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乘着电气化的浪潮:带有线性驱动器的非公路设计

通过丽莎EITEL.|2021年2月23日

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远离化石燃料的移动机械和脱气设备的过渡可能是长期目标,但电气化已经在该部门提供了真正的益处。

作者:Tarek BugaighisEwellix.


内燃机的时代要结束了吗?在减少有害气体排放的压力下,汽车行业已经在为大规模转向电动汽车做准备。现在,人们的注意力正转向其他移动机械的应用,特别是广泛用于农业、林业、建筑和市政的重型设备。

在一项对移动机械行业的调查在美国,超过70%的受访者说,他们认为电力最终会比化石燃料更重要。超过86%的人表示,电气化已经成为他们组织的一个更重要的话题。

但是,尽管人们对这个话题的兴趣越来越大,移动机械电气化的真正进展却一直缓慢。在同一项行业调查中,超过40%的受访者表示,电气化尚未对他们的公司造成影响。

农业设备受益于更好的功能调整,使用机电执行器取代液压。Ewellix CAHB 20E、21E和22E执行机构可在-40到85°C的温度下工作,占空比高达20%,具有坚固的金属齿轮,高保持力,速度为55毫米/秒,机械过载保护和手动过载选项。

大规模电气化的障碍包括高成本和有限的电池,有足够的容量,以支持苛刻的现实世界的运行周期。在一些行业,获得合适的充电基础设施可能是另一个重要问题。

婴儿步骤加入电动驱动

然而,机器建设者和最终用户越来越识别出设备的部分电气化也具有显着的成本,可靠性和操作效益。在非公路设计中,这是对涉及燃烧发动机的混合架构的兴趣,为机器产生电力 - 有时与车载电池存储相结合。这里,来自发动机或液压输出的功率起飞可以由电输出代替。反过来允许使用机电致动器作为液压系统的实际替代,几十年来占据移动机械部门的液压系统 - 特别是对于需要高负荷的应用。

电动传动系统已成为在室内或仓库使用的叉车的标准。为了提高运行时间,可以采用机电驱动器,如Ewellix CASM-100,来提高其工作或转向功能的效率。

让我们详细看看那些潜在的好处。首先,有效率和稳定性。当它们实际移动轴时,机电系统仅在每个汽缸或执行器中消耗所需的能量,并且它们可以高达80%的效率,以便将输入功率转换为有用的工作。这与典型的液压动力系统的44%端到端效率相比。更高的能量效率意味着降低CO2并且为运营商节省了大量成本。

对于内燃机车来说,全机电移动机器的燃料成本可以是柴油驱动的一半。

诸如CAHB的机电致动器可以连接到车辆的电池,以容易地集成更高的舒适功能,例如在UTV中倾斜。

对于电池电动车辆,船上的电池可以减半,接受更快的充电。此外,恢复电甚至进一步增加了效率......能够降低电池成本。

非公路设备使用电动系统也可以提供其他环境优势。带有板载能量存储的机器可以设计为在其运行周期的部分时间内单独在电力下运行。这使得它们变得更加安静……例如,对于在城市地区通宵运行的设备来说,这是一个真正的好处。此外,由于机电系统不使用高压油,因此避免了事故或流体泄漏污染的风险。这对在城市或洁净室内工作的车辆来说是一个福音,但对农业机械和任何在敏感的自然环境中运行的设备来说也是如此。

电动执行机构的一些性能优越

另一个需要考虑的问题是保持设备运行的成本。现代的机电执行机构提供非常高的可靠性和长运行周期,对日常维护的要求很少。即使执行器在运行中出现故障,更换通常也只是简单地更换部件并连接几根电缆。相比之下,液压系统需要专业的维护专家,可能会导致大量的停机时间。

非公路设备使用电力系统也能提高生产率。机电式执行器的速度、位置和加速度可以在其整个运动范围内精确控制,而不需要复杂的额外控制设备。这种能力提高了机器的性能,是新一代智能机器的关键。新一代智能机器必须满足比过去更广泛的任务和操作条件,或者必须根据机器控制的指令动态调整输出。这些电子控制器与非公路设备上的机电致动器之间的通信电缆通常是通过简单的I/O或一些总线通信,如CAN总线。

Ewellix的Casm-100模块化电动缸平台是一系列模块化(可定制的)执行器,用于满足各种重型机械应用。有几种选择,使Casm-100执行器适用于高负载轴上的液压系统的替代品 - 即使是那些需要高达8吨的力量到高占空比。另一个好处是Casm-100机电致动器如何在降低负载期间垂直轴上的电力再生,与液压系统实现挑战。

这种连接赋予机电执行器的工业互联网(IIT)能力 - 所以OEM机械制造商和运营商获得:

•直接获取与机队监控、预测和基于条件的维护方法相关的高质量数据
•获取车载诊断的实时数据——需要自主系统的自动驾驶车辆或机器人的关键要求

无需添加复杂的传感器系统来收集液压或气动系统的性能数据,就可以实现IIoT连接。

Ewellix机电致动器可用于无油作业或要求更高能源效率的应用,并具有集成传感器和远程信息连接的额外优势。

将移动机械迁移到机电线性执行器

今天的许多电动执行器提供用于移动设备的电动执行器追溯它们的根源,这些设计在路摊铺机,道路扫地机,联合收割机,草坪割草机和需要辅助调整或提升系统的其他工作车辆上使用。新的是,近年来,移动机械中的机电系统的设计和指定是越来越简单的。

大多数所有这些执行器都有一个DC电机,可轻松集成到电池供电和板载发电系统中。

大多数这些执行机构还具有坚固和密封的阀体,以承受恶劣的工作温度和腐蚀性的室外设置。

Ewellix CAHB22E线性执行器适用于在中等负载周期应用中,32毫米或40毫米孔径的气动或轻型液压缸的免维护更换。额定IP66M/69K(并由通风口密封)自锁执行机构提供推力至10,000 N和拉力至20,000 N。

除此之外,电动执行器的功能是相当灵活的……一些机电系统供应商提供高度模块化的设计,让原始设备制造商定制性能功能,以一个具有成本效益和良好集成的包。一些执行器制造商甚至在设计过程中为原始设备制造商提供额外的帮助,利用多年的开发、测试和客户支持经验,帮助工程师设计执行器系统,以满足苛刻的移动应用程序。

与此相关的是工业上一个相对较新的发展,即模块化执行器的可用性,重型机械制造商甚至可以为其指定基本组件特征和内部组件。这些驱动器本质上作为定制的库存解决方案,具有优化的性能与成本比。


Ewellix总部位于瑞典哥德堡,是一家线性运动和驱动解决方案的全球创新者和制造商,应用于工业自动化、医疗应用、移动机械和分销。Ewellix集团前身为SKF集团,拥有约1400名员工,由16个销售部门和9个工厂组成。外部净销售额约为23亿瑞典克朗。

Ewellix |www.ewellix.com

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提交:线性运动技巧
标记:ewellix

关于作者

丽莎EITEL.

Lisa Eitel自2001年以来一直在电影行业工作。她的研究领域包括电机、驱动、运动控制、动力传输、线性运动、传感和反馈技术。她拥有机械工程学士学位,是Tau Beta Pi工程荣誉协会的入选者;女工程师协会成员;也是FIRST机器人七叶树地区赛的评委。除了她的motioncontroltips.com的贡献,她还领导了设计世界的季度运动问题的生产。

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