Hydraulischer zu elektrischer Aktuator:Diskussion der Grundlagen

Da die Globalisierung mehr Wettbewerb fördert, finden Hersteller Wege, um an der Spitze zu bleiben, indem sie viele ihrer Kernprozesse transformieren. Dazu gehört auch die Umstellung von hydraulischen auf elektrische Systeme.

Sowohl Hydraulikzylinder als auch elektrische Stellantriebe bieten viele Vorteile für viele Linearbewegungsanwendungen. Hydraulik bietet hohe Kraft zu erschwinglichen Kosten, während elektrische Aktuatoren die gleichen Fähigkeiten mit zusätzlicher Flexibilität, Präzision und Zuverlässigkeit aufweisen.

In diesem Artikel helfen wir Ihnen, die Art der Umstellung von einem hydraulischen System auf einen elektrischen Aktuator, die beteiligten Schlüsselparameter und die potenziellen Vorteile zu verstehen.

zu berücksichtigende Schlüsselparameter

Mehrere wichtige Parameter, die bei der Umstellung von einem hydraulischen System auf einen elektrischen Aktuator zu berücksichtigen sind. Dazu gehören:

Erzwingen

Hydraulikzylinder sind für hohe Betriebsdrücke ausgelegt. Ein 3-Zoll-Hydraulikzylinder, der mit 2.200 psi läuft, kann etwa 15.000 Pfund Kraft (lbf) bereitstellen. Inzwischen sind elektrische Aktuatoren, die von Rollengewindetrieben angetrieben werden, in der Lage, 50.000 lbf zu liefern.

Elektrische Antriebe sind tendenziell attraktiver, da sie sofort Kraft erzeugen können, während hydraulische Systeme Zeit zum Aufbauen benötigen.

Bewegungssteuerung

Elektrische Aktuatoren bieten eine viel präzisere Steuerung als Hydraulikzylinder. Denn Elektromotoren lassen sich mit Feedback-Geräten wie Encodern schnell und einfach ansteuern. Elektrische Aktuatoren ermöglichen auch eine unendliche Positionierung, was bedeutet, dass sie zusammen mit ihrem Hub an jedem Punkt stoppen können.

Hydraulikzylinder hingegen sind auf Ventile angewiesen, um den Durchfluss zu steuern, was nicht so präzise ist, aber sie funktionieren am besten in unkomplizierten Anwendungen.

Temperaturtoleranz

Elektrische Aktuatoren können in einem viel umfassenderen Temperaturbereich betrieben werden als Hydraulikzylinder. Denn Elektromotoren sind toleranter gegenüber extremen Temperaturen. Andererseits können Hydraulikflüssigkeiten bei hohen Temperaturen zerfallen, was zu Schäden am System führen kann.

Datenerhebung

Elektrische Stellantriebe können Daten wie Position, Geschwindigkeit und Kraft sammeln. Diese Daten können verwendet werden, um die Effizienz des Systems zu verbessern. Hydraulikzylinder hingegen haben diese Fähigkeit nicht.

Umweltrisiken

Von elektrischen Stellantrieben gehen nicht die gleichen Umweltrisiken aus wie von Hydraulikzylindern. Hydraulikflüssigkeiten können auslaufen und die Umwelt verunreinigen. Andererseits werden elektrische Stellantriebe mit Strom betrieben, was für die Umwelt nicht schädlich ist.

Lebenszykluskosten

Elektrische Stellantriebe haben geringere Lebenszykluskosten als Hydraulikzylinder. Das liegt daran, dass elektrische Stellantriebe keine Hydraulikflüssigkeiten benötigen, die regelmäßig ersetzt werden müssen. Elektrische Stellantriebe haben auch eine längere Lebensdauer als Hydraulikzylinder.

Umbau von hydraulisch auf elektrisch

Es gibt viele Gründe, von einem hydraulischen System auf einen elektrischen Aktuator umzurüsten. Die Vorteile elektrischer Stellantriebe machen sie für viele Anwendungen attraktiv, wie z. B. Maschinen mit Elektromotoren wie Autos, Lüftungen und Kühlschränke.

Der erste Schritt zur Umstellung von hydraulisch auf elektrisch besteht darin, auf eine Dimensionierung für Fluidtechnik zu verzichten. Ingenieure müssen bedenken, dass die meisten fluidbetriebenen Zylinder oft zwei- oder dreimal so groß sind wie erforderlich.

Wenn Sie sich für die Größe auf Fluidkraft verlassen, kann die Kraftabgabe eines überdimensionierten Hydraulikzylinders größer erscheinen als von der Anwendung angegeben. Denn je größer der Zylinder wird, desto größer wird seine Kraftkapazität.

Dadurch entstehen zwei spezifische Probleme:

• Erstens führt dies dazu, dass die Kraftanforderungen der Anwendung höher erscheinen als das, was ein elektrischer Aktuator leisten kann.

• Zweitens können elektrische Stellantriebe einen höheren Anschaffungspreis haben als Hydraulikzylinder und eine Überdimensionierung führt oft zu unerschwinglichen Kosten.

Tatsächlicher Kraftbedarf

Bevor sich Ingenieure mit einem elektrischen Aktuator befassen, müssen sie sich über die tatsächlichen Kraftanforderungen für die Anwendung im Klaren sein. Dazu sollte eine Reihe von Tests mit der Anwendung durchgeführt werden.

Diese Tests helfen dabei, die erforderliche Kraftabgabe des Stellantriebs zu ermitteln, und sind ein entscheidender Schritt bei der Auswahl eines elektrischen Stellantriebs. Der Test sollte einen vollständigen Bewegungsbereich bei verschiedenen Geschwindigkeiten und unter verschiedenen Belastungen umfassen.

1. Spitzenkraft bestimmen

Nach Durchführung der Testreihe werden die Ingenieure die für die Anwendung erforderliche Kraft genau verstehen und die Spitzenkraft bestimmen können.

Die Spitzenkraft ist die maximale Kraft, die von der Anwendung benötigt wird. Dieser Faktor kann ermittelt werden, indem der Druck im Hydrauliksystem herunter dosiert wird, bis der Zylinder kaum noch arbeiten kann.

Die Verwendung des tatsächlichen Drucks in der Gleichung „Kraft =Druck x Fläche“ ist ein guter Weg, um die tatsächliche Kraft zu erhalten. Dieser Prozess kann jedoch nur die Spitzenkraft der Anwendung identifizieren, anstatt die Kraft über den gesamten Ausfahr- und Einfahrzyklus abzubilden.

2. Installieren einer Wägezelle

Der nächste Schritt ist die Installation einer Wägezelle. Eine Kraftmessdose ist eine Art Sensor, der die Kraft misst. Es wird häufig in Anwendungen eingesetzt, in denen Kraft genau gemessen werden muss, wie z. B. bei einer Waage.

In diesem Fall wird die Kraftmessdose verwendet, um die Kraftausgabe des elektrischen Aktuators zu messen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Kraftausgabe des elektrischen Aktuators genau ist und verwendet werden kann, um die Kraft über den Ausfahr- und Einfahrzyklus abzubilden.

Wägezellenmesswerte können auf einem PC oder einem Datenerfassungssystem abgerufen, bewertet und aufgezeichnet werden. Es gibt viele verschiedene Arten von Wägezellen, daher ist es entscheidend, eine für die Anwendung geeignete auszuwählen.

Nutzen Sie die Vorteile der Umstellung auf elektrische Stellantriebe

Die Umstellung von Hydraulikzylindern auf elektrische Stellantriebe kann entmutigend sein, bietet jedoch verschiedene Vorteile wie erhöhte Genauigkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit.

Es ist bekannt, dass sie eine programmierbare Steuerung von Bewegungsparametern, Wiederholbarkeit und Datenerfassung/Berichterstellung bieten. Elektrische Stellantriebe sind außerdem wartungsfreundlicher als Hydraulikzylinder.

Solange Sie diese wichtigen Parameter und andere Faktoren, wie die in diesem Artikel erwähnten, bei der Umstellung von Hydraulikzylindern auf elektrische Stellantriebe im Auge behalten, wird der Prozess viel reibungsloser.

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