Actuators - What is an Actuator?

اصول محرک های خطی

محرک مکانیسمی است که انرژی را به حرکت تبدیل می کند و باعث ایجاد نیروی مکانیکی برای حرکت حرکت می شود. این کار با استفاده از انرژی ورودی و ترجمه آن به حرکت خطی یا دوار کار می کند و آن را به یک مؤلفه اصلی در ماشین آلات تبدیل می کند.

محرک ها بخش اساسی زندگی ما هستند و وسیله ای گسترده هستند که به هر جنبه ای از وجود شما راه می یابند و اهمیت آن در دنیای مدرن قابل تخمین نیست. در حقیقت ، محرک ها پس از تأمین منبع انرژی الکتریکی ، کلید اصلی حرکت تقریباً هر دستگاه هستند.

بیایید در مورد انواع اصلی محرک ها و کاربردهای مختلف آنها در صنایع بیاموزیم و درک کنیم که چگونه محرک ها عملکرد می کنند ، چگونه به آنها وصل می شوید و کارها را جابجا می کنید.

محرک چیست

محرک بخشی از هر دستگاهی است که به آن اجازه می دهد حرکت ایجاد کند. درست مانند عضلات موجود در بدن انسان به پاها ، بازوها ، انگشتان و سایر قسمت ها اجازه حرکت می دهد ، محرک مؤلفه ای است که حرکت در دستگاه های مکانیکی را امکان پذیر می کند.

این کار را با تبدیل انرژی و سیگنال های ورودی به یک نیروی مکانیکی انجام می دهد. این نیروی ورودی می تواند برقی ، پنوماتیک (هوا) یا هیدرولیک (آب) باشد ، در حالی که حرکت خروجی می تواند چرخشی یا خطی باشد.

محرک های خطی در همه چیز اطراف ما وجود دارند ، از سیستم های کنترل دسترسی در درهای ما گرفته تا روبات ها که وزنه برداری سنگین را در انبار محلی انجام می دهند. حتی تلفن های همراه ما دارای محرک هایی برای ایجاد ارتعاشات در هنگام خاموش شدن هستند.

انواع مختلف محرک

محرک های برقی موتور محور هستند و تمایل دارند عملکردهای دیگر مدار را تحریک کنند. آنها با استفاده از یک جریان الکتریکی و به طور معمول در سیستم های کنترل استفاده می شوند. این نوع محرک های خطی مزایای بی شماری را به همراه دارند: ساخت یا استفاده از آنها ساده است ، حداقل نویز را تحمل می کنند و هزینه و کارآیی انرژی دارند. پایین آمدن آنها این است که آنها برای بارهای سنگین سرعت کم و نامناسب دارند.

محرک های هیدرولیکیاز طرف دیگر ، می تواند بار بیش از 10 کیلونوتون را تحمل کند. یک محرک هیدرولیک معمولی یک محرک پیستون مانند است که از سیلندر ، پیستون و بهار تشکیل شده است. همچنین نیاز به تأمین هیدرولیک و خط بازگشت و ساقه دارد. آنها می توانند برنامه های پر کار را انجام دهند و ضمن حفظ همان قدرت ، نیازی به قرار گرفتن در نزدیکی پمپ ها و موتورهای خود ندارند. با این حال ، آنها دارای معایبی هستند که می توانند مایعات نشت کنند ، که می تواند برای آنها کارآیی داشته باشد و باعث آسیب احتمالی شود. آنها همچنین به قطعات مختلف جانبی مانند دریچه های رهاسازی ، شیلنگ ها ، مخازن و تنظیم کننده احتیاج دارند.

محرک های پنوماتیک از نظر قابلیت در جایی بین برق و هیدرولیک بنشینید و می تواند بارهای کوچک تا بزرگ را تحمل کند. محرک های پنوماتیک از هوا یا گاز فشرده شده برای حرکت پیستون در امتداد یک سیلندر توخالی و ایجاد فشار برای حرکت بار استفاده می کنند. محرک های پنوماتیک به طور کلی به دلیل حرکت سریع که ایجاد می کنند مورد ستایش قرار می گیرند اما مانند محرک های هیدرولیک ، به قطعات مکمل مانند دریچه ها ، لوله ها و کمپرسور نیاز دارند.

انتخاب محرک

انتخاب محرک خطی راست نیاز به بررسی دقیق دارد زیرا هیچ مدل یک اندازه ای با اندازه وجود ندارد و نوع محرک-پنوماتیک خطی ، دوار برقی ، پنوماتیک دوار و غیره-به صنعت و کاربرد بستگی دارد.

در داخل یک محرک: مؤلفه های کلیدی توضیح داده شده است

یک محرک انرژی را به حرکت تبدیل می کند و آن حرکت را به طور مؤثر کنترل می کند. در حالی که عوامل مختلف بر عملکرد محرک تأثیر می گذارد ، چندین مؤلفه اصلی در انواع مختلف محرک سازگار هستند.

اجزای کلیدی:

• منبع تغذیه: منبع انرژی که به محرک خطی قدرت می دهد می تواند الکتریکی ، پنوماتیک (هوا) ، هیدرولیک (آب) یا انواع دیگر باشد. هر منبع بسته به کاربرد ، مزایای منحصر به فردی را ارائه می دهد و انتخاب منبع تغذیه به میزان قابل توجهی بر طراحی و عملکرد محرک تأثیر می گذارد.
• مبدل قدرت: این مؤلفه انرژی را از منبع تغذیه به محرک منتقل می کند و انرژی را برای تراز کردن با پارامترهای خروجی مورد نیاز تنظیم می کند. به عنوان مثال ، یک شیر متناسب هیدرولیک جریان آب را تنظیم می کند تا از سازگاری بین ورودی و خروجی حرکت مطلوب اطمینان حاصل شود ، در حالی که اینورترهای الکتریکی جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) برای محرک های الکتریکی تبدیل می کنند.
• محرک: دستگاه فیزیکی مکانیکی که تبدیل انرژی را انجام می دهد. طرح بر اساس نوع و عملکرد محرک متفاوت است. به عنوان مثال ، یک محرک دسته درب ممکن است یک جعبه پلاستیکی با پلانگرها باشد ، در حالی که یک محرک هیدرولیک از پیستون های فلزی تشکیل شده است. اثربخشی آن در چگونگی تبدیل انرژی به حرکت مکانیکی متناسب با نیازهای خاص است.
• بار مکانیکی: استرس جسمی یا نیروی مخالف که بر روی سیستم محرک عمل می کند. این بار به محرک نیاز دارد تا قدرت بیشتری برای غلبه بر آن تولید کند. یک قیاس روزمره یک اتومبیل در حال حرکت به سمت بالا است ، جایی که شیب به عنوان یک بار عمل می کند که موتور باید برای حفظ سرعت مقابله کند.
• کنترل کننده: دستگاهی که محرک را فعال می کند و از خروجی خود حاکم است ، از جمله جهت ، نیرو و طول عمر. این سیستم به طور مستقل از سیستم جلوگیری می کند و به اپراتور اجازه می دهد تا در هر دو انتهای فرآیند تبدیل محدودیت هایی را تعیین کند. کنترل کننده ها می توانند برقی ، الکترونیکی یا مکانیکی باشند و ممکن است اشکال مختلفی از جمله دکمه ها ، اهرم ها ، سوئیچ ها یا شماره گیری ها داشته باشند.

انواع اصلی محرک ها

انواع محرک با توجه به منبع انرژی ، نوع و سرعت حرکت مورد نیاز و عملکرد آن متفاوت است. انواع محرک ها تکامل می یابند و توسعه می یابند اما درک اصول پیرامون برخی از محرک های متداول در حال استفاده مفید است.

محرک خطی برقی

محرک های خطی الکتریکی از انرژی الکتریکی برای تولید حرکت در یک خط مستقیم با استفاده از پیستونی استفاده می کنند که به سمت عقب و جلو حرکت می کند و به جلو سیگنال های برقی می رسد. آنها حرکات کشیدن ، فشار ، بیرون کشیدن یا بلند کردن را تولید می کنند. موتورهای آنها حرکت چرخشی با سرعت بالا با گیربکس ایجاد می کند که باعث کاهش سرعت یا ضربه می شود.

محرک چرخشی برقی

محرک های چرخشی برقی برای تولید حرکت چرخشی ، چه برای حرکت مداوم یا به سمت زاویه ثابت ، از انرژی الکتریکی استفاده کنید. آنها شامل ترکیبی از موتور الکتریکی ، گیربکس چند مرحله ای و سوئیچ محدود هستند. هنگامی که جریان وارد یک میدان مغناطیسی و از نیروی تولید شده می شود ، چرخش و گشتاور ایجاد می کند.

محرک خطی هیدرولیک

محرک های خطی هیدرولیک از فشار آب یا مایع تحت فشار دیگر برای تولید حرکات مستقیم استفاده می کنند. آنها می توانند گشتاور را به اندازه کافی قوی برای جابجایی اشیاء خارجی تولید کنند ، از این رو کاربردهای صنعتی آنها. محرک های هیدرولیک از پیستون هایی تشکیل شده اند که در یک جهت حرکت می کنند و چشمه ای که حرکت معکوس را ایجاد می کند. همچنین محرک های هیدرولیک دو طرفه وجود دارد که در آن فشارها در هر دو انتها به وجود می آید تا پیستون را برای حرکت یکنواخت تر به عقب و جلو حرکت دهند.

محرک خطی پنوماتیک

محرک های خطی پنوماتیک از هوای فشرده شده برای ایجاد حرکت با حرکت پیستون ها به جلو و عقب یا با فشار دادن و کشیدن کالسکه از طریق جاده یا لوله استفاده می کنند. از چشمه ها برای بازگرداندن پیستون استفاده می شود. از طرف دیگر ، گاهی اوقات از مایعات در انتهای مخالف استفاده می شود تا آن را به عقب برگرداند. محرک های خطی پنوماتیک می توانند برای مسافت های کوتاه سرعت و گشتاور ایجاد کنند و در برابر فشار مخالف مانند باد یا انفجارها مقاوم هستند.

تعیین بهترین محرک برای نیازهای شما

انواع مختلفی از محرک ها در زمینه های مختلف استفاده می شوند ، اما همه برای اهداف خاص شما مناسب نیستند. در اینجا یک راهنمای ساده برای کمک به شما در انتخاب صحیح ارائه شده است.

ملاحظات کلیدی:

• نوع حرکت: محرک ها حرکت خطی یا دوار را ارائه می دهند. تصمیم بگیرید که آیا به حرکت خطی دقیق یا حرکت چرخشی پویاتر و مداوم نیاز دارید. علاوه بر این ، در نظر بگیرید که حرکت تا چه اندازه نیاز به سفر دارد - چه اقدامات کوتاه ، تیز و چه سکته های طولانی تر.
• ورودی انرژی: محرک های الکتریکی معمولاً مورد استفاده و همه کاره قرار می گیرند ، اما ممکن است همیشه عملی نباشد. در مواردی که ولتاژ بالا نامطلوب باشد ، محرک های هیدرولیک یا پنوماتیک می توانند بدون نیاز به ورودی الکتریکی عملکرد قابل اعتماد را ارائه دهند.
• نیازهای دقیق: برخی از کارها به دقت بالایی نیاز دارند ، به خصوص برای کارهای ظریف یا پیچیده مانند انتخاب و کار. برای کارهای سنگین ، دقت ممکن است بسیار مهم باشد. درک میزان دقت مورد نیاز شما به محدود کردن گزینه های محرک شما کمک می کند.
• الزامات نیرو: ظرفیت بار محرک بستگی به وزن و اندازه جسم دارد که باید حرکت کند. حتماً یکی را انتخاب کنید که نیروی کافی را برای برنامه شما فراهم کند.
• طول و سرعت سکته مغزی: تعیین کنید که محرک تا چه حد نیاز به حرکت شی (طول سکته مغزی) و با چه سرعت دارد. به خاطر داشته باشید که محرک های ارائه دهنده نیروی بالاتر ممکن است کندتر حرکت کنند. سرعت به طور معمول در فاصله در ثانیه اندازه گیری می شود.
• محیط: محرک های مورد استفاده در محیط های صنعتی یا ناهموار باید برای محافظت رتبه بندی شوند ، در حالی که آنهایی که در آزمایشگاه ها یا کارگاه های داخل خانه استفاده می شوند ممکن است به محافظت کمتری نیاز داشته باشند.
• گزینه های نصب: محرک ها بسته به نیاز شما می توانند به روش های مختلفی نصب شوند. به عنوان مثال ، یک سیستم دوتایی دوگانه امکان چرخش را فراهم می کند ، در حالی که یک سیستم ثابت محرک را در جای خود نگه می دارد.

با این ملاحظات ، می توانید گزینه های خود را محدود کنید.

ارزیابی عملکرد محرک

هنگامی که یک محرک را انتخاب کردید ، ارزیابی عملکرد آن با استفاده از چند معیار کلیدی بسیار مهم است:

• گشتاور و نیرو: گشتاور به نیروی پیچشی اشاره دارد که یک محرک خطی می تواند تولید کند ، که در محرک های دوار مهم است. هر دو بارهای استاتیک و پویا باید در نظر گرفته شوند - ظرفیت بار استاتیک در هنگام استراحت در حالت استراحت ، در حالی که ظرفیت بار پویا ظرفیت را در حین حرکت اندازه گیری می کند.
• سرعت بدون بار: سرعت مهم است ، به ویژه هنگامی که یک محرک تحت بار نیست. این سرعت "تخلیه شده" را برای اطمینان از پاسخگویی به نیازهای عملکرد شما مقایسه کنید.
• دوام: دوام محرک خطی به نوع و طراحی بستگی دارد. محرک های هیدرولیک تمایل دارند که برای کاربردهای سنگین دوام داشته باشند. یک محرک خوب باید از اجزای قوی برخوردار باشد که در طول زمان در برابر سایش مقاومت می کنند.
• بهره وری انرژی: محرک های کارآمد برای انجام وظایف خود از انرژی کمتری استفاده می کنند که برای پایداری و مدیریت هزینه مهم است. از طرح هایی که مصرف انرژی را به حداقل می رساند ضمن حفظ عملکرد ، انتخاب کنید.

اتصال یک محرک

انواع محرک ها و کارکردهای مربوط به آنها گسترده است. در نتیجه ، بعید است که هنگام اتصال به محرک ها ، یک کتابچه راهنمای آموزش جهانی وجود داشته باشد.

با این حال ، یک محرک مشترک ، محرک های خطی برقیاتصال نسبتاً ساده است و می تواند در عملکردهای مختلف خانگی مفید باشد. در اینجا مجموعه ای از اتصال یک به یک دستگاه یا مکانیسم کنترل مانند سوئیچ راک وجود دارد.

اتصال به دستگاه

برخی از محرک های خطی برقی چهار پین دارند که به راحتی به دستگاه شما وصل می شوند. در این مثال ، این فرایند به آسانی به عنوان وصل کردن محرک خطی و پیاده روی است.

اگر محرک شما با چهار پین موجود همراه نیست ، می توانید یک کانکتور چهار پین خریداری کنید ، که به طول شش پا و دو پا موجود است.

با پیدا کردن سیم ها ، که امیدوارم در معرض دید قرار بگیرند ، کانکتور را به محرک وصل کنید. قبل از وصل کردن ، باید سیم ها را به کانکتور پیچ کنید. برای پوشاندن هرگونه سیم در معرض استفاده از نوار الکتریکی استفاده کنید. اگر نمی توانید سیم ها را پیدا کنید یا به اندازه کافی وجود ندارد ، می توانید لاستیک را برای اتصال بهتر به اتصال به کانکتور برش دهید.

محرک ها ممکن است سیم های رنگی مختلفی به اتصال داشته باشند. اگر محرک دارای سیم های قرمز و سیاه باشد و کانکتور دارای قهوه ای و آبی باشد ، به عنوان مثال ، قرمز را به قهوه ای و سیاه به آبی وصل کنید. اگر ترکیبی از رنگ قرمز آبی است ، قرمز را به قهوه ای و آبی به آبی وصل کنید. اگر سیم های محرک قرمز و زرد هستند ، قرمز را به سیم قهوه ای و زرد به آبی وصل کنید.

اتصال به سوئیچ راکر

سوئیچ های راکر ساده ترین راه برای کنترل یک محرک الکتریکی خطی یا از طریق سوئیچ راکر لحظه ای-آنهایی که هنگام فشار دادن دکمه حرکت می کنند-یا یک سوئیچ غیر لحظه ای ، که می تواند بین یک حرکت "گسترش" ، "عقب نشینی" حرکت کند ، حرکت می کند. ، یا "خاموش".

برای اتصال یک سوئیچ راکر ، علاوه بر سوئیچ و محرک خطی خود ، به یک باتری 12VDC یا یک آداپتور برق 110VAC/220VAC به 12VDC نیاز خواهید داشت.

قدرت منفی را به ترمینال سوم سوئیچ Rocker وصل کنید و از سیم دوم برای اتصال پایانه های 3 و 4 استفاده کنید. قدرت مثبت منبع تغذیه به ترمینال 6 سوئیچ متصل می شود در حالی که سیم دوم ترمینال 6 را به ترمینال 1 متصل می کند. سیم های پایانه های 2 و 5 به محرک ، که اکنون باید یک کنترل کننده کار به شما بدهد.

این یک نمونه ساده و در عین حال متداول برای اتصال یک محرک خطی برقی است که کاربردهای متنوعی دارد. اگر به اتصال محرک خود به سوئیچ راک و منبع تغذیه خود نیاز دارید ، ما ساخته شده ایم ژنراتور نمودار سیم کشی برای شما

نصب یک محرک

پس از اتصال محرک خود به دستگاه یا کنترلر ، باید آن را نصب کنید ، آماده استفاده. برای این کار دو روش وجود دارد - همانطور که در ابتدا گفته شد ، دو محوری و نصب ثابت.

نصب محوری دوگانه

رفع یک محرک خطی بر روی سکویی که به آن اجازه می دهد محوری باشد ، شامل استفاده از یک پین نصب یا Clevis ثابت در هر براکت در هر انتهای محرک است. یک پین متقاطع از طریق براکت و محرک برای اتصال این دو می چرخد ​​، ما اینها را صدا می کنیم براکت های نصب شدهبشر محرک خطی می تواند در اطراف هر پین محور باشد ، به این معنی که محرک می تواند در کنار جسم مورد نظر حرکت کند و عملکرد کمی پویاتر را فراهم می کند. کاربرد بسیار متداول از این نوع روش نصب در درهایی که به آنها اجازه می دهد باز و بسته شوند ، مشاهده می شود.

نصب

نصب ثابت شامل تعمیر محرک به یک براکت نصب شافت است و به محرک اجازه می دهد تا از یک موقعیت تعیین شده حرکات فشار یا کشش ایجاد کند. به این ترتیب یک دکمه نصب شده است ، به عنوان مثال.

در هر دو روش نصب ، همچنین مهم است که اطمینان حاصل شود که دستگاه نصب می تواند بار محرک را تحمل کند زیرا بار ناخواسته می تواند به محرک آسیب برساند یا باعث شود که آن را به خارج از کشور تبدیل کند.

همچنین مهم است که محیطی را که شما محرک خود را اداره می کنید و هرگونه تمایل به گرد و غبار یا آب را در نظر بگیرید. مانند هر دستگاه مکانیکی ، محرک ، کوه و اجزای جانبی شما نیاز به نگهداری دارند. اگر از محرک خود مراقبت کنید و برای درک توانایی و مکانیسم های آن وقت بگذارید ، می تواند برای مدت طولانی به شما خدمت کند.