工程車輛是機械工業的一個重要組成部分，在城市建設、交通運輸、能源開采、近海開發、農田水利和國防建設中都起著重要的作用，為現代化建設提供了*的施工機具和手段。然而隨著能源短缺和環境污染問題，部分發達國家宣布禁售燃油車，我國*也將全面禁售燃油車提上日程。

電動缸現已經具有高速、高效率、大功率、高可靠性、高集成性的特點，且維護成本不到液壓缸的十分之一。工程車在進行電作動改造后，可有效避免原有液壓缸因跑、冒、滴、漏、換級沖擊等造成的壽命、效率損失，提高工程車的壽命和能源利用率。

在工業4.0背景下，伺服電動缸因其閉環控制、高精度、高響應、高剛性的特點，更利于實現自動化和信息化的融合，工程車電作動系統將在后續工程機械領域中廣泛使用。

采用電動缸代替液壓缸的主要優勢有：

可靠性角度分析

液壓缸的系統組成較為復雜，其中包括液壓管路、液壓泵、液壓閥、缸體等，液壓缸的行程通過電磁閥接收到接近開關信號來控制，其位置鎖止是由鎖止閥控制，若液壓系統存在漏油，液壓缸的行程精度、位置保持精度下降。

電動缸系統構成相比于液壓缸簡單，電機與缸體集成在一起，再加上控制器與線纜，結構簡單緊湊；電動缸行程通過接近開關控制，高可靠性的接近開關控制電動缸伸縮，行程控制可靠；電動缸的伸出通過電動機轉動控制，電機的轉動通過控制器精確控制，使電動缸在任何行程內的位置都可停止并鎖緊（絲杠自鎖、電機抱閘），位置鎖止可靠。

測試性角度分析

液壓系統出現故障難以診斷是目前行業難題，主要是由于壓力測試點的選擇較為復雜，這也導致液壓系統的測試和維修困難。

電動缸測試性設計時，合理選擇測試的方式、方法，合理劃分產品單元并設置測試點，方便調試與維修。

維修性角度分析

液壓缸的維護分為密封件的檢查與維護、缸筒的檢查與維護、活塞桿/導向套的檢查與維護、緩沖閥的檢查與維護。

電動缸是將電機、減速器、齒輪減速箱、缸體一體化設計，在電動缸發生故障時容易進行故障隔離與故障排查。同時，由于集成性較高、零部件較少，故障率低，維修概率小，只用注入潤滑脂保養。

安全性角度分析

在日常工作中，液壓系統不時出現安全事故，輕者人員傷亡、重者有生命只憂，甚至導致工作場所的嚴重破壞。

對于電動缸而言，當電動缸運行時，驅動器檢測到電流大于設定值時，發出報警同時停止工作，并在驅動器數碼管顯示對應的報警信息，并將報警信息反饋給上位機。電動缸具有位置鎖定功能、限流功能，電動缸在運行過程中發生斷電的情況下，電動缸進行自鎖；在電動缸發生故障時開啟限流，保證負載及缸的安全性。

保障性角度分析

液壓缸中的液壓油粘度容易受外界溫度影響，當液壓缸處于低溫環境下時，液壓油粘度變大，液壓油分子間的間隙減小，從而導致液壓油摩擦力變大，液壓缸效率降低；液壓缸在砂塵工況下作動時，若砂塵進入到液壓系統內，會減小液壓閥門、液壓泵、液壓管路使用壽命。

電動缸主要組成為電機、減速器、缸體等等機械傳動機構，結構簡單緊湊，使用環境溫度的變化對電動缸運行影響小，通常電動缸的工作溫度范圍為-40~80攝氏度，電動缸在設計時選用滿足高低溫工作性能的電機、減速器、驅動器，其中結構件的潤滑采用適應高低溫潤滑脂，使電動缸具有良好的溫度適應性；電動缸安裝面采用橡膠或銅箔進行密封，推桿伸出端面采用斯特封防塵圈進行防水防塵處理，所以電動缸可在水中、砂塵工況下進行可靠作業。

從壽命維度分析

因電動缸所有動力、傳動、執行元件均為機械傳動結構，其壽命可通過L10壽命計算和動態額定負載進行預估，而液壓缸的壽命與環境溫度等外界條件關系較大，難以進行準確計算。經市場調研，液壓系統壽命一般使用時間為12000h，按照12小時工作制進行計算約為4年，而電動缸壽命可根據實際需要進行提前計算、設計，理論壽命＞液壓缸。但是，軸承作為電動缸的薄弱零部件，其平均*使用時間約為1000h，相比較液壓缸的閥門、管道、液壓油等元器件的*使用時間更低，故電動缸更適用于工作間隔更大的工程車，如汽車起重機、自卸車、推土機。

電動缸的選型

常規電動缸

一般常用電動缸結構形式為：直連式、折返式、直角式等，根據安裝空間的限制可選用不同結構形式的電動缸。

同步帶式電動缸

同步帶傳動式電動缸具有以下性能特點：1）傳動準確，工作時無滑動，具有恒定的傳動比；2）傳動平穩，具有緩沖、減振能力，噪音低；3）同步帶傳動效率高，可達0.98，節能效果明顯；4）速比范圍大，一般可達10（齒輪傳動電動缸考慮齒輪箱大小速比一般在1~1.5），線速度可達50mm/s，具有較大的功率傳遞范圍可達幾瓦到幾千瓦；5）可用于長距離傳動，同步帶傳動式電動缸傳動中心距大可達10m以上。

高頻電動缸

高頻電動缸采用螺旋機構通過缸筒限位轉化為直線運動，電動缸輸入軸轉動一圈電動缸可往返一個行程，具有高頻特性。高頻電動缸與柴油錘打樁機的動力輸出都是以曲柄連桿機構為模型，輸入軸帶動曲軸轉動一圈，負載可往返一個行程。高頻電動缸的動力輸入有所不同，高頻電動缸是通過電機帶動曲軸轉動使活塞（推桿）做往復運動。結合高頻電動缸性能特點以及打樁機功能，可將高頻電動缸應用于打樁機。

伸縮旋轉式電動缸

旋挖鉆機是一種綜合性的鉆機，它具有成孔速度快，污染少機動性強等特點。旋挖鉆機工作時鉆機動力裝置為鉆桿提供扭矩、加壓裝置為鉆桿提供壓力，鉆頭回轉破碎沿土，并將沿土裝入鉆頭內并將沿土外卸。伸縮旋轉式電動缸是一種既前后伸縮往返運動，同時能360°任意旋轉的電動缸。將伸縮旋轉式電動缸的推桿與鉆頭連接完成旋鉆的功能。

緩沖式電動缸

推土機前部裝有大型的金屬推土鏟，使用時推土產上方的液壓缸伸出放下推土鏟，向前鏟削并推送泥、沙及石塊等，推土鏟位置和角度可以調整。具有操作靈活、轉動方便等特點。推土機工作時推土鏟容易受到偏向載荷，從而會影響到作動器的壽命。緩沖式電動缸在啟動、沖擊等過程中的瞬間沖擊載荷作用降低，緩沖式電動缸運用在推土機上，作為舉升推土鏟的作動器，相比于液壓缸的使用壽命得到有效提高。