電動缸輸出力計算
電機輸出扭矩與電動缸輸出力的關系
F:電動缸輸出力(KN) T:電機輸出扭矩(N.m) R:減速比 L:絲桿導程(mm)
η:機械效率(一般建議值為85%,但效率取值跟實際工況有關,也會發(fā)生變化,選型時請根據(jù)實際清空做相應調(diào)整。)
電機輸出扭矩與電動缸輸出力的關系
F:電動缸輸出力(KN) T:電機輸出扭矩(N.m) R:減速比 L:絲桿導程(mm)
η:機械效率(一般建議值為85%,但效率取值跟實際工況有關,也會發(fā)生變化,選型時請根據(jù)實際清空做相應調(diào)整。)
電動缸的壽命,一般指電動缸內(nèi)部使用的絲桿的壽命,我們可以分為3個部分:a使用壽命,取決于電動缸使用條件,如工作強敵、工作環(huán)境、潤滑的種類和后期維護的頻率等;b精度壽命,因磨損導致的精度劣化;c絲桿的疲勞壽命,可以通過絲桿的疲勞壽命計算得出,以下為電動缸的疲勞壽命計算方法:
Ls:電動缸使用壽命(km)
Fm:電動缸承受的軸向平均負載(KN)
Ca:絲桿螺母的基本額定動負載(KN)<請參考絲桿具體性能指標>
負載系數(shù) fw | ||
震動與沖擊 | 速度(V) | fw |
輕 | 15(m/min) | 1.0~1.2 |
中 | 15 | 1.2~1.5 |
重 | V>60(m/min) | 1.5~3.0 |
當軸向負載不斷在變動時,想要得知疲勞壽命,就必須先計算出平均軸向負載Fm才行。電動缸在一個工作循環(huán)中,在各個不同工作區(qū)間的力、速度和實踐,其分析如下:
電動缸平均軸向負載計算公式如下:
電缸推桿雖然在運動控制應用上有很多特點,但其性價比到底如何呢?其與傳統(tǒng)的流體動力直線缸,在總體使用成本上應該如何比較評估呢?我們會從元器件、系統(tǒng)設計、設備組裝以及生產(chǎn)運營幾個方面進行比較。
元器件
執(zhí)行機構
從執(zhí)行機構組件看,氣動系統(tǒng)中與氣缸配合的主要是電磁閥和過濾器、減壓閥等元件,而其功率輸出源為蒸汽壓縮機氣泵,分攤到每個軸的成本是較低的。而電缸系統(tǒng)的每個軸都需要一臺伺服驅(qū)動器作為功率單元輸出。在這一點上,伺服電缸和驅(qū)動器系統(tǒng)的硬件成本顯然是較高的。
控制設備
從控制組件來看,無論氣動系統(tǒng)還是電缸伺服系統(tǒng)都需要用到PLC等控制器。
氣動系統(tǒng)需要通過繼電器來實現(xiàn)對氣缸電磁閥的控制,而若要實現(xiàn)一些復雜的運動控制,氣動系統(tǒng)還需要使用額外的傳感器。
而電缸系統(tǒng)通過上述的伺服驅(qū)動器就已經(jīng)可以實現(xiàn)各種運動功能,無需額外控制組件。
系統(tǒng)設計硬件
硬件方面,氣動系統(tǒng)的元器件較多,系統(tǒng)較為復雜,因此其硬件設計時間和成本都是偏高的。
而電缸系統(tǒng)結(jié)構則非常簡單,元件類型僅僅是缸、驅(qū)動器和控制器,因此其硬件系統(tǒng)集成相對簡單。
軟件
從應用的角度看,很難分辨二者的差距,因為這個非常取決于其應用狀況。
系統(tǒng)組裝
機械
在氣動系統(tǒng)的組裝過程中,由于涉及元件數(shù)量較多,因此安裝組裝的工作量較大,除了需要安裝氣缸,還需要安裝電磁閥、過濾器以及減壓閥等等,有時還需要考慮傳感器元件的安裝。
而在使用電缸時,只需要安裝電缸即可,其推桿附件與傳統(tǒng)的氣缸是一致的,除此以外,只需將其動力和反饋通過快插線纜連接到驅(qū)動器即可。
布線
氣動系統(tǒng)布線時,需要布置電磁閥線纜,閥島開關和氣體管路,如果需要位置反饋,還需要考慮位置傳感器布線。
電缸系統(tǒng)布線,僅僅需要考慮電機動力和反饋線纜。
盤柜
另外,氣動系統(tǒng)的柜體集成成本也會略高,原因也在于其系統(tǒng)組件類型較多,而電缸系統(tǒng)的柜內(nèi)組件僅為普通的伺服驅(qū)動器。
生產(chǎn)運營
在生產(chǎn)運營中,兩種產(chǎn)品最大的差別在于其系統(tǒng)的能耗成本。
之前談過,由于氣缸的動力須通過氣壓作為中間介質(zhì),且在運行過程中存在泄露的問題,因此其能耗效率是不高的;而電缸的動力是通過電能直接轉(zhuǎn)換成機械能的,其能耗效率較高。
關于運行能耗的計算,可以參考下面的算式:
氣缸的能耗成本= 動作一次的壓縮空氣用量 x 動作次數(shù) x 壓縮空氣能源單價
電缸的能耗成本=動作一次的耗電量 x 動作次數(shù) x 電費單價
從上面的分析看,電缸雖然其硬件購買成本較高,但是其在設計、組裝和運營上卻可以有不少節(jié)省,尤其是在系統(tǒng)能耗上面。
而至于電缸的性價比到底如何,我想今天僅僅是為大家提供了一個分析和評估的方法,孰優(yōu)孰劣還得看實際案例的分析數(shù)據(jù)說話。