電動(dòng)缸輸出力計(jì)算
電機(jī)輸出扭矩與電動(dòng)缸輸出力的關(guān)系
F:電動(dòng)缸輸出力(KN) T:電機(jī)輸出扭矩(N.m) R:減速比 L:絲桿導(dǎo)程(mm)
η:機(jī)械效率(一般建議值為85%,但效率取值跟實(shí)際工況有關(guān),也會(huì)發(fā)生變化,選型時(shí)請(qǐng)根據(jù)實(shí)際清空做相應(yīng)調(diào)整。)
電機(jī)輸出扭矩與電動(dòng)缸輸出力的關(guān)系
F:電動(dòng)缸輸出力(KN) T:電機(jī)輸出扭矩(N.m) R:減速比 L:絲桿導(dǎo)程(mm)
η:機(jī)械效率(一般建議值為85%,但效率取值跟實(shí)際工況有關(guān),也會(huì)發(fā)生變化,選型時(shí)請(qǐng)根據(jù)實(shí)際清空做相應(yīng)調(diào)整。)
電動(dòng)缸的壽命,一般指電動(dòng)缸內(nèi)部使用的絲桿的壽命,我們可以分為3個(gè)部分:a使用壽命,取決于電動(dòng)缸使用條件,如工作強(qiáng)敵、工作環(huán)境、潤滑的種類和后期維護(hù)的頻率等;b精度壽命,因磨損導(dǎo)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(jì)算得出,以下為電動(dòng)缸的疲勞壽命計(jì)算方法:
Ls:電動(dòng)缸使用壽命(km)
Fm:電動(dòng)缸承受的軸向平均負(fù)載(KN)
Ca:絲桿螺母的基本額定動(dòng)負(fù)載(KN)<請(qǐng)參考絲桿具體性能指標(biāo)>
負(fù)載系數(shù) fw | ||
震動(dòng)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(dāng)軸向負(fù)載不斷在變動(dòng)時(shí),想要得知疲勞壽命,就必須先計(jì)算出平均軸向負(fù)載Fm才行。電動(dòng)缸在一個(gè)工作循環(huán)中,在各個(gè)不同工作區(qū)間的力、速度和實(shí)踐,其分析如下:
電動(dòng)缸平均軸向負(fù)載計(jì)算公式如下:
電缸推桿雖然在運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用上有很多特點(diǎn),但其性價(jià)比到底如何呢?其與傳統(tǒng)的流體動(dòng)力直線缸,在總體使用成本上應(yīng)該如何比較評(píng)估呢?我們會(huì)從元器件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備組裝以及生產(chǎn)運(yùn)營幾個(gè)方面進(jìn)行比較。
元器件
執(zhí)行機(jī)構(gòu)
從執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件看,氣動(dòng)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(jī)氣泵,分?jǐn)偟矫總€(gè)軸的成本是較低的。而電缸系統(tǒng)的每個(gè)軸都需要一臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器作為功率單元輸出。在這一點(diǎn)上,伺服電缸和驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的硬件成本顯然是較高的。
控制設(shè)備
從控制組件來看,無論氣動(dòng)系統(tǒng)還是電缸伺服系統(tǒng)都需要用到PLC等控制器。
氣動(dòng)系統(tǒng)需要通過繼電器來實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸電磁閥的控制,而若要實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制,氣動(dòng)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(dòng)器就已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)功能,無需額外控制組件。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件
硬件方面,氣動(dòng)系統(tǒng)的元器件較多,系統(tǒng)較為復(fù)雜,因此其硬件設(shè)計(jì)時(shí)間和成本都是偏高的。
而電缸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)則非常簡單,元件類型僅僅是缸、驅(qū)動(dòng)器和控制器,因此其硬件系統(tǒng)集成相對(duì)簡單。
軟件
從應(yīng)用的角度看,很難分辨二者的差距,因?yàn)檫@個(gè)非常取決于其應(yīng)用狀況。
系統(tǒng)組裝
機(jī)械
在氣動(dòng)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(shí)還需要考慮傳感器元件的安裝。
而在使用電缸時(shí),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(dòng)力和反饋通過快插線纜連接到驅(qū)動(dòng)器即可。
布線
氣動(dòng)系統(tǒng)布線時(shí),需要布置電磁閥線纜,閥島開關(guān)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(jī)動(dòng)力和反饋線纜。
盤柜
另外,氣動(dòng)系統(tǒng)的柜體集成成本也會(huì)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(dòng)器。
生產(chǎn)運(yùn)營
在生產(chǎn)運(yùn)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(dòng)力須通過氣壓作為中間介質(zhì),且在運(yùn)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(dòng)力是通過電能直接轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的,其能耗效率較高。
關(guān)于運(yùn)行能耗的計(jì)算,可以參考下面的算式:
氣缸的能耗成本= 動(dòng)作一次的壓縮空氣用量 x 動(dòng)作次數(shù) x 壓縮空氣能源單價(jià)
電缸的能耗成本=動(dòng)作一次的耗電量 x 動(dòng)作次數(shù) x 電費(fèi)單價(jià)
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(shè)計(jì)、組裝和運(yùn)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(jià)比到底如何,我想今天僅僅是為大家提供了一個(gè)分析和評(píng)估的方法,孰優(yōu)孰劣還得看實(shí)際案例的分析數(shù)據(jù)說話。