電氣、液壓或氣動驅(qū)動的選擇
電動驅(qū)動
用電動驅(qū)動,電能被轉(zhuǎn)化成機(jī)械動能。在電動馬達(dá)中,磁場在轉(zhuǎn)子和定子中相互作用;當(dāng)它們試著將自己與對方相互對齊產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩,創(chuàng)造了運(yùn)動。電動驅(qū)動的“精確的手”和馬達(dá)是非常適合提供高速和精確性的理想選擇。
在直流電機(jī)中,直流線圈或永久磁鐵在定子中產(chǎn)生一個固定磁場。為了提供最大的扭矩,線圈卷繞在轉(zhuǎn)子上并連接在一起,這樣轉(zhuǎn)子磁場是垂直于定子磁場的。直流電機(jī)的速度和功率可以非常有效地被控制,但在這類馬達(dá)中需要切換電流的碳刷會受到磨損和撕裂。
一個同步電機(jī)采用三相繞組配置一個線路。三個相移的電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。由于轉(zhuǎn)子具有固定的磁場,它只能在一個同步的速度上開展有效的扭矩。伴隨現(xiàn)代電流轉(zhuǎn)換器,直流電機(jī)可以控制同步電機(jī),且沒有任何損件。同步電機(jī)具有90%以上的優(yōu)秀運(yùn)營效率,但需要復(fù)雜的電子監(jiān)管系統(tǒng)和昂貴的永久磁鐵。
異步電機(jī)也配備了定子生成旋轉(zhuǎn)磁場匝,但是帶有鼠籠式繞組。當(dāng)轉(zhuǎn)子不同步后,感應(yīng)電流抵消磁場的變化。連同定子的磁場,這會產(chǎn)生拉動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩。異步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是比較便宜,但是由于電流通過轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生熱量,電機(jī)的效率水平較低。
液壓驅(qū)動
液壓驅(qū)動,流體加壓至氣缸內(nèi)的移動活塞。體積流量由泵提供。根據(jù)所需要的力來移動載荷,相應(yīng)的壓力由流體產(chǎn)生,并且由泵抵消這種壓力。在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動中,液壓馬達(dá)取代線性力傳遞扭矩。
具有可調(diào)泵功能,推動活塞或轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)的靜液壓驅(qū)動,是多年來發(fā)展非常有效的。然而,當(dāng)外部力量變化時,該系統(tǒng)的速度變得不同,這樣就沒有簡單的方法來保持同一位置。因此,泵和汽缸之間的距離需要盡可能短。
在次級控制驅(qū)動中,電機(jī),而不是泵,是被限制的。不同的轉(zhuǎn)矩使液壓驅(qū)動迅速適應(yīng)應(yīng)力的變化。這種高效技術(shù)可以調(diào)節(jié)速度、轉(zhuǎn)矩和位置。然而,構(gòu)建驅(qū)動器是昂貴的,快速適應(yīng)性要由用戶提供特殊的機(jī)器需要,如同測試床制造商。
帶閥門控制的驅(qū)動在移動設(shè)備中的液壓系統(tǒng)中是常見的。只有一部分液壓生成的能量通過閥門產(chǎn)生。未使用的部分轉(zhuǎn)化為熱能。閥門控制驅(qū)動是非常準(zhǔn)確的,具有良好的控制性,但效率較低。負(fù)荷傳感技術(shù)可以提高效率,以便只有需要的壓力的時候?qū)嶋H上提供能量。
氣動驅(qū)動
氣動驅(qū)動,空氣被壓縮,氣缸、馬達(dá)或其他裝置里存儲的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。然而,在工業(yè)應(yīng)用中當(dāng)能量要求不高時,使用壓縮空氣是唯一符合成本效益的。氣動的“敏捷手指”被應(yīng)用于短距離高速移動較小的物體,比如夾緊、運(yùn)輸、擰緊螺釘以及其他工業(yè)、貿(mào)易或醫(yī)療任務(wù)中。
氣動驅(qū)動系統(tǒng)包括三個子系統(tǒng):空氣壓縮和處理;控制(通過閥門);輸出驅(qū)動(缸或電機(jī))。這些組件在操作過程中很少需要維護(hù),這樣使用壽命就會延長。壓縮空氣是很容易獲得的,也不會帶來任何火災(zāi)或爆炸危險。
然而,生產(chǎn)和準(zhǔn)備壓縮空氣會是很昂貴的,并且排氣的刺耳噪音必須得壓制住。優(yōu)勢是壓縮空氣對溫度的變化不敏感。如果出現(xiàn)泄漏,也不會影響機(jī)器的安全,也不污染環(huán)境。在廣泛的范圍內(nèi),致動器速度和力度是可以控制簡單的,但可能很難實(shí)現(xiàn)恒定和均勻的活塞速度
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