Hydraulische Stellantriebe vs. Elektrische Stellantriebe

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08/09/2022
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Dombor Schwimmendes Kugelventil
Quelle: Dombor 

Mechanische Geräte, sogenannte Aktoren, die Energie in Bewegung umwandeln. Hier bewirkt ein Steuerbefehl, dass sich ein physikalisches System bewegt und Kraft aufbringt, um die gestellte Aufgabe zu erfüllen. Je nach Energiezufuhr kann das Steuersignal manuell oder automatisch erfolgen.

Stellantriebe regeln Maschinen und ermöglichen die Bewegung von Teilen, einschließlich des Hebens, Befestigens, Blockierens und Auswerfens. Stellantriebe sind in der Regel wesentliche Komponenten in Industrie- und Fertigungsprozessen, wo sie Ventile, Schalter, Pumpen und Motoren in Gang setzen. Dombor-Ventil Modelle werden aus langlebigen Materialien hergestellt und gewährleisten höchste Qualitätskontrolle. Dieser Leitfaden hilft den Menschen über hydraulische Stellantriebe und elektrische Stellantriebe zu lernen.

Was ist ein hydraulischer Aktuator? 

Hydraulischer Aktuator
Quelle: Google 

Mit einem hydraulischen Stellantrieb kann die Druckenergie der Flüssigkeit in mechanische Energie umgewandelt werden. Der hydraulische Aktuator besteht aus einem Zylinder oder einem Flüssigkeitsmotor, der die hydraulische Energie nutzt, um mechanisch zu arbeiten. Als Ergebnis der mechanischen Bewegung wird eine rotierende, lineare oder oszillierende Bewegung erzeugt.

Die nach unten gerichtete Kammer des Stellantriebs ist mit der hydraulischen Vor- und Rücklaufleitung verbunden, durch die Hydraulikflüssigkeit in die nach unten gerichtete Kammer ein- und ausfließen kann. Die Bewegung des Kolbens wird über die Spindel auf den hydraulisch betätigtes Ventil. Das Ventil wird durch die Federkraft in der geschlossenen Stellung gehalten, wenn kein Flüssigkeitsdruck vorhanden ist. Der Druck in der nach unten gerichteten Kammer steigt, wenn Flüssigkeit zugeführt wird. 

Die Kraft, die durch diesen Druck auf den Boden des Kolbens erzeugt wird, ist das Gegenteil der Kraft, die durch die Feder angeregt wird. Der Kolben beginnt sich nach oben zu bewegen, wenn die hydraulische Kraft die Federkraft übersteigt. Die Feder wird zusammengedrückt, und das Ventil beginnt sich zu öffnen. Wenn Hydrauliköl aus dem Zylinder abläuft, sinkt die hydraulische Kraft unter die Federkraft, so dass der Kolben nach unten fährt und das Ventil schließt.

Was ist ein elektrischer Aktuator? 

Elektrischer Stellantrieb 1
Quelle: Google 

Ein elektrischer Aktuator ist eine Maschine, die eine Last oder eine Tätigkeit, die eine Kraft erfordert, wie z. B. das Befestigen, mit Hilfe eines Elektromotors zur Entwicklung der entscheidenden Kraft bewegen kann. Wenn sich die Spindel oder der Rotor dreht, erzeugt der Elektromotor eine Drehbewegung. Die Motorspindel ist über die Antriebswelle mit einer Gewindespindel verbunden, die sich in einer Kugelumlaufmutter dreht.

Die Kugelgewindemutter wird bei der Drehung der Spindel vorwärts oder rückwärts entlang der Spindel geschoben. Wenn sich der Motor im oder gegen den Uhrzeigersinn dreht, erzeugt eine hohle Kolbenstange, die mit der Kugelgewindemutter verbunden ist, eine lineare Bewegung aus dem oder in den linearen elektrisch betätigtes Ventil. Der elektrische Antrieb des Motors regelt die Drehgeschwindigkeit und sorgt so für Flexibilität. 

Der Linearantrieb kann so programmiert werden, dass er an eine bestimmte Stelle fährt, anhält und dann weiterfährt oder in den Ruhezustand zurückkehrt. Das Rückmeldesystem liefert Positionsdaten. Das Drehmoment, das erzeugt werden kann, und die Kraft, die durch den Aktuator ausgeübt werden kann, hängen von der Leistung des Motors ab. 

Hydraulischer Stellantrieb vs. Elektrischer Stellantrieb: Unterschiede

Zwischenflanschklappe 2
Quelle: Dombor 

Dieser Abschnitt soll helfen, die Unterschiede zwischen einem hydraulischen und einem elektrischen Antrieb zu verstehen. 

Komponenten 

Hydraulische Stellantriebe bestehen aus verschiedenen Komponenten, die den inneren Aufbau bestimmen. Die Teile umfassen einen Hydraulikdichtungeinen Schaft, einen Zylinder, einen Schaftanschluss, einen Kolben, eine Feder sowie eine Einlass- und eine Auslassöffnung. 

Die verschiedenen Komponenten eines elektrischen Stellantriebs sind der vordere oder hintere Gabelkopf, das Innenrohr, das Außenrohr, die Spindelkomponente, die Abstreiferdichtungskomponente, die Antriebsmutter, die Endschalter, der Sicherheitsanschlag, das Getriebe, das Motorgehäuse, der Gleichstrommotor und die Ausgangs- oder Rückmeldesensoren. 

Typen 

Hier ist ein weiterer Unterschied zwischen elektrischen und hydraulischen Stellantrieben hinsichtlich ihrer Typen.

  • Hydraulischer Aktuator

Informieren Sie sich über die verschiedenen Arten von Hydraulikzylindern: 

  • Einfachwirkender Hydraulikzylinder 

Die Wirkung des hydraulischen Drucks treibt die lineare Bewegung in eine einzige Richtung an. Wenn der hydraulische Druck aufhört, kann die Rückbewegung mechanisch durch eine interne Feder erfolgen, die durch die äußere mechanische Kraft ersetzt wird.

  • Doppelt wirkender Hydraulikzylinder 

Doppeltwirkende Hydraulikzylinder, die zu den Linearantrieben gehören, nutzen den hydraulischen Druck, um sich in beide Richtungen zu bewegen. Bei doppelt wirkenden Hydraulikventilzylindern ist der Kolbenhub deutlich länger als bei einfach wirkenden Zylindern.

  • Hydraulische Drehantriebe

Je nach dem auszuführenden Verfahren, ob es sich um eine kontinuierliche Drehung oder um eine Drehung um eine bestimmte Gradzahl handelt, können die hydraulischen Stellantriebe in verschiedenen Ausführungen ausgeführt werden, um eine kleine Drehung um einige Grad oder eine Drehung um 360 Grad auszuführen. 

  • Elektrischer Aktuator

Es gibt verschiedene Arten von elektrischen Stellantrieben: 

  • Elektrischer Drehabschneideantrieb

Das integrierte Normsignal wird durch diese Art von Aktoren unterstützt. Um das Ventil mechanisch zu betätigen und den automatischen Änderungsvorgang abzuschließen, wandeln sie die Signale in vergleichbare Winkelverschiebungen um.

  • Linearer elektrischer Abschneide-Aktuator 

Es gibt zwei verschiedene Stromversorgungsmodelle für diese Art von elektrischen Stellantrieben, darunter einphasige und dreiphasige Wechselstromversorgungen. Der neueste elektrische Stellantrieb wird durch das Steuersignal des Reglers erzeugt, um eine vorgegebene lineare Hin- und Herbewegung zu erreichen.

  • Intelligenter linearer elektrischer Stellantrieb

Es handelt sich um einen intelligenten linearen Aktuator mit linearem Ausgangsweg. Dieser Stellantrieb besteht aus hochwertigen, zuverlässigen Präzisionswerkstoffen und ist sicher und zuverlässig. Er hat eine breite Palette von Anwendungen und ist mit allen Arten von Kugelhähnen vergleichbar, einschließlich Absperrklappen und Steuerventile.

  • Elektrisch regelbarer Drehantrieb 

Diese Art von vollelektronischem Stellantrieb kann mit einer Wechselstromversorgung von 220 V betrieben werden. Er empfängt Eingangssignale von 4mA bis 20mA oder 1V bis 5V dc vom Bediener, System oder Regler. Er ist auch mit einem Servosystem zugänglich, und zusätzliche Servoverstärker sind nicht erforderlich. Der Controller des Eingangsteils akzeptiert heterogene und anspruchsvolle integrierte Schaltkreise und unterliegt dem Alterungsverhalten, nachdem er durch Gießen von Harz gehärtet wurde. 

  • SMC Elektrischer Stellantrieb

Diese elektrischen Stellantriebe bieten eine Reihe von Vorteilen, wie z. B. geregelte und vorhersehbare Beschleunigung und Geschwindigkeit. Es können mehrere Positionen mit hoher Präzision und Reproduzierbarkeit erreicht werden. Die Kräfte sind manchmal fast automatisch. Es gibt wenig bis keine infrastrukturellen Anforderungen und Energiekosten, wenn keine kondensierte Luft erforderlich ist. Diese Aktuatorentypen wurden mit Blick auf eine einfache Anwendung und Einrichtung entwickelt.

Bereitstellung von Kontrolle 

Wenn es um die Gegenüberstellung von elektrischen und hydraulischen Aktuatoren geht, schneidet der hydraulische Aktuator bei einfachen End-to-End-Positionsanwendungen gut ab. Komplexe Bewegungsprofile würden teurere servohydraulische Systeme erforderlich machen. Ein elektrischer Aktuator mit einem Servomotor ermöglicht eine unbegrenzte variable Steuerung von Position, Geschwindigkeit, Ausgangskraft und anderen Faktoren. Es ist möglich, Dinge nach Belieben zu ändern. Die Präzision und die Wiederholbarkeit sind im Vergleich zum hydraulischen System relativ besser. 

Betriebstemperatur 

Hydraulische Antriebssysteme sind relativ temperaturabhängig. Das Öl wird schwerer und bewegt sich bei Kälte langsamer, was zu einer trägen und ungleichmäßigen Leistung führt. Hohe Temperaturen, die durch Überhitzung oder die Umgebung verursacht werden, können dazu führen, dass sich das Öl verschlechtert oder die Dichtungen versagen. Zur Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur bei Kälte wird eine zusätzliche Tankheizung eingesetzt, und ein Wärmetauscher schützt vor Überhitzung.

Der Einbau eines der beiden Geräte erhöht die Kosten des Systems. Da sie so eingestellt werden können, dass sie bei einer bestimmten Temperatur für den erforderlichen Kraftaufwand arbeiten, sind elektrische Stellantriebe weniger temperaturabhängig. Elektrische Stellantriebe können mit einem Fett für hohe Temperaturen ausgestattet werden, um bei kalten Anwendungen schnell reagieren zu können. 

Fußabdruck 

Die Stellfläche eines Hydraulikzylinders ist dort, wo er eingesetzt wird, klein, aber das Hydraulikaggregat, das Öldruck und -durchfluss steuert, benötigt viel Bodenfläche. Darüber hinaus kann es notwendig sein, andere Teile wie Manometer, Wärmetauscher, Akkumulatoren und Kabel einzubauen. Mit seiner Mischung aus Stellantrieb, Kabeln, Antrieb, Motor und Gehäuse hat ein elektrischer Stellantrieb eine relativ kompakte Gesamtfläche. Der elektrische Servomechanismus nimmt nur einen Bruchteil der Fläche ein, die für den Hydraulikzylinder mit HPU benötigt wird. 

Hydraulische und elektrische Geschwindigkeit 

Die Bereitstellung hoher Kräfte kann sowohl für hydraulische als auch für elektrische Aktuatoren eine Herausforderung darstellen. Bei Hydraulikzylindern muss genügend Druckflüssigkeit im System vorhanden sein, um die Flüssigkeit in angemessener Zeit in den Zylinder zu pumpen, damit hohe Geschwindigkeiten bei großen Kräften erreicht werden können. Unter Umständen ist ein Expansionssystem erforderlich, um das Druckvolumen aufrechtzuerhalten.

Um eine hohe Kraft zu erzeugen, hängt ein elektrisches Antriebssystem von der Motordrehzahl, dem Drehmoment und den Schraubeneigenschaften ab. Die Geschwindigkeit wird jedoch durch den Drehzahlabfall begrenzt, der mit steigendem Drehmoment eintritt, wenn der Servomotor größer wird.

Positiv ist, dass der elektrische Aktuator, da er das gesamte Bewegungsprofil überwacht, nicht die gesamte Länge jedes Zyklus zu bewältigen hat. Da der Stellantrieb schnellere und kompetentere Bewegungen ausführen kann, ist er möglicherweise in der Lage, Spitzengeschwindigkeiten zu erreichen. Am besten ist es, Ventile zu kaufen, die mit Qualitätskontrollmaßnahmen hergestellt werden. 

Lebensdauer und Wartung 

Wenn sie angemessen gewartet werden, sind Hydraulikzylinder robuste Maschinen, die eine lange Lebensdauer haben. Die Wartung erfordert jedoch Zeit für das Team, den Stillstand der Maschine und neue Dichtungen, Schmiermittel und Filter. Es gibt keine Ausfallzeiten, da keine Wartung erforderlich ist, wenn der elektrische Linearantrieb für die Anwendung richtig dimensioniert ist. Ausgehend von einer genauen Berechnung der Lebensdauer des Aktuators kann die Wahl einer geeigneten elektrischen Stange getroffen werden.

Auswahl von hydraulischen und elektrischen Stellantrieben

Regelventil
Quelle: Google

Jeder Aktuator erzeugt auf irgendeine Weise Bewegung aus gespeicherter Energie, aber wie gut er diese Energie verwalten und in Arbeit umsetzen kann, ist unterschiedlich. Die Kenntnis der Spezifikationen der Arbeitsumgebung des Aktuators und der Erwartungen kann dabei helfen, den geeigneten Aktuator für die gewählte Anwendung zu bestimmen. Beide Aktuatoren dienen einem breiten Spektrum von Anwendungen in verschiedenen Branchen

Wählen Sie hydraulische Stellantriebe: 

Hier sind die Anwendungen von hydraulischen Stellantrieben: 

  • Sie werden in Anwendungen eingesetzt, die auf hoher Kraft basieren.
  • Diese Aktuatoren werden für verschiedene Anwendungen eingesetzt, z. B. für Kranantriebe, selbstfahrende Kräne, Winden, Bagger, Radmotoren in martialischen Automobilen, Rührwerksantriebe, Zuführungsantriebe usw. 
  • Sie werden vor allem in Walzwerken, Tretmühlen, Brennöfen, Mischern, Trommelantrieben, Schreddern für Kraftfahrzeuge, Reifen, Bohrgeräten, Rasentrimmern, Grabenfräsen usw. eingesetzt. 
  • Er kann als Sensor verwendet werden. 
  • Regulierung der Geschwindigkeit im geschlossenen Kreislauf
  • Sehr genaue Positionierung für massive Lasten
  • Hydraulische Bremse 
  • Hydraulischer Wagenheber
  • Hydraulischer Zylinder 

Wählen Sie hydraulische Stellantriebe: 

Elektrische Stellantriebe sind in einem breiten Spektrum industrieller Anwendungen zu finden, die im Folgenden aufgeführt sind: 

  • Diese finden sich im Automobilsektor bei fahrerlosen Fahrzeugen, beim Dispensieren und bei der Wahl von Kombinationsverfahren wie Kleben, Schweißen und Nieten. 
  • Die Herstellung von PET-Flaschen, Verpackungs- und Etikettieranlagen und Roboteranwendungen wie Melkroboter sind allesamt Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie. 
  • Sie werden in großem Umfang in der Verpackungsindustrie und im Materialtransport für Aufgaben wie Servopressen und Spannen eingesetzt. 
  • Ihre Anwendung in der Elektronik, der Robotik, der elektronischen Montage, den Werkzeugmaschinen sowie in vielen anderen Industriebereichen wird durch ihre Präzision, Flexibilität und ihre günstigen Betriebskosten ermöglicht.

Schlussfolgerung

Die industrielle Arbeitsumgebung bestimmt, ob ein elektrischer oder ein hydraulischer Stellantrieb für die gewünschten Anwendungen ideal ist. In Reinräumen sind elektrische Stellantriebe die einzige praktische Alternative. In stark beanspruchten Außenbereichen sind hydraulische Stellantriebe weit verbreitet. Die Leistung, die jeder Antrieb bewältigen kann, macht den Großteil der Unterschiede aus.

Wenn Sie hydraulisch betätigte Ventile oder elektrisch betätigte Ventile in großen Mengen bestellen möchten, ist ein zuverlässiger Ventilhersteller die beste Wahl. So, Kontakt zu Dombor um Ventile für Ihren geschäftlichen Bedarf zu erschwinglichen Preisen zu erwerben.

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