机械电子流体传动与控制「机械传动系统」

今天带来机械电子流体传动与控制「机械传动系统」，关于机械电子流体传动与控制「机械传动系统」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

执行器被用来控制制造设备和原材料的运动。本文将比较电动推杆和几种类型的流体动力推杆。

什么是推杆？

执行器是用于控制设备和材料运动的装置。任何时候，只要有机器人运动，这种或那种形式的推杆就会引起这种运动。一个好的致动器在安全允许和应用要求的范围内快速移动，尽可能少地使用多余的动力，几乎没有过冲，并且在最终位置上是准确的。所需的力取决于应用，它应该与执行器系统相匹配；力太小，物体就不会移动，力太大，物体可能会被损坏。一般来说，推杆是线性或旋转运动的，但这些组合使完整的6轴运动成为可能。

由于有这么多不同风格的执行器，要决定哪种系统最适合特定的制造环境是很困难的。本文将讨论电动推杆和几种类型的流体动力推杆。

电动推杆

.线性丝杠导轨形式的电动执行器。其他变体包括皮带和链传动

电动推杆依靠电力的应用来移动。它们包含小型电动机，与轨道、皮带、齿轮或链条相结合来产生运动。为了驱动运动，一个控制信号（通常是毫安或伏特级别的）被发送到设备上，一个内部放大器（由外部源供电）将驱动运动。

电动推杆的优势

电动推杆是高效的，可以被严格控制。这意味着与其他系统相比，使用电动推杆可以实现更精确的运动。例如，与基于流体的系统相比，自动立铣刀在加工过程中可以更精确地移动轴。这部分是因为电能不可能像在基于流体的系统中那样 "泄漏"。

与其他执行系统相比，用电动执行器进行计算机控制要容易得多。这是因为控制信号已经是电压或电流，而不是必须将电压或电流信号转换成另一种物理现象，如气动系统中的压缩空气压力。步骤越少，这种情况就越快发生。而且，计算机控制系统可以更容易地接受来自传感器和执行器本身的数据，并开发更精确的定位控制信号。先进的执行器程序可以快速开发，如脉宽调制（PWM），信号的占空比可以被改变，以缓慢增加机械臂的运动，创造更复杂的运动曲线。

对于电气控制，唯一需要注意的是存在电磁干扰和布线中的电阻。这两个问题都很容易在最终的输出指令中引入误差，因此也就意味着执行器的最终位置。

气动和液压执行器

当人们想到流体动力时，他们通常会想到液压系统，因为我们通常提到的流体意味着液体。然而，在工程和物理学中，"流体 "一词包括液体和气体。因此，包括气动、蒸汽和液压在内的执行器类别有许多相似之处。

气动执行器（通常称为“气缸”）

气压缸

气动执行器是由压缩空气驱动的。许多工厂都有贯穿整个工厂的压缩空气管道，所以气动执行器在运动控制系统中极为常见。

蒸汽活塞

气动执行器的大兄弟是蒸汽执行器。虽然蒸汽管道在制造环境中很常见，但蒸汽动力执行器并不像气动执行器那样常见。蒸汽在已经产生蒸汽作为工艺的一部分的设施中特别方便。与其浪费热能来冷凝蒸汽和再循环，一些热能可以被转化为机械能。

尽管蒸汽和空气都是气体，但它们绝对不能互换，因为在普通的气动系统中，水蒸气的存在很容易损坏部件。

液压执行器（也称为“气缸”）

液压缸和马达

液压执行器是通过强迫液体，通常是重油或专门的液压油进入系统来实现的。与气动和蒸汽执行器不同，液压油几乎是不可压缩的。压缩液体的能量损失很小，而是用于执行部件的运动。

流体动力执行器的优点

流体动力推杆不需要电力，尽管有些推杆会有显示和数据记录的连接。因为它们可以在无电的情况下运行，所以它们可以在对电动传感器更有挑战性的地方实施，如有易燃蒸汽的地方、水下应用和多尘环境。在电弧闪光、潮湿或任何其他环境问题可能导致危险的任何地方，流体动力执行器可以以安全的方式执行任务，而电控阀门则被放置在安全距离之外。

有趣的是，以流体为动力的逻辑系统是可能的，其中AND、OR、NOT和其他逻辑门可以用来做低级别的控制决策。这进一步增强了系统的通用性，因为有些控制系统根本不需要电力就可以创建。

流体动力执行器的另一个优势是，它们通常可以提供比电动执行器更高的力。这就是为什么推土机中会有液压系统，而电动系统会出现在转移较轻负荷的小型机械中。虽然这种情况正在迅速改变，但有一些趋势和经验表明了这种效果。甚至你自己的汽车中的动力转向和制动系统也是由液压驱动的。

这种气动控制阀可用于改变通过系统的冷却水流量。

流体动力执行器的安全和泄漏问题

所有流体动力执行器的现实是，系统会出现泄漏。泄漏控制既是一个效率问题也是一个安全问题。对于气动系统，任何泄漏显然都会释放空气。重大泄漏是一个安全问题，因为高压空气仍然是危险的。轻微的泄漏是一个经济问题，因为泄漏代表了在压缩过程中花费的能量没有到达执行器。

蒸汽推杆不太常见，但造成的伤害风险更大。泄漏的蒸汽对人的眼睛来说是看不见的，但却会导致严重的烧伤，设备损坏，以及潮湿和腐蚀问题，因为它凝结在附近的物体上。

在巨大压力下的液压系统，即使是针孔大小的小泄漏也会带来安全问题。水刀数控设备的存在证明，薄而高压的液体流甚至可以切割金属，如果不解决维护问题，就会出现严重的安全问题。

总结

对于执行器系统没有一个放之四海而皆准的解决方案。根据生产环境的不同，一种系统可能比另一种更好，工厂的一个部分可能需要一种系统，而另一个部分则需要另一种。电动推杆更容易与计算机控制系统集成，而且不会泄漏。然而，有时如果其他公用设施更容易获得，则不方便铺设电线。此外，一些流体系统可以提供更大的力量，可以在水下或在电气系统可能有危险的环境中使用。