насос все равно должен быть запущен, чтобы обеспечить готовность системы к работе,
и постоянно потребляет энергию. Это, наряду с двойным преобразованием энергии, приводит к тому, что общая
энергоэффективность гидравлической системы ниже, чем у электрической. Поэтому и эксплуатационные затраты
для гидравлики также довольно велики.
Если учесть еще и ощутимые сложности, возникающие при установке гидравлических
систем (прокладка гидролиний, герметизация соединений и т.д.), приходится задуматься
о целесообразности их применения. Стоимость самой гидравлической системы значительно
ниже по сравнению с аналогичной электрической, но, как мы видим, первоначальными затратами дело не ограничивается.
Управлять гидравлическим приводом вручную несложно. Но если требуется работа в
автоматизированном или полностью автоматическом режиме с перемещением по заданной
программе с высокой точностью и повторяемостью, возникают определенные сложности.
Пневматические приводы
Пневматика применяется для решения простейших задач линейного перемещения
в стационарном оборудовании и на транспорте. Она дешевле и проще других типов приводов,
но не лишена специфических недостатков.
Как и в случае с гидравликой, они обусловлены свойствами рабочей среды, в данном случае – газа.
Как следует из уравнения состояния идеального газа, его объем, давление и температура связаны между
собой: pV~T. На практике это значит, что при сжатии в компрессоре воздух нагревается, а при расширении в
пневмоцилиндре – охлаждается. Резкие колебания температуры могут
приводить к образованию конденсата и даже обмерзанию компонентов пневмопривода.
Поэтому сразу после сжатия воздух нужно охлаждать, а на исполнительном устройстве
устанавливать влагоотделитель. Для обеспечения нормальной работы компрессора в воздух
добавляется масло. Отработанный воздух, содержащий смазку, выбрасывается из пневмосистемы
в рабочую среду. Кроме загрязнения, работа пневматики сопровождается довольно громким шумом, что также нежелательно.
Для поддержания рабочего давления в пневмосистеме требуется постоянная работа компрессора,
либо наличие баллона со сжатым воздухом. Как и в случае гидравлики, в пневмоприводе происходит
двойное преобразование энергии, а потери при нагреве, охлаждении и выпуске воздуха приводят
к тому, что общий КПД пневматической системы еще ниже по сравнению с гидравликой и тем более электроприводами.
Кроме высокой скорости, пневматика не может похвастаться выдающимися рабочими характеристиками.
Максимальное усилие, развиваемое пневматическими цилиндрами, в несколько раз меньше, чем у электрических
и гидравлических цилиндров того же размера. О точности говорить вообще не приходится:
обычно пневмопривод имеет только 2 рабочих положения (крайних), а позиционирование в
промежутке между ними реализовать и обеспечить достаточно сложно (как, кстати,
и регулировку скорости перемещения). Но даже если желаемое положение достигнуто,
при изменении нагрузки произойдет самопроизвольное перемещение штока цилиндра.
Электрические приводы
Электромеханические и электромагнитные актуаторы являются наиболее удобными и универсальными линейными приводами.
Их легко подключить благодаря широкой распространенности и доступности сетевых и автономных источников электричества.
Установка систем электропитания, в том числе разводка силовых и управляющих цепей – проще, чем прокладка гидравлических
и пневматических линий. Система электропривода в целом и отдельные ее элементы компактны. При модернизации оборудования
не составляет сложностей замена пневматических и гидравлических цилиндров электроцилиндрами, так как можно обеспечить
совместимость по габаритам и креплениям.
Электроприводы обладают наибольшей энергоэффективностью по сравнению с конкурирующими решениями,
так как в них происходит прямое преобразование энергии из электрической в механическую, а их энергопотребление
в режиме ожидания крайне мало. Большинство актуаторов хорошо защищены от попадания воды и пыли внутрь корпуса
(характеризуется классом защиты IP), с другой стороны, они не выделяют в рабочую среду газы, жидкие и твердые частицы.
Безопасность электроприводов дополняется тем, что при отключении питания они неподвижно блокируются.
Возможна установка параллельного ручного привода.
Но главные преимущества электрических приводов – отличные управляемость и контролируемость.
Позиционирование обеспечивается с высочайшей точностью и повторяемостью, а скорость регулируется
в широких пределах. Шаговые двигатели можно запрограммировать на сложное многоэтапное перемещение
по определенному алгоритму, а серводвигатели за счет реализации обратной связи позволяют отслеживать
текущие параметры движения и положения и осуществлять управление с учетом этой информации.
При необходимости электропривод легко перенастраивается под новые задачи. Поэтому
при применении на современных производствах, автоматических линиях и в роботах альтернативы электроприводам практически нет.
Цена линейных электрических приводов выше по сравнению с пневматическими и гидравлическими линейными приводами,
но эксплуатационные затраты значительно ниже. Требуемый объем работ по техобслуживанию на производстве,
оснащенном электроприводами, а также его трудоемкость и энергоемкость намного меньше.
Мы предлагаем широкий ассортимент электрических актуаторов для замены пневматики и гидравлики.
Обращайтесь к нам, если у вас возникли вопросы. Наши квалифицированные специалисты имеют большой опыт
и предоставят необходимые консультации.