伺服油缸 · 电液一体缸 · 电动缸

液压/伺服执行器

伺服执行器把控制器的指令变成活塞杆的直线位移或输出轴的转角。要几百千牛推力、几百赫兹振动,多用阀控伺服油缸;几千牛到几十千牛、讲究洁净和节能,多用电动缸;电液一体缸介于两者之间。

帮设备设计和采购人员在阀控伺服油缸、电液一体缸和电动缸之间做取舍,并把推拉力、行程、速度、反馈和油液条件写进订货要求;伺服驱动器和液压增压器另有专页。

液压/伺服执行器应用场景
示意图:缸体上方装有阀块、接多路液压软管的油缸,活塞杆经杆端耳环铰接,推动机床上的摆臂。

一根缸,加上让它“听指令”的阀或电机和反馈

产品作用

伺服执行器是闭环运动控制里真正出力的那一环:控制器给出位置、速度或力的指令,执行器带着负载走到位,同时把实际位置或受力回传。Moog 把电液伺服执行系统拆成六个部分:控制电子、伺服放大器、液压动力源、伺服阀、液压缸和反馈传感器[1]。电动缸用伺服电机加丝杠替代阀和液压源,Festo ESBF 就是这种结构,丝杠把电机的旋转变成活塞杆的直线运动[6]。用在钢厂、压力机和试验台上时,同一个名字可能指整套带阀块和传感器的伺服缸,也可能只指缸体本身,询价时要写明交付范围。

工作原理

阀控伺服油缸里,伺服放大器把“指令减反馈”的差值放大成小功率电信号,伺服阀按这个信号调节进出油缸的油量,活塞带负载移动,位移传感器再把实际位置送回放大器,误差趋近于零时阀口关小[1]。电液一体缸(Moog 称 EAS)取消了阀:伺服电机直接驱动内齿轮泵,泵与油缸直连,电机的转速和转向决定活塞的速度和方向,系统闭式循环,自带补油容积,不需要油箱和外接泵站[4]。电动缸则由伺服电机经丝杠驱动活塞杆,导程决定每转走多少毫米,也就决定了同一台电机能给出多大推力和多高速度[6]。

缸体、密封、反馈三样共用,动力端分阀和电机两路

前四项是油缸和电动缸都有的骨架;伺服阀只出现在阀控伺服油缸上,伺服电机出现在电动缸和电液一体缸上。Moog C086A3 试验缸把伺服阀、位置传感器和载荷传感器都做成订货代码里的可选项[2],恒立 HLSS 也把位移传感器、载荷传感器、阀板和球铰列为可选或定制项[3]。

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部件作用材料与配置
缸筒承受油压或丝杠推力的外壳,并为活塞和活塞杆导向。Festo ESBF 的缸筒上开有压力补偿孔,用来平衡内外气压、防止吸入异物;需要冲洗时可在该口接气密封[6]。钢号、内孔加工和表面处理按所选型号的厂家图纸执行;Festo ESBF 另有高耐腐蚀派生型(R3)可选[6]。
活塞/活塞杆总成把油压或丝杠推力变成活塞杆的直线运动,并通过杆端螺纹或耳环带动负载。Moog C086A3 在活塞和杆端导向处装低摩擦导向带[2];恒立 HLSS 在端盖上设多个油腔,用静压油膜让活塞杆浮在端盖中心,侧向力由油腔压差平衡[3];Festo ESBF 的活塞杆带防转结构和滑动轴承导向[6]。活塞杆钢号与镀层随型号图纸;ESBF 规格 32 的杆端为 M10×1.25 外螺纹或 M6 内螺纹,规格 100 为 M20×1.5 或 M12[6]。
密封件静密封防外漏,动密封隔开两腔,防尘圈把污物挡在活塞杆外。Moog C086A3 用带挡圈的不对称双唇活塞密封、H 形防尘圈和 O 形圈[2]。电动缸在多尘或潮湿场合可加波纹管组件保护活塞杆、密封和轴承[6]。Moog C086A3:O 形圈为 90 邵氏硬度丁腈橡胶(Buna-N),防尘圈为聚氨酯[2];其他型号按油液种类和油温选密封材料。
位置传感器测出活塞杆实际位置,供闭环控制使用;试验类执行器还会在杆端加载荷传感器做力闭环。Moog C086A3 的位置传感器内置、与缸同轴、非接触,标配模拟电压输出,可选 SSI,重复精度 ≤±10 µm,非线性 ≤±0.01% F.S.;载荷传感器为双桥,精度 ≤0.1% F.S.[2]。恒立 HLSS 标配内置位移传感器,可选磁致伸缩式或 LVDT[3]。磁致伸缩或 LVDT 等非接触式传感元件,随缸内置;Festo ESBF 只在缸体 T 型槽上装接近开关做位置感测[6]。
伺服阀阀控伺服油缸的“油门”:按放大器送来的电信号控制流向油缸两腔的流量。Moog C086A3 的阀块可直接安装一只 G761 伺服阀,安装面为 S04 型(ISO 10372-004-04-0-92),按速度需要在 3.78、9.46、18.9、37.8、62.4 L/min 五档额定流量中选择[2]。随阀型号供货;C086A3 订货代码 1~5 依次对应 G761-3001 至 G761-3005[2]。
伺服电机电动缸和电液一体缸的动力源。电动缸里电机经丝杠推动活塞杆,Festo ESBF 可轴向或平行安装电机,也可配第三方电机[5];电液一体缸里电机驱动内齿轮泵,Moog Compact EAS 由电机转速和转向直接控制活塞运动[4]。带编码器的伺服电机;Moog 电动线性伺服执行器采用绝对值编码器[7],Festo 为 ESBF 匹配的 EMMT、EMMS 电机可带或不带抱闸[6]。

同叫伺服执行器,Festo、Moog、恒立样本里的十一项数据

下表每一项都落到具体型号上。电动缸 ESBF 最大 17 kN,Moog C086A3 和恒立 HLSS 都到 1,500 kN 量级,所以先定类型,再按型号表取值。

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参数资料与范围选型含义
工作压力(液压型)Moog C086A3:额定工作压力 3,000 psi(样本标注 210 bar),表列推拉力均按此压力计算[2];恒立 HLSS:工作压力最高 32 MPa[3]。电动缸无此项。按现场泵站或液压源的实际供油压力定;压力决定同一缸径能出多大力,也决定密封和管接头的等级。
行程Moog C086A3:按英寸整数订货,3 英寸到 15 英尺以上,超过 60 英寸需与 Moog 商定[2];Festo ESBF:规格 32/40 为 30~800 mm,规格 50 为 30~1,000 mm,规格 63 为 30~1,200 mm,规格 80/100 为 30~1,500 mm[6]。按负载实际要走的距离加两端余量定;恒立 HLSS 的标称行程包含两端缓冲[3]。Festo 注明电缸进给力随行程变化,长行程要按曲线取值[6]。
推力 / 拉力Moog C086A3-34(缸径 101.6 mm、杆径 63.5 mm):压缩 167.7 kN,拉伸 102.2 kN;整个系列压缩力 41.9~1,509.2 kN[2]。Festo ESBF:最大输出力 17 kN(规格 100,导程 5 或 20 mm)[6]。恒立 HLSS:额定出力最高 1,500 kN,可定制更高[3]。按负载、加速度和摩擦算出推、拉两个方向的最大力,再留余量。单出杆油缸拉力小于推力,差值来自活塞杆截面积。
定位精度整机定位精度由传感器、控制回路和机械连接共同决定,样本多给传感器级指标:Moog C086A3 位置传感器非线性 ≤±0.01% F.S.[2]。按工艺允许的位置误差提出,并写明在什么负载、速度和温度下测;传感器非线性按满量程计,行程越长,绝对误差越大。
重复精度Festo ESBF 滚珠丝杠型:±0.01 mm(规格 63 为 ±0.015 mm),滑动丝杠型 ±0.05 mm[6];Moog C086A3 位置传感器重复精度 ≤±10 µm[2]。电动缸看丝杠类型:滚珠丝杠的重复精度和速度都高于滑动丝杠;Festo 的滑动丝杠终生润滑,免维护。
工作温度Moog C086A3:液压油温 24~57 °C[2];Festo ESBF:环境温度滚珠丝杠型 0~+60 °C,滑动丝杠型 0~+50 °C,储存 −20~+60 °C[6]。液压型看油温,电动缸看环境温度和电机温升;超出样本范围时改选密封、油液或加冷却。
电源 / 驱动供电按伺服阀放大器、传感器和伺服驱动器各自的铭牌电压配置;Moog Compact EAS 选配的伺服变频器、进线滤波器和制动电阻随订单列出[4]。电动缸和电液一体缸的主功率取自伺服驱动器,阀控油缸的主功率取自泵站,两者配电方案差别很大。
指令与反馈接口Moog C086A3 位置传感器标配模拟电压输出,可选 SSI[2];Moog Compact EAS 的伺服变频器可选模拟量、CANopen、以太网等接口卡[4]。按上位控制器的接口定,阀控型还要与伺服阀线圈规格匹配。
防护等级Festo ESBF:标准型 IP40,S1 派生型 IP65(IEC 60529)[6];Moog C086A3 标准电气插头的配插件为 IP65[2]。按安装处的粉尘、冲洗水和油雾定;电动缸在潮湿场合要配密封派生型或波纹管组件。
材料(缸体与活塞杆)缸体和活塞杆的钢号、镀层由型号图纸给出;Festo ESBF 另提供 R3 高耐腐蚀派生型和用于锂电池工厂的 F1A 派生型(主要元件不含铜、锌、镍)[6]。按介质腐蚀性、冲洗方式和行业限制(如锂电车间的铜锌镍禁用)提出,写进技术协议。
重量Festo ESBF 滚珠丝杠型按“基本重量 + 每 10 mm 行程附加重量”计算:规格 32 为 781 g + 33 g/10 mm,规格 100 为 11,123 g + 193 g/10 mm[6];例如 ESBF-BS-100、行程 500 mm 约 20.8 kg(不含电机)。按行程和规格计算,再加电机与安装件;Festo 要求安装件的承载力大于最大负载,并把活塞杆和电机的重量计入[6]。

阀控油缸、电液一体缸、电动缸:动力从哪里来

三种执行器都能做闭环位置控制,区别在动力怎么送到活塞上。现场有没有泵站、有没有洁净要求,往往先决定了路线。

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路线动力链样本实例适合的场合
阀控伺服油缸泵站供压力油,伺服阀按电信号节流,油缸出力,位置传感器回传[1]Moog C086A3 单出杆试验缸;恒立 HLSS 静压支承伺服作动器[2][3]大推力、高频响:结构疲劳试验、钢厂连铸结晶器振动、汽车与轨道试验[3]
电液一体缸伺服电机驱动内齿轮泵,泵与油缸直连,无换向阀、无油箱[4]Moog Compact EAS,五个尺寸,直线式和直角式两种布置[4]要液压的力密度,又不想设集中泵站的单轴设备
电动缸伺服电机经滚珠丝杠或滑动丝杠推动活塞杆[6]Festo ESBF(17 kN 以内);Moog 电动线性伺服执行器[6][7]中小推力、要求洁净或节能的自动化线,如食品、锂电生产设备[5]

伺服油缸:缸径定力,伺服阀流量定速度

油缸出力等于压力乘有效面积。Moog C086A3-34 缸径 101.6 mm、活塞面积 8,107 mm²,按 3,000 psi 计算压缩力 167.7 kN;杆侧面积扣掉 63.5 mm 杆径后只剩 4,940 mm²,拉力降到 102.2 kN[2]。负载需要双向等力时,可选双出杆结构,恒立 HLSS 即采用双出杆液压缸[3]。

速度由伺服阀流量和活塞面积决定。C086A3 阀块配 G761 伺服阀,额定流量从 3.78 L/min 到 62.4 L/min 分五档;Moog 建议按负载需要的速度和响应选阀,避免过大或过小[2]。

伺服阀对油液清洁度敏感。C086A3 要求按 DIN 51524 第 1~3 部分的 ISO VG 32 或 46 液压油,清洁度 ISO 4406 15/14/11(NAS 5)[2]。

电动缸:同一规格换导程,力和速度此消彼长

Festo ESBF 每个规格提供三种丝杠导程。规格 50 的滚珠丝杠型在导程 5、10、20 mm 时,最大输出力分别为 5、5、4.5 kN,最大速度分别为 0.3、0.6、1.2 m/s;滑动丝杠型最大 1.6 kN,速度只有 0.05 m/s[6]。Festo 同时注明可用进给力随行程变化,并影响使用寿命[6]。

Moog 电动线性伺服执行器也是同样的规律:Standard 系列 Size 5 在导程 5 mm 时连续堵转力 27.8 kN、最高速度 146 mm/s,换成 10 mm 导程后为 13.9 kN、291 mm/s[7]。

电液一体缸的力和速度同样由一张表对应:Moog Compact EAS 的 Size 40 在 25 kN 档速度为 1,600 mm/s,在 500 kN 档为 100 mm/s[4]。选型时把工艺节拍要求的速度和最大负载力同时代入这类表格,两项都满足的档位才可用。

振动和疲劳试验:低摩擦是第一指标

做材料、结构或整车试验时,执行器要在很高频率下跟随指令,密封摩擦会直接变成波形失真。恒立 HLSS 用液体静压支承代替接触式导向:端盖内圆周均布多个矩形油腔,压力油经液阻器在微小间隙中形成油膜,活塞杆浮在端盖中心;侧向力使间隙变化时,各油腔压力随之改变并产生平衡反力[3]。

恒立样本列出的 HLSS 能力为:工作频率最高 400 Hz,速度最高 4 m/s,工作压力最高 32 MPa,额定出力最高 1,500 kN,抗侧向力最高为额定出力的 30%[3]。Moog C086A3 走另一条路,用低摩擦导向带和双唇密封,并在杆端加双桥载荷传感器做力闭环[2]。

写技术协议时一次讲清的内容

Moog C086A3 的订货代码依次是力级、安装方式、行程、位置传感器、伺服阀、杆端配置和油口形式[2];恒立 HLSS 的订货号依次是结构、出力、压力、杆径、行程、位移传感器、载荷传感器、阀板和球铰[3]。按这些项目逐一给出要求,报价才可比。

Moog Compact EAS 的基本供货包括电机、泵、油缸、补偿油箱、阀、压力开关、压力传感器,并已灌注 PF-700 油液;该产品只允许使用 PF-700。样本把随附的防漂移功能注明为不是安全元件,需要停机保持负载的设备要另设安全措施[4]。

下表是签合同前向供货方索取的资料,到货后据此验收。

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资料用途
推拉力、速度与行程对应表(含计算压力或导程)核对工况点是否落在可用范围内
外形与安装尺寸图、杆端螺纹、安装件承载力校核机架和铰点,安装件承载力须大于最大负载[6]
位置传感器与载荷传感器型号、输出信号、精度报告与控制器接口和精度要求逐项对照
伺服阀型号与额定流量(阀控型)或电机与驱动器型号(电动型)配泵站或配电,备件统一
油液牌号、清洁度要求和工作温度范围泵站过滤和换油按此设计
防护等级、耐腐蚀等级及适用的派生型说明对照安装环境和行业限制

关联的应用系统与部件

以下入口来自产品关系,用于继续查阅;具体机型的装配和兼容性仍需对应型号资料。

应用系统

关联部件

资料来源与适用范围

核对日期:2026-10-17。页面数据来自 Moog、恒立液压和 Festo 官网公开的产品页与样本,均注明型号和版本;表中数值只适用于对应型号,其他品牌按其样本另取。

  1. Moog:Electrohydraulic Actuation(电液伺服执行技术)电液伺服执行系统的六个组成部分及各自作用,用于定义和工作原理。
  2. Moog Hydraulic Test Actuator – Single-Ended 样本(C086A3,Rev. C,2026 年 5 月)第 3~5 页力级、缸径杆径、压力、密封、油液与温度;第 12~13 页伺服阀流量、安装方式、位置与载荷传感器、订货代码。
  3. 恒立液压:HLSS 系列双出杆静压支承伺服作动器样本(2024)静压支承原理、产品优势中的频率、速度、压力、出力和抗侧向力,应用领域与订货号结构。
  4. Moog Compact Electrohydrostatic Actuation System 样本(Rev. C,2023 年 2 月)第 3~5 页结构原理、供货范围、PF-700 油液要求、防漂移说明、各尺寸力与速度对应表。
  5. Festo:有杆电缸 ESBF 产品页(中文)系列概述:六个规格、最大进给力 17 kN、最大速度 1.35 m/s、IP65 与 CRC3 选项、电机安装方式。
  6. Festo:有杆电缸 ESBF,丝杠驱动 样本(中文,2024/08)第 2~9 页结构、型号代码、各规格导程对应的力与速度、重复精度、行程、重量计算、环境温度与防护等级,安装件承载要求。
  7. Moog Electric Linear Servoactuators 样本(Rev. A,2009)第 3 页 Standard 系列各尺寸、导程对应的连续力与速度,绝对值编码器;该样本属 Moog 旧型号资料。

液压/伺服执行器相关厂家

比较厂家官网列出的产品系列,在本页查看资料、准备采购需求。

0 家 · 产品来源可查

采购需求由 CNFX 接收处理。厂家认领标识与产品资料来源分别展示;具体型号、供货及交期以双方确认为准。

常见问题

厂里没有液压站,大推力的伺服动作还能用液压方案吗?

可以考虑电液一体缸。Moog Compact EAS 由伺服电机直接驱动泵和油缸,闭式循环,自带补油容积,现场只需供电(来源4)。它的速度与推力按尺寸成表对应,先把工况点代进去看是否落在表内。

电动缸的导程选大还是选小?

导程大,速度高、推力低;导程小则相反。以 Festo ESBF 规格 50 为例,导程 5 mm 时最大 0.3 m/s,导程 20 mm 时可到 1.2 m/s,最大输出力从 5 kN 降到 4.5 kN(来源6)。先用节拍算出需要的速度,再挑能满足推力的最大导程。

伺服油缸对液压油有什么要求?

伺服阀间隙小,对颗粒污染敏感。Moog C086A3 样本要求 ISO VG 32 或 46 液压油,清洁度 ISO 4406 15/14/11(NAS 5),油温 24~57 °C(来源2)。泵站过滤精度要按这个等级配。

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