Výhody a nevýhody hydraulických, pneumatických a elektrických lineárnych aktuátorov

Lineárne aktuátory sú nevyhnutné v nespočetných odvetviach, kde poháňajú automatizáciu vo všetkom od ťažkých strojov a robotiky až po inteligentný nábytok a zdravotnícke zariadenia. Pri výbere správneho lineárneho aktuátora väčšina inžinierov a nákupcov porovnáva hydraulické, pneumatické a elektrické riešenia. Každá technológia má jedinečné silné stránky a kompromisy v oblastiach, ako sú náklady, výkon, efektivita a jednoduchosť integrácie. V tomto článku preskúmame výhody a nevýhody hydraulických, pneumatických a elektrických lineárnych aktuátorov, aby sme vám pomohli rozhodnúť sa, ktoré typy aktuátorov sa najlepšie hodia pre vašu aplikáciu.

Hydraulické lineárne aktuátory: výhody a nevýhody

Hydraulické lineárne aktuátory využívajú usporiadanie piest–valec. Nekompresibilná kvapalina z čerpadla naplní valec a prinúti piest k pohybu. So zvyšujúcim sa tlakom sa piest vo valci pohybuje lineárne a rýchlosť možno upraviť zmenou prietoku kvapaliny. Vysokorýchlostný hydraulický lineárny aktuátor nie je len rýchly, ale dokáže dodať aj významnú silu. Piest sa do zasunutej polohy vracia buď pôsobením vratnej pružinovej sily, alebo prívodom kvapaliny na opačnú stranu. Výkon hydraulických lineárnych aktuátorov sa najlepšie hodí na aplikácie s ťažkým nasadením, kde je rozhodujúci hrubý výkon.

Výhody

• Vysoká sila – Dokážu preniesť obrovské zaťaženia, čo ich robí ideálnymi pre stavebníctvo, letecký priemysel a priemyselné lisy.
• Odolnosť voči nárazom a vibráciám – Robustné priemyselné vyhotovenie odolá silným vibráciám a rázovým zaťaženiam.
• Rýchlosť a výkon – Zvládajú náročné, nepretržité pracovné zaťaženie a dosahujú vysoké rýchlosti.

Nevýhody

• Úniky kvapaliny – Hydraulické systémy môžu byť nečisté, čo obmedzuje použitie v prípadoch so striktnými environmentálnymi predpismi.
• Ťažké & zložité – Vyžadujú zásobníky kvapaliny, hadice, čerpadlá, motory, poistné ventily, výmenníky tepla a zariadenia na zníženie hluku, čo zvyšuje veľkosť a zložitosť systému.
• Náklady na údržbu – Pravidelná starostlivosť vyžadujúca neustále sledovanie a údržbu zvyšuje dlhodobé náklady.
• Hluk – Hydraulické čerpadlá môžu byť hlučnejšie než iné systémy.

Pneumatické lineárne aktuátory: výhody a nevýhody

Pneumatické lineárne aktuátory fungujú podobne ako hydraulické aktuátory, rozdiel je v tom, že hnacím médiom je stlačený vzduch namiesto hydraulickej kvapaliny. Plyn sa stláča v usporiadaní piest–valec, čím vzniká lineárna sila. Ako ľahké a cenovo efektívne riešenie pre automatizačné úlohy sú pneumatické lineárne aktuátory najvhodnejšie do továrenskej automatizácie a na menej náročné aplikácie, kde je prioritou rýchlosť a jednoduchosť. 

Výhody

• Nízke náklady – Jednoduchá inštalácia a priaznivá cena v porovnaní s hydraulickými a elektrickými systémami.
• Bezpečné pri extrémnych teplotách – Často sa používajú v oblastiach s extrémnymi teplotami, keďže použitie vzduchu je bezpečnejšie než nebezpečné chemikálie či elektrina.
• Rýchla prevádzka – Výborné pre vysokú rýchlosť a opakované cykly vo výrobnej automatizácii.
• Jednoduchosť – Priame riešenie s menším počtom pohyblivých častí.
  

Nevýhody

• Obmedzená sila – Nedokážu dosiahnuť rovnakú nosnosť ako hydraulické aktuátory.
• Nízka presnosť – Menej vhodné pre projekty vyžadujúce presné polohovanie.
• Kontaminácia & úniky - Úniky vzduchu časom znižujú účinnosť systému. Vzduch sa môže kontaminovať olejom alebo mazivom, čo vedie k prestojom a údržbe.
• Potrebná nepretržitá dodávka vzduchu – Vyžaduje kompresor, čo zvyšuje prevádzkové náklady.

Elektrické lineárne aktuátory: výhody a nevýhody

Elektrické lineárne aktuátory premieňajú rotačný pohyb generovaný zabudovaným elektrickým motorom na lineárny pohyb. Tento vysokorýchlostný rotačný pohyb je znížený prevodovkou, aby sa zvýšil krútiaci moment použitý na otáčanie vnútornej vodiacej skrutky. Otáčanie vodiacej skrutky spôsobí lineárny pohyb trapézovej hnacej matice (Acme). Elektrické lineárne aktuátory sú ideálne pre moderné automatizačné systémy – od domácich projektov po priemyselnú automatizáciu – kde sú rozhodujúce presné aktuátory a efektivita. 

Výhody

• Presnosť & programovateľnosť – Možnosti spätnej väzby s vyšším rozlíšením, ako sú snímače s Hallovým efektom, pre aplikácie, ktoré vyžadujú aktuátory s vysokou presnosťou a precíznosťou.
• Energetická účinnosť – Spotrebúvajú energiu len pri používaní, čím znižujú plytvanie.
• Nízka údržba – Nevyžadujú kvapaliny ani kompresory, čo minimalizuje starostlivosť.
• Kompaktný dizajn – Elektrické systémy majú menšie priestorové nároky než hydraulické a pneumatické.
  

Nevýhody

• Vyššie počiatočné náklady – Počiatočná investícia môže byť vyššia než pri pneumatických a hydraulických aktuátoroch.
• Priestorové obmedzenia – Väčšie elektrické motory montované na aktuátor na dosiahnutie vysokej sily sa nemusia zmestiť do niektorých priestorových obmedzení.
• Environmentálne hľadiská – Nie sú vhodné pre všetky inštalačné podmienky, zatiaľ čo pneumatický aktuátor je bezpečný v nebezpečných a horľavých oblastiach.
  

Ktorý aktuátor by ste si mali zvoliť?

Najlepšie odporúčania pri výbere aktuátorov závisia najmä od vášho prostredia, požiadaviek na rýchlosť aktuátora verzus silu a presnosť a od rozpočtu. Zvoľte hydraulické lineárne aktuátory, ak potrebujete maximálnu silu v drsných, priemyselných podmienkach. Vyberte pneumatické lineárne aktuátory, ak potrebujete cenovo výhodné riešenie na opakovanú, vysokorýchlostnú automatizáciu. Zvoľte elektrické lineárne aktuátory, ak sú kľúčové presnosť, programovateľnosť a integrácia s modernými platformami automatizácie.

Porovnanie: elektrické vs. hydraulické vs. pneumatické

FAQ 

Aký je rozdiel medzi hydraulickými, pneumatickými a elektrickými lineárnymi aktuátormi?
-Hydraulické lineárne aktuátory používajú tlakové médium, pneumatické lineárne aktuátory používajú stlačený vzduch a elektrické lineárne aktuátory používajú skrutky poháňané motorom na vytvorenie pohybu.

Ktorý typ aktuátora je najnákladovo efektívnejší?
-Pneumatické lineárne aktuátory sú často najlacnejšie z hľadiska počiatočných nákladov, ale elektrické lineárne aktuátory ponúkajú najnižšie dlhodobé prevádzkové náklady.

Sú elektrické aktuátory presnejšie než hydraulické alebo pneumatické?
-Áno. Elektrické lineárne aktuátory poskytujú najvyššiu presnosť a programovateľnosť, vďaka čomu sú ideálne pre projekty automatizácie, ktoré vyžadujú spätnú väzbu.

Kde sa hydraulické aktuátory používajú najčastejšie?
-Najčastejšie sa používajú v aplikáciách s ťažkým nasadením, ako je stavebníctvo, letectvo a priemyselné lisy, kde je potrebná vysoká sila.

Kedy by som mal zvoliť pneumatický aktuátor namiesto elektrického?
-Vtedy, keď sú rýchlosť a nízke počiatočné náklady dôležitejšie než presnosť alebo programovateľnosť – napríklad pri balení alebo na montážnych linkách.

ZHRNUTIE

Všetky tri technológie majú v priemysle svoje miesto, no flexibilita elektrických lineárnych aktuátorov spolu so skutočnosťou, že ceny elektrických komponentov v priebehu rokov stabilne klesajú, z nich robia populárnejšiu voľbu než kedysi. To, ktoré typy aktuátorov sú pre vašu aplikáciu najvhodnejšie, závisí od pracovného prostredia. 

Veríme, že ste to považovali za rovnako informatívne a zaujímavé ako my, najmä ak máte projekty automatizácie, pri ktorých si vyberáte medzi hydraulickými, pneumatickými a elektrickými lineárnymi aktuátormi. Ak máte otázky alebo chcete naše produkty bližšie prebrať, neváhajte nás kontaktovať! Sme odborníci v tom, čo robíme, a radi vám pomôžeme.

sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123