Электрический цилиндр также известный как промышленный линейный привод, является одним из решений для линейного перемещения, требующих высокоскоростного привода с большим усилием. При проектировании электрического цилиндра для прессовочного станка учитывается несколько ключевых факторов, включая требования к усилию, длину хода, скорость, точность и управление. Ниже приведено пошаговое руководство по проектированию электрического цилиндра для прессования:
1. Определение требований к приложению
Усилие (кН или фунты): Определите максимальное требуемое усилие прижима.
Длина хода (мм или дюймы): насколько должен выдвигаться/втягиваться цилиндр.
Скорость (мм/с или дюйм/с): Желаемая линейная скорость во время работы.
Рабочий цикл: Непрерывная или прерывистая работа.
Точность (мм или дюймы): Требуемая точность позиционирования (например, ±0,01мм).
Окружающая среда: температура, пыль, влажность и т.д.
2. Выберите тип электрического цилиндра
Электрические цилиндры бывают различных конфигураций:
Шариковый винт с приводом: Высокая точность, большое усилие, умеренная скорость.
Привод от ходового винта: более низкая стоимость, более низкая эффективность, подходит для более легких нагрузок.
Ременный привод: Высокая скорость, меньшее усилие.
Линейный двигатель: Сверхвысокая скорость и точность, дорогой.
Для прессующих машин, электрические цилиндры с шариковым винтовым приводом широко используются из-за их высокой силы и точности.
Серводвигатель: Высокая точность, динамическое управление, идеально подходит для прессования.
Шаговый двигатель: Более низкая стоимость, подходит для более простых применений с разомкнутым контуром управления.
Двигатель переменного/постоянного тока с энкодером: Для основного управления скоростью/ положением.
Основные параметры двигателя:
Крутящий момент (Нм или фунт-дюйм) - должен соответствовать требованиям к усилию.
Частота вращения (об/мин) - Должна соответствовать требуемой линейной скорости.
Мощность (кВт или л.с.) - зависит от силы и скорости вращения.
Расчет усилия:
F=2π&раз; Крутящий момент двигателя&раз;КПД/Ход винта
Где:
F= Линейное усилие (N)
Ход винта = Расстояние, пройденное за один оборот (мм/об)
Эффективность (~90% для шариковых винтов)
4. Соображения по механической конструкции
Рама и корпус: Должны выдерживать усилие прижатия без прогиба.
Направляющие: Линейные подшипники или профильные направляющие для плавного перемещения.
Концевые упоры: механические ограничения для защиты от перегрузки.
Соединения и монтаж: Обеспечьте правильную центровку между двигателем и винтом.
5. Система управления
ПЛК или контроллер движения: для автоматизированных циклов прессования.
Обратная связь по усилию и положению: Тензодатчики или датчики давления для управления по замкнутому контуру.
Интерфейс HMI: Для ввода данных оператором и мониторинга.
Пример Последовательности нажатия:
Быстрый подход (высокая скорость, малое усилие).
Нажатие (контролируемая сила/скорость).
Время выдержки (удерживающая сила).
Втягивать.
6. Функции безопасности
Защита от перегрузки: Ограничения крутящего момента в сервоприводах.
Аварийная остановка: отключение питания в случае неисправности.
Механические тормоза: предотвращают движение назад в вертикальном положении.
7. Пример расчета
Сценарий:
Требуемое усилие: 10 кН
Длина хода: 200 мм
Скорость: 50 мм/с
Ход шарикового винта: 10 мм/об
Требуемая точность позиционирования: ± 0,02 мм
Шаги:
Расчет крутящего момента двигателя:
Крутящий момент=F×Опережение/2π×Эффективность=10 000Н×0,01м/2π×0,9≈17,7Нм(Необходимо добавить 20-30% запаса прочности и, как правило, ~22 Нм.)
Частота вращения двигателя:
Об/мин = Линейная скорость (мм/с)&умножить; 60/Шаг (мм/об) =50&умножить; 60/10=300 об/мин= Шаг (мм/об) Линейная скорость (мм/с)&умножить; 60=1050&умножить;60=300 об/минВыбор двигателя:
Серводвигатель с ≥ крутящий момент 22 Нм и ≥300 оборотов В минуту (например ,, 400 Вт-750 Вт серводвигатель с коробкой передач при необходимости).
8. Преимущества электрических цилиндров в прессующих машинах
Точное управление усилием и положением (по сравнению с гидравлическим/пневматическим).
Энергоэффективный (не требуется постоянное давление жидкости).
Чистота и низкие затраты на техническое обслуживание (отсутствие утечек масла или воздушных компрессоров).
Программируемый (гибкие профили пресса).
9. Потенциальные проблемы
Первоначальная стоимость выше, чем у гидравлических/пневматических систем.
Выделение тепла в циклах с высокой нагрузкой (может потребоваться охлаждение).
Ограниченное усилие по сравнению с большими гидравлическими системами.
Вывод
Один электрический цилиндр для прессующей машины должен быть разработан на основе:
требования к силе, скорости и удару.
• Требуется точность и контроль.
• Правильный выбор двигателя и винта.
Интеграция с системами безопасности и обратной связи.
Для применения в тяжелых условиях (например, при нагрузке >50 кН) предпочтительнее использовать гидравлические системы, но электрические цилиндры превосходно справляются с прецизионным прессованием (например, при сборке электроники, производстве медицинских изделий).
