电动缸替代液压缸的新型装载机设想

装载机主要用于土壤、砂石、煤炭等散装物料的装卸、推运以及施工等作业，其广泛应用于各类施工场所。当前，装载机的工作系统主要由液压泵、液压阀组、液压油及相关管路等组成，通过机械能和液压能的相互转变驱动液压油缸做伸缩运动，实现动臂的举升、下降，铲斗的翻转。提出一种电动缸替代液压缸的新型装载机设想，可以提高工作效率，并且更加节能环保。

在目前的技术领域中，亦有通过角度传感器及控制模块等实现电液比例控制，无论是传统液压系统还是电液比例控制系统，由于液压系统本身的特点，存在液压管路连接复杂、易产生漏油、系统安装不方便以及传动效率低造成的能源浪费等问题，同时，液压系统引起装载机整机振动大，控制精度不高，导致装载机可靠性降低，能耗增加，使用成本高。

1、铲斗 2、摇臂拉杆 3、铲斗伺服电动缸 4、动臂 5、动臂伺服电动缸 6、装载机机体 7、电控手柄 8、整车控制器 9、电池组 10、摇臂

电动缸替代液压缸的新型装载机，结构如上图所示，在现有装载机工作装置系统中以伺服电动缸替代液压油缸，电池组为电动缸供电，伺服电动缸包括行星滚柱丝杠和带动行星滚柱丝杠运转的伺服电机，伺服电机通过电缆接口连接电池组。伺服电机内部含有控制模块，控制模块与整车控制器连接，整车控制器连接有电比例控制式的电控手柄。行星滚柱丝杠上安装有位置传感器，位置传感器可将位置信号输入控制模块，便于整车控制器根据实际的工况精确控制伺服电机，不再需要外接角度传感器，控制方便的同时，集成度也更高，简化了安装结构。同时，电动缸外侧外置限位机构，安装在丝杠上的限位块，用于实现装载机行程的精准控制和双重保护的极限控制。

一个完整的电动缸应包括动力控制机构、位置反馈机构、执行机构。动力控制机构包括电机及电机控制系统。位置反馈机构包括与电机轴同轴设置的磁感应传感器，磁感应传感器的输出信号送入电机控制系统。执行机构包括转动组件和平移组件，转动组件包括轴承室、丝杠、设置在轴承室内的两个压力轴承，丝杠的一端设置有外螺纹，其另一端与齿轮副中的一个齿轮轴同轴固连，其中部圆周侧面上设置与丝杠轴心方向垂直的限位轴台。限位轴台设置在轴承室内，两个轴承分别设置在限位轴台的轴向两边。平移组件包括限位座、设置在限位座内的执行杆、可与丝杠组合成滚珠丝杠副或滑动丝杠副的法兰。如果执行杆的伸出端没有被限制转动，则需要在执行杆的圆周侧面设置两个外凸的限位块。同时，在限位座上设置可供两个限位块沿轴向滑动的两个限位槽，此时限位座还需要设置两个用于密闭限位槽的盖板，实现电动缸的行程保护。

整个驱动系统采用电比例控制式的电控手柄，通过总线信号传输实现伺服电动缸驱动和控制，使得系统效率提高，且系统在不提升时几乎不消耗能量。伺服电动缸具有工作行程与工作速度精确可控、可靠性高，不会产生漏油、系统安装方便的优点，采用行星滚柱丝杠进行运动转换，具有转换效率高、使用寿命长的优点。并且可以满足更大扭矩、更大推力的控制需求，运行噪音低，对环境无污染，制造成本低。伺服电动缸集成度高，方便整车安装，纯电控系统，对后续智能化、无人化、新能源装载机的研究也有重要的意义。