Actuators - What is an Actuator?

O básico dos atuadores lineares

Um atuador é um mecanismo que converte energia em movimento, criando força mecânica para impulsionar o movimento. Ele opera levando a energia de entrada e traduzindo -a em movimento linear ou rotativo, tornando -o um componente essencial em máquinas.

Os atuadores são uma parte fundamental de nossas vidas e são um dispositivo amplamente usado que entra em todas as facetas de sua existência e sua importância no mundo moderno não pode ser subestimado. De fato, os atuadores são a chave para fazer com que quase todas as máquinas se movam quando uma fonte de energia elétrica é fornecida.

Vamos aprender sobre os principais tipos de atuadores e suas várias aplicações entre os setores e entender como os atuadores operam, como você se conecta a eles e move as coisas.

O que é um atuador

Um atuador é a parte de qualquer máquina que permita criar movimento. Assim como os músculos do corpo humano permitem que pernas, braços, dedos e outras partes se movam, o atuador é o componente que permite o movimento no aparelho mecânico.

Faz isso convertendo energia e sinaliza em uma força mecânica. Essa força de entrada pode ser elétrica, pneumática (ar) ou hidráulica (água), enquanto o movimento de saída pode ser rotativo ou linear.

Os atuadores lineares estão presentes em tudo ao nosso redor, desde os sistemas de controle de acesso em nossas portas até os robôs fazendo o trabalho pesado no armazém local. Até nossos telefones celulares têm atuadores para criar vibrações quando estão em silêncio.

Diferentes tipos de atuadores

Atuadores elétricos são acionados por motor e tendem a desencadear outras funções de circuito. Eles são alimentados usando uma corrente elétrica e normalmente usados ​​nos sistemas de controle. Esses tipos de atuadores lineares possuem inúmeros benefícios: são simples de construir ou aplicar, carregar ruído mínimo e têm custo e eficiência energética. Suas desvantagens são que elas são de baixa velocidade e inadequadas para cargas pesadas.

Atuadores hidráulicos, por outro lado, pode lidar com um fardo de mais de 10 kilonewtons. Um atuador hidráulico típico é um atuador do tipo pistão composto por um cilindro, pistão e primavera. Também requer uma linha e haste hidráulica de fornecimento e retorno e haste. Eles podem lidar com aplicações de alta força e não precisam estar localizadas perto de suas bombas e motores, mantendo a mesma potência. Eles têm desvantagens, no entanto, na medida em que podem vazar fluido, o que pode lhes custar eficiência e causar danos potenciais. Eles também precisam de várias partes auxiliares, como válvulas de liberação, mangueiras, tanques e reguladores.

Atuadores pneumáticos Sente -se em algum lugar entre eletricidade e hidráulico em termos de capacidade e pode lidar com cargas pequenas a grandes. Atuadores pneumáticos usam ar ou gás comprimido para mover um pistão ao longo de um cilindro oco e aumentar a pressão para mover a carga. Os atuadores pneumáticos geralmente são elogiados pelo movimento rápido que criam, mas como atuadores hidráulicos, eles exigem peças complementares, como válvulas, tubos e um compressor.

Escolhendo um atuador

A seleção do atuador linear direito requer consideração detalhada, pois não há modelo único e o tipo de atuador-pneumático linear, rotativo elétrico, pneumático rotativo, etc-depende da indústria e da aplicação.

Dentro de um atuador: os principais componentes explicados

Um atuador converte energia em movimento e controla esse movimento de maneira eficaz. Embora vários fatores influenciem o desempenho do atuador, vários componentes -chave são consistentes em diferentes tipos de atuadores.

Componentes -chave:

• Fonte de energia: A fonte de energia que alimenta o atuador linear pode ser elétrica, pneumática (ar), hidráulica (água) ou outros tipos. Cada fonte oferece vantagens exclusivas, dependendo do aplicativo, e a escolha da fonte de energia afeta significativamente o design e a funcionalidade do atuador.
• Conversor de energia: Esse componente transfere energia da fonte de energia para o atuador, ajustando a energia para alinhar com os parâmetros de saída necessários. Por exemplo, uma válvula proporcional hidráulica regula o fluxo de água para garantir a consistência entre a entrada e a saída de movimento desejada, enquanto os inversores elétricos convertem a corrente direta (CC) em corrente alternada (AC) para atuadores elétricos.
• Atuador: O dispositivo físico-mecânico que executa a conversão de energia. O design varia de acordo com o tipo e a função do atuador. Por exemplo, um atuador da maçaneta da porta pode ser uma caixa de plástico com êmbolo, enquanto um atuador hidráulico consiste em pistões de metal. Sua eficácia está em quão bem transforma a energia em movimento mecânico adaptado a necessidades específicas.
• Carga mecânica: O estresse físico ou a força oposta agindo no sistema do atuador. Essa carga exige que o atuador produza mais poder para superá -la. Uma analogia cotidiana é um carro que dirige em cima, onde a inclinação atua como uma carga que o motor deve neutralizar para manter a velocidade.
• Controlador: O dispositivo que ativa o atuador e governa sua produção, incluindo direção, força e longevidade. Ele impede que o sistema opere autonomamente e permite que o operador defina limites nas duas extremidades do processo de conversão. Os controladores podem ser elétricos, eletrônicos ou mecânicos e podem assumir várias formas, como botões, alavancas, interruptores ou mostradores.

Principais tipos de atuadores

Os tipos de atuadores variam de acordo com a fonte de energia, o tipo e a velocidade de movimento necessários e sua função. Os tipos de atuadores evoluem e se desenvolvem, mas é útil entender o básico em torno de alguns atuadores comuns em uso.

Atuador linear elétrico

Os atuadores lineares elétricos usam energia elétrica para produzir movimento em uma linha reta usando um pistão que se move para trás e para frente, acionado por sinais elétricos. Eles produzem movimentos de puxar, empurrar, ejetar ou levantar. Seus motores produzem movimento de rotação de alta velocidade com uma caixa de engrenagens que reduz a velocidade ou o impacto.

Atuador rotativo elétrico

Atuadores rotativos elétricos Use energia elétrica para produzir movimento rotacional, para movimento contínuo ou em direção a um ângulo fixo. Eles envolvem a combinação de um motor elétrico, caixa de engrenagens de vários estágios e interruptor de limite. Ele cria rotação e torque quando a corrente entra em um campo magnético e a partir da força produzida.

Atuador linear hidráulico

Os atuadores lineares hidráulicos usam pressão da água ou outro fluido pressurizado para gerar movimentos retos. Eles podem produzir torque forte o suficiente para mover objetos externos, daí suas aplicações industriais. Os atuadores hidráulicos consistem em pistões que se movem em uma direção e uma mola que produz o movimento reverso. Há também atuadores hidráulicos de ação dupla, nos quais as pressões chegam nas duas extremidades para mover o pistão para frente e para trás para um movimento mais uniforme.

Atuador linear pneumático

Os atuadores lineares pneumáticos usam ar comprimido para criar movimento movendo pistões para frente e para trás ou empurrando e puxando uma carruagem através de uma garagem ou tubo. As molas são usadas para trazer o pistão de volta. Como alternativa, o fluido às vezes é usado na extremidade oposta para empurrá -lo para trás. Os atuadores lineares pneumáticos podem produzir alta velocidade e torque para distâncias curtas e são resistentes à pressão oposta como vento ou explosões.

Determinando o melhor atuador para suas necessidades

Existem muitos tipos de atuadores usados ​​em diferentes campos, mas nem todos serão adequados para seus propósitos específicos. Aqui está um guia simplificado para ajudá -lo a escolher o certo.

Considerações importantes:

• Tipo de movimento: Os atuadores fornecem movimento linear ou rotativo. Decida se você precisa de movimento linear preciso ou movimento rotativo contínuo e mais dinâmico. Além disso, considere até que ponto o movimento precisa viajar - sejam ações curtas e nítidas ou derrames mais longos.
• Entrada de energia: Os atuadores elétricos são comumente usados ​​e versáteis, mas nem sempre podem ser práticos. Nos casos em que a alta tensão é indesejável, atuadores hidráulicos ou pneumáticos podem fornecer desempenho confiável sem a necessidade de entrada elétrica.
• Necessidades de precisão: Algumas tarefas requerem alta precisão, especialmente para trabalhos delicados ou intrincados, como escolher e manusear. Para tarefas pesadas, a precisão pode ser menos crítica. Compreender quanta precisão você precisa ajudará a restringir suas opções de atuadores.
• Requisitos de força: A capacidade de carga do atuador depende do peso e tamanho do objeto que ele deve se mover. Certifique -se de escolher um que forneça força adequada para o seu aplicativo.
• Comprimento e velocidade do golpe: Determine até que ponto o atuador precisa mover o objeto (comprimento do curso) e em que velocidade. Lembre -se de que os atuadores que oferecem força mais alta podem se mover mais devagar. A velocidade é normalmente medida na distância por segundo.
• Ambiente: Os atuadores usados ​​em ambientes industriais ou acidentados devem ser classificados para proteção, enquanto os usados ​​em ambientes fechados em laboratórios ou workshops podem exigir menos proteção.
• Opções de montagem: Os atuadores podem ser montados de várias maneiras, dependendo de suas necessidades. Por exemplo, um sistema de pivô duplo permite girar, enquanto um sistema estacionário mantém o atuador no lugar.

Com essas considerações, você poderá restringir suas opções.

Avaliando o desempenho do atuador

Depois de selecionar um atuador, é crucial avaliar seu desempenho usando algumas métricas principais:

• Torque e força: Torque refere -se à força torcida que um atuador linear pode produzir, importante nos atuadores rotativos. As cargas estáticas e dinâmicas devem ser consideradas - a carga estática mede capacidade quando o atuador estiver em repouso, enquanto a carga dinâmica mede a capacidade durante o movimento.
• Velocidade livre de carga: A velocidade é importante, especialmente quando um atuador não está sob carga. Compare essa velocidade "descarregada" para garantir que atenda aos seus requisitos de desempenho.
• Durabilidade: A durabilidade do atuador linear depende do tipo e design. Os atuadores hidráulicos tendem a ser mais duráveis ​​para aplicações pesadas. Um bom atuador deve ter componentes robustos que resistem ao desgaste ao longo do tempo.
• Eficiência energética: Atuadores eficientes usam menos energia para executar suas tarefas, o que é importante para a sustentabilidade e o gerenciamento de custos. Opte por projetos que minimizam o consumo de energia, mantendo o desempenho.

Conectando um atuador

Os tipos de atuadores e as funções com os quais se relacionam são amplos. Segue -se que é improvável que haja um manual de instrução Blueprint ou Universal quando se trata de conectar atuadores.

No entanto, um atuador comum, Atuadores lineares elétricos, são relativamente simples de conectar e podem ser úteis em funções domésticas variadas. Aqui está um resumo de conectar um a um dispositivo ou um mecanismo de controle como um interruptor de balancim.

Conectando a um dispositivo

Alguns atuadores lineares elétricos têm quatro pinos que são facilmente conectados ao seu dispositivo. Nesse caso, o processo é tão fácil quanto conectar o atuador linear e ir embora.

Se o seu atuador não vier com os quatro pinos incluídos, você poderá comprar um conector de quatro pinos, disponível em comprimentos de um metro e oitenta e dois pés.

Conecte o conector ao atuador, encontrando os fios, que estão expostos. Você precisa torcer os fios ao conector antes de conectá -lo. Use fita elétrica para cobrir quaisquer fios expostos. Se você não conseguir encontrar os fios ou não for suficiente, poderá cortar a borracha para melhor dar para conectar -se ao conector.

Os atuadores podem ter fios coloridos diferentes para o conector. Se o atuador tiver fios vermelhos e pretos e o conector tiver marrom e azul, por exemplo, conecte vermelho a marrom e preto ao azul. Se tiver uma combinação vermelha azul, conecte vermelho a marrom e azul a azul. Se os fios do atuador estiverem vermelhos e amarelos, conecte vermelho ao fio marrom e amarelo ao azul.

Conectando -se a um interruptor de balancim

Os interruptores de balancim são a maneira mais fácil de controlar um atuador elétrico linear por meio de um interruptor momentâneo-aqueles que se movem quando o botão é pressionado-ou um interruptor não-mãe, que pode ser alternado entre um movimento "estender", "retrair" movimento , ou "OFF".

Para conectar um interruptor de balancim, você precisará de uma bateria de 12VDC ou um adaptador de energia 110VAC/220VAC a 12VDC, além do seu interruptor e do atuador linear.

Conecte a potência negativa ao terceiro terminal do interruptor do balancim e use o segundo fio para conectar os terminais 3 e 4. A potência positiva da fonte de energia se conecta ao terminal 6 do interruptor, enquanto o segundo fio conecta o terminal 6 ao terminal 1. Conecte -se Os fios dos terminais 2 e 5 para o atuador, que agora devem fornecer um controlador de trabalho.

Este é um exemplo simples, mas comum, de conectar um atuador linear elétrico que tem usos diversos. Se você precisar de ajuda para conectar seu atuador à sua troca e fonte de alimentação, fizemos um Gerador de diagrama de fiação para você.

Montando um atuador

Depois de conectar seu atuador ao dispositivo ou controlador, você precisa montá -lo, pronto para uso. Existem dois métodos para isso - pivinamento duplo e montagem estacionária, como mencionado anteriormente.

Montagem dupla de pivô

A fixação de um atuador linear em uma plataforma que lhe permita um pivô envolve o uso de um pino de montagem ou Clevis fixado em cada suporte em cada extremidade do atuador. Um pino cruzado desliza através do suporte e do atuador para conectar os dois, nós os chamamos Suportes de montagem. O atuador linear pode girar em torno de cada pino, o que significa que o atuador pode mudar ao lado do objeto que está se movendo, permitindo uma função um pouco mais dinâmica. Uma aplicação muito comum desse tipo de método de montagem é vista nas portas, permitindo que elas se abram e fechem.

Montagem estacionária

A montagem estacionária envolve a fixação do atuador em um suporte de montagem do eixo e permite que o atuador crie movimentos push ou puxar a partir de uma posição definida. É assim que um botão é montado, por exemplo.

Em ambos os métodos de montagem, também é importante garantir que o aparelho de montagem possa lidar com a carga do atuador, pois a carga indevida pode danificar o atuador ou fazer com que ele se desvie.

Também é importante considerar o ambiente que você está operando seu atuador e qualquer propensão ao pó ou à água. Como qualquer dispositivo mecânico, seu atuador, montagem e componentes auxiliares requerem manutenção. Se você cuidar do seu atuador e reservar um tempo para entender sua capacidade e mecanismos, isso poderá atendê -lo por um longo tempo.