电动缸设计方案
引言：电动缸是将电机的旋转运动转换成直线运动的一种装置，实现高精度直线运动系列的全新革命性产品。作为一种由转动变成直线运动的装置，要实现这样的功能，可以有很多的设计方案，比较简单的齿轮齿条结构和液压、气压系统都能到达设计的目的，方案是多种多样的，最重要的是设计一个满足功能要求、结构简单、成本低、环保并且管理维护方便的机器。采用不同的结构有不同的优缺点。
随着工厂自动化的要求越来越高，电动缸应用越来越广。电动缸能够把电机的转到转化为直线运动，是一种高响应、长寿命的执行机构，目前在钢铁企业中已广泛用于原料码头、原料场、烧结厂、焦化厂、炼铁厂、炼钢厂等工作场所的卸料、卸煤、卸矿、卸灰、皮带运输机、除尘器种种设备上。和其他采用液压或气压作为驱动源的系统相比，电动缸直接由电机控制，不再需要油、气等中间媒介传递动力，可以避免因为漏油、漏气产生系统的误差，导致不准确、使用不方便，所以电动控制系统比液压系统具有更优越的控制性能，速度更快、承载能力更高、寿命更长。系统的控制性能不会受环境温度、易污染的液压阀和流体介质等因素影响。电机和伺服驱动器之间的连线也非常简单，不再需要液压系统中复杂的油泵、管路、冷却系统以及其他附属设施。与气缸相比，电动缸可以应用在那些不太适合使用高压空气的场合。与气缸所产生的轴向运动相比，螺纹的使用使运动有了更高的速度和力矩。在最新的电动伺服系统中，在控制速度、位置和扭矩时，可以对每个动作进行设定。这个特点使一个简单的“圆柱体”成为一个真正的自动化系统，具有体积小、性能优、便于维护等优点。电动缸也可以采用滚珠丝杠技术使系统具有更高的机械刚性、更长的使用寿命、更高的抗冲击能力。高效坚硬的滚珠丝杆适合做精确定位和长距离往复运动，适合大轴向载荷的往复运动，并能够获得更高的可靠性和更长的使用寿命。
电动缸有着独特的性能特点，相比于液压和气压系统有着明显的优越性。其优点主要体现在以下几个方面：
1.定位精确。如果采用伺服电机作为驱动机构，伺服控制系统精度非常高，它与高精度的传动件相配合可以使电动缸的控制精度大大的提高，实现0.01mm左右
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的精确定位。
2.传动效率高。采用滚珠丝杆副作为传动件实现直线的往复运动，减少运动时的摩擦，传动效率可达80%——90% ，比液压系统的传动效率高出约15% 3.运动响应快。 直线运动的速度范围达到55mm/s ,而液压缸只能达到35mm/s 4.承载能力范围广。可以实现从几十公斤到上百吨的承载范围
5.使用寿命长，如果采用滚珠丝杆等高精度传动件，减少摩擦的同时可以提高电动缸的使用寿命
6.结构紧凑，充分利用空间。电动缸是非标准件产品，可以按照使用的环境充分考虑空间而设计。
7.环境适用能力强。可以在低温、高温、干燥、风雨等恶劣环境下适用，不同液压和气压系统要充分考虑环境的因素。 电动缸的组成
电动缸的结构比较简单，主要包括驱动机构、减速装置、直线传动机构和辅助机构四大部分。 驱动电机类型：
直流电机、交流电机、步进电机、伺服电机等。 减速装置
一般齿轮减速、蜗轮蜗杆、行星齿轮轮、谐波减速 直线传动机构
梯形丝杆 滚珠丝杆 滚柱丝杆 滑动导轨
电动缸分类：电动缸在安装结构上可以分为直线式，折返式和垂直式三类。直线式是电动缸的电机与丝杆主轴安装位置在同一轴线上，折返式是电机安装位置与丝杆轴线平行。垂直式是电机轴线与丝杆轴线相垂直 电动缸设计问题的提出
电动缸驱动电机类型的选择？他们什么优缺点 选择什么样的减速装置、他们有什么优缺点 选择哪种直线传动机构？
当负载超过设计值时、、、采用什么过载保护措施？
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电动缸设计可能方案 方案一：
这是一种行星滚柱丝杠电动缸。由伺服电机输出转矩，经过带轮传动，带动丝杠的转动，采用了行星滚柱丝杠传动力方式，由螺母组件推动推杆的往复运动。行星滚柱丝杠这种传动方式是在主螺纹丝杠周围，行星布置安装了6-8个螺纹滚柱丝杠，这样将电机的旋转运动转换为丝杠或螺母的直线运动，与梯形丝杠、滚珠丝杠的传动方式有点相近，但不同点则是行星丝杠能够在极其艰苦的工作环境下承受重载上千个小时，这样就使得行星丝杠成为要求连续工作制应用场合的理想选择。超承载能力，行星滚柱丝杠为受力多线接触，接触面的增加，承载能力和刚性将大大提高。相同的负载比较滚珠丝杠节约1/3的空间
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方案分析
图1中A 为丝杠, B 为螺母, 其牙型为三角形, 牙型半角为45 度 , 线数相同。C 为滚柱,单线螺纹。为保证滚柱具有较高的承载能力和刚度, 其螺旋面磨出较大的接触半径图2。滚柱的螺旋角与螺母相同, 以保证滚柱在螺母内滚动时无轴向移动二滚柱的两端加工出轮齿G , 它与内齿轮H 相啮合, 确保滚子正常滚动。滚柱两轴端D 装人导向环E 内, 使滚柱沿圆周均匀分布.导向环由弹簧挡圈H定位, J 为油孔。
行星滚柱丝杠的特点： 1. 承载能力及刚度高
由于滚柱加工出较大的接触半径, 且所有的滚柱同时参与工作, 接触面积大, 因此承载能力及刚度比普通滚珠丝杠高。 2速度、加速度高
由于采用行星机构控制滚柱运动, 不需要滚动件的循环装置, 所以行星滚柱丝杠具有较高的移动速度和加速度。移动速度可高达60m/min , 角加速度达7000rad/s2, 且高速下的振动噪音小 3.可在恶劣环境下使用
采用滚珠丝杠, 当有杂质进人或润滑不良时, 丝杠将不能正常工作, 严重时将导致丝杠咬死，而行星滚柱丝杠中, 滚柱的滚动由其两端的轮齿驱动, 比较容易保证滚柱能够正常运动。 4. 拆卸方便
行星滚柱丝杠在拆卸时, 可不将滚柱拆下, 就可将螺母从丝杠上整体卸下, 使用方便。
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方案二
这是DDG-W系列电动缸的主要结构为： 制动电机通过联轴器、过载保护装置、减速齿轮箱与滚珠丝杆联结作旋转运动, 滚珠螺母与筒形推杆联结, 套在滚珠丝杠之上, 由于滚珠丝杆的正反转动, 使得滚珠螺母和筒形推杆作直线往复运动。该系列电动缸由于采用滚动螺旋付, 摩擦力小, 机械效率高, 节省电能, 相对的说结构就显得小巧。由于滚动螺旋付不能自锁, 所以采用了制动电机, 以防止停机时的逆转。制动电机是由电动机和电磁摩擦制动装置两部分构成。当电源接通以后, 制动器的电磁吸力克服弹簧作用力, 使摩擦部分脱离, 于是电机便开始转动。当电源切断, 电机旋转磁场和制动器的电磁吸力便同时消失。电磁铁在弹簧力的作用下便产生摩擦制动力矩, 电机在0.15s-0.5s极短的时间内停止转动。停止精度较高, 水平使用时, 一般为1—5mm。
方案分析
方案中的电机选择的是制动电机。电机输出的转矩先经过载保护装置再输入到减速箱中，过载保护能够在负载过重时保护电机减速箱等设备的安全。这个过载保护装置结构简单，主要的原理是在负载过重时，通过弹簧把联轴器2分开，起到过载保护的作用。在减速箱左边可以看到有一个手动转轴5，这个手动装置是为在停电或者电机无法正常工作时而设计的，可以通过手动的方法使滚珠丝杠继续工作。电位计的使用可以用于指示推杆的位置和控制推杆的动作，非常适用于机械自动化领域。方案采用了滚珠丝杠的传动方式。
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