УДК 62-1

АКТУАТОРЫ – КАК АЛЬТЕРНАТИВА ГИДРО- И ПНЕВМОПРИВОДУ

Абдрахманов А.А.1, Сафин Г.Г.1
1ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», студент

Аннотация
В статье приводится сравнение пневмопривода, гидропривода с электроприводом, их преимущества, недостатки и применение в технологических процессах.

Ключевые слова: актуатор, внедрение, гидравлический, недостатки, пневматический, применение, система, сравнение, электрический привод, энергия


ACTUATORS - AS AN ALTERNATIVE TO HYDRAULIC AND PNEUMATIC DRIVE

Abdrahmanov A.A.1, Safin G.G.1
1Nosov Magnitogorsk State Technical University, student

Abstract
The article compares the pneumatic, hydraulic drive with electric drive, their advantages, disadvantages and applications in industrial processes.

Библиографическая ссылка на статью:
Абдрахманов А.А., Сафин Г.Г. Актуаторы – как альтернатива гидро- и пневмоприводу // Современная техника и технологии. 2016. № 12. Ч. 2 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2016/12/11482 (дата обращения: 28.05.2017).

Прогресс в современных гидро- и пневмоприводах тесно связан с электрической системой управления и с постоянно расширяющимися возможностями микроэлектроники и комплексных систем регулирования, что, в свою очередь, позволяет улучшить и увеличить силовые и динамические свойства. Но данные приводы имеют ряд существенных недостатков, ограничивающие их применение в производстве и в различном оборудовании [1].

Активная разработка электропривода с 80-х годов 20-го века, может стать оптимальной альтернативой для замены пневмо- и гидропривода. Для этого сравним  их преимущества, применение и недостатки [2].

Рассмотрим поподробнее каждый из типов приводов.

Гидравлический привод предназначен для преобразования механической энергии в гидравлическую, а затем снова в механическую для приведения в движение механизм рабочего оборудования. Гидравлическая энергия передается посредством жидкости, служащей рабочим телом гидропривода.

Масштабное внедрение в производство связано с созданием высокого усилия выдвижения штока и простой централизованной системы управления. Применяется она в строительно-дорожных, землеройных, подъемно-транспортных машинах, а также в авиации и космонавтике. В горной промышленности получили популярность гидравлические экскаваторы, способные создавать большие усилия внедрения ковша в горную породу, при этом имеющие высокую мобильность за счет дизельного генератора по сравнению с электрическими экскаваторами.

Гидропривод имеет ряд недостатков:

-Нагрев рабочей жидкости, связанное с потерей передающей энергии, что в свою очередь может привести к уменьшению вязкости, а также к износу уплотнительных элементов и утечки жидкости.

-затрудненная система монтажа, которая требует создания высокой степени герметизации, а также не попадание мелкого мусора в гидросистему при монтаже.

- загрязнение рабочей жидкости частицами от поверхности деталей.

-сложная система обслуживания, при которой требуется замена масла на новое, а также проверка и замена всех уплотнителей.

-низкий КПД, так как часть энергии переходит в тепловую энергию [3, 4].

Пневматический привод работает аналогично гидравлическому приводу, только вместо рабочей жидкости используется сжатый воздух.

Современный пневмопривод широко используется в технике для автоматизации управления машин при быстром перемещении выхода, а также, когда применение гидропривода невозможно для соблюдения правил пожаробезопасности. Пневмопривод установлен на таких механизмах как – привод кузнечного молота, в сварочном оборудовании; также используется в горном деле, например, в очистных комбайнах, в приводе (орган разрушения забоя, бермовые фреза, гусеничный ход, конвейер).  Пневмопривод используется в комбайнах, работающих в тонких крутых пластах, где применение других приводов запрещено по технике безопасности [5].

Недостатками пневмопривода являются:  низкий кпд 5-30% по сравнению с другими приводами, относительно большие габариты и вес гидромашины из-за создания рабочего давления, высокий уровень шума, достигающий  95-130 дБ, малая скорость передачи сигнала, что приводит к запаздыванию выполняемой операции. Перечисленные недостатки могут быть частично устранены с помощью комбинированного использования пневмопривода с другими приводами [6].

Электрический привод, способный преобразовывать электрическую энергию сразу в механическую, без посредственной энергии, получил высокую популярность, за счет данного преимущества, так как данное преобразование позволяет создать  КПД до 90%, высокий уровень контроля и управляемости, возможность запрограммировать сложный алгоритм работы, а также простоту в монтаже и техобслуживании по сравнению с другими приводами [7].

В актуаторе (электроцилиндр)  преобразование вращения вала электродвигателя в линейное перемещение создается с помощью роликовинтовых передач (РВП), шариковинтовых передач (ШВП) и передачи винт-гайка. Свое предназначение актуаторы получили в конце 20 века с развитием технологического оборудования, требующие высокого взаимодействия с входным сигналом. Они нашли применение в роботехнике, медицине, авиастроение и космонавтике. Например, в горном деле, электроцилиндры используются как автоподатчики для пневматических перфораторов, которые автоматизируют операцию подачи перфоратора вперед при бурении и назад после окончании бурения.

Основными недостатками электропривода являются: невозможность применения в условиях повышеной пожаробезопасности, хрупкость электронных деталей может вывести из строя систему, а также они имеют недостатки при подключении большого количество электроцилиндров. У каждого цилиндра будет свой электродвигатель и ряд другой аппаратуры, что делает их невостребованными при массовом монтаже, тогда как гидропривод требует одну пару насос-гидробак, и подведении  трубок  к нескольким гидроцилиндрам [2, 7].

В таблице приведено сравнение гидравлических, пневматических и электрических цилиндров, а также сравнение передач используемых совместно с актуаторами [8].

Сравнение характеристик различных линейных приводов

Актуатор с РВП Актуаторы с ШВП Актуаторы с передачей винт-гайка Гидравли-ческие цилиндры Пневмати-ческие цилиндры
Грузоподъемность Очень высокая Высокая Высокая Очень высокая Высокая
Скорость Очень высокая Высокая Низкая Средняя Очень высокая
Ускорение Очень высокое Высокое Низкое Высокое Очень высокое
КПД Очень высокий Высокий Низкий Средний Низкий
Цикл работы Непрерывный Периодический Кратковременный Периодический Периодический
Точность позиционирования Очень высокая Высокая Средняя Средняя Низкая
Жесткость Очень высокая Высокая Высокая Высокая Низкая
Устойчивость к ударным нагрузкам Высокая Средняя Очень высокая Очень высокая Низкая
Надежность Очень высокая Высокая Средняя Высокая Средняя
Срок службы Очень большой Большой Малый Большой Большой
Установка Простая Простая Простая Сложная Сложная
Эксплуатационные затраты Низкие Низкие Высокие Очень высокие Высокие
Воздействие на окружающую среду Низкое Низкое Низкое Высокое Среднее

Электроцилиндры являются ведущей альтернативой гидро- и пневмопривода, особенно в сферах деятельности человека, где требуется безотказная система, способная работать в различных условиях – при больших ударных нагрузках и с высокой грузоподъемностью.


Библиографический список
  1. Второе дыхание гидропривода // metal-working.ru URL: http://www.metal-working.ru/articles/articles_163.html (дата обращения: 27.10.2016).
  2. Актуаторы И электроцилиндры // izhora.ru URL:http://www.izhora.ru/postavschiki/aktuatory-i-elektrotsilindry.html (дата обращения: 28.10.2016).
  3. Актуаторы для замены гидравлики и пневматики. Электроцилиндры // Aktuator.ru URL: http://www.aktuator.ru/cylinder_actuator_replacement.shtml (дата обращения: 28.10.2016).
  4. Преимущества гидропривода и его недостатки // remgidro.ru/ URL: http://remgidro.ru/preimushestva-gidroprivoda-nedostatki/.html (дата обращения: 28.10.2016).
  5. Аксенов В. В., Ефременков А. Б., Блащук М. Ю., Тимофеев В. Ю. Обзор трансмиссий горной техники // ГИАБ. 2010. №12. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/obzor-transmissiy-gornoy-tehniki (дата обращения: 04.12.2016).
  6. Пневматический привод // gidravl.narod.ru URL: http://www.gidravl.narod.ru/pnevpriv.html (дата обращения: 28.10.2016).
  7. Электроцилиндры – альтернатива гидроприводу // URL: http://www.sdmpress.ru/online/420091325.pdf (дата обращения: 28.10.2016).
  8. Электроцилиндры // bergab.ru URL: http://www.bergab.ru/lmelectriccylinders.shtml (дата обращения: 28.10.2016).


Все статьи автора «Абдрахманов Азат Ахтямович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: