Окончательное руководство по приводам

Автор: Робби Диксон

Википедия: Робби Диксон

Разблокирование силы приводов: окончательное руководство по проектированию, выбору и оптимизации

Знаете ли вы, что есть сотни приводы в типичной машине?, на самом деле, это оценивается, в автомобиле насчитывается более 50 приводов многих различных типов что ты никогда не увидишь. Как насчет дома? Существует также много различных типов, используемых дома для нескольких приложений и вариантов использования. Дело в том, что приводы бывают разных форм и типов, они могут использовать используемые для автоматического включения воды и в стиральной машине, чтобы снимать телевизор из шкафа или для работы этой кофемашиной каждое утро. Дело в том, что приводы существуют на протяжении десятилетий в заявках, которые мы все принимаем как должное каждый день. 

FIRGELLI Всемирный лидер, поставщик и производитель электрических приводов, мы существуем уже более 20 лет и сотрудничаем с тысячами клиентов для очень конкретных приложений в каждой отрасли, которую вы можете себе представить. Мы сосредоточены на создании устройств, которые соответствуют потребностям наших клиентов, поэтому у нас есть один из самых возможных диапазонов приводов. От Tesla до терминатора мы поставляем безумный ассортимент компаний с разнообразными диапазонами продукции, и мы делаем это во всем мире. 

Этот Конечное руководство по приводам - ​​это обучение людей на все, что является приводомПолем Мы вдадимся в них в отличие и покроем их со всех сторон. Наше основное внимание будет уделено электрическим приводам, так как это наш ассортимент основной продукции, однако мы не можем забыть о других типах, и мы также рассмотрим их, потому что важно понимать плюсы и минусы всех этих различных типов независимо от того, развиваемся ли мы эти другие типы или нет. 

Электрический Линейные приводы являются устройствами, которые преобразуют источник энергии в физическое механическое движение в прямой линии (линейный привод) или вращательное движение (вращающийся привод). Они отличаются от гидравлических и пневматических приводов, поскольку они используют либо сжатый воздух, либо жидкость, чтобы что -то двигаться. Они также более надежны, требуют меньшего обслуживания и часто дешевле, но давайте более подробно рассмотрим это.

Работа электрического привода достигается путем преобразования вращательного движения двигателя переменного тока или постоянного тока в линейное движение или вращательное движение, но приводится вниз от типичной скорости мотора 2000 об / мин+ к чему -то более подходящему для создания движения (линейного или вращающегося). Затем это можно сделать полезным, чтобы сделать что -то практичное. Под полезным мы подразумеваем увеличение крутящего момента за счет снижения скорости, необходимого процесса для любого электрического привода. Для линейных приводов, в зависимости от направления вращения винта, вал, прикрепленный к винту (свинцовый винт), движется по прямой линии, вверх или вниз, обеспечивая эффект толчка или тяги на нагрузку. Электрические линейные приводы также могут быть легко интегрированы с обратной связью по позициям для точного управления. Напряжение постоянного тока обычно считается более безопасным, чем напряжение переменного тока, но приводы доступны в любом источнике. 

Общие виды электрических приводов

Существует несколько различных стилей электрических линейных приводов, доступных на рынке, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки в зависимости от конкретного применения. В этой статье мы рассмотрим три основных стиля электрических линейных приводов: Встроенный, L-образный и параллельный, вращающийся и трек (скользящий привод)

Встроенный привод

Встроенные электрические линейные приводы являются популярным выбором для применений, которые требуют высокоскоростных и силовых возможностей в компактной конструкции. Эти приводы имеют мотор и стержень привода, которые выровнены по той же оси, позволяя упростить дизайн, который экономит пространство. Однако встроенные приводы действительно имеют серьезный недостаток, и это то, что они, как правило, будут длиннее, чем любой другой тип привода, потому что двигатель и коробка передач должны сидеть за привод Типы мотор может сидеть вдоль стороны основного тела.  Большое преимущество, однако, состоит в том, что они, как правило, являются гораздо более приятным дизайном, они кажутся более гордкими и привлекательными, что делает их идеальными для приложений, где они видят. 

L-образный привод

L-образные электрические линейные приводы являются еще одним популярным вариантом, особенно для применений, где пространство ограничено. Эти приводы имеют Мотор и коробка передач, установленные под прямым углом к ​​стержне привода, Создание L-образной формы. L-образные приводы часто используются в автоматизации мебели, промышленной автоматизации и автомобильных применениях.

Параллельный привод

Параллельные электрические линейные приводы, пожалуй, самый распространенный стиль привода, предназначенный для применений высокой силы и точной Мотор и коробка передач, установленные параллельно корпусу привода тем самым позволяя общей длине быть более компактной. Механизм привода, как правило, представляет собой шпионы, которые могут сделать их более шумными, но это компромисс для более компактного привода. 

Ротари привод

А Ротари привод тип привода, где Окончательное движение привода вращается вместо линейногоПолем Напротив, линейный привод можно рассматривать как вращающийся привод с свинцовым видом, приводной гайкой и стержнем, который преобразует вращательное движение из роторного привода в линейное движение через свинцовый винт. Роторные приводы имеют непрерывное движение движения в любом направлении, без остановок или ограничений, если не добавляется компонент остановки.

Роторные приводы являются универсальными и могут использоваться, прикрепляя что -то к вождению, чтобы создать желаемое движение в окончательном применении. Тем не менее, важно учитывать крутящий момент и скорость, необходимые для применения. Поскольку роторные приводы имеют угловую силу, они выбираются на основе крутящего момента и размеров скорости. Стоит отметить, что компромисс крутящего момента и скорости друг против друга, так что высокий крутящий момент приводит к более низкой скорости, и наоборот. Это связано с тем, как передаточные числа работают в любом типе движения, где есть шестерни между двигателем и окончательным колесным колесом.

Привод для трека - Слайд привод

Привод тракта, также известный как привод слайд, работает иначе, чем другие приводы, поскольку у него нет вала или стержня, которые скользят в конце привода. Вместо, каретка скользит по основному телу или дорожке приводаПолем Этот уникальный дизайн делает его идеальным для конкретных применений, таких как массажные стулья или промышленные сборочные линии, где трасса необходимо для неоднократно скользить что -то и выходить.

Одним из значительных преимуществ этого типа привода является его универсальность, когда дело доходит до установки. Каретка или гайка, как их иногда называют, имеют различные резьбовые отверстия, которые позволяют легко прикреплять к ним вещи. Кроме того, можно установить более одной кареты на той же дорожке, что увеличивает прочность и жесткость.

Как выбрать правильный электрический линейный привод

При выборе электрического привода крайне важно учитывать конкретные требования вашего приложения. С различными моделями привода, такими как параллельные, L-образные или встроенные двигатели, доступные для широкого спектра приложений, выбор правильного может быть сложным. Мы написали отдельную статью специально на тему Различные типы стилей электрического привода здесь. 

Сравнение различных систем привода: пневматические, гидравлические и электрические

Приводы являются важными компонентами в отрасли производства и автоматизации. Они используются для создания движения в машинах и системах, превращая энергию в движение. Существует несколько типов систем привода, с тремя наиболее распространенными являются пневматический, гидравлический и электрический. Мы обсудим характеристики, преимущества и недостатки каждой приводной системы и сравним их друг с другом.

Пневматическая система привода

Пневматические системы привода широко используются в отрасли из -за их низкой стоимости и простоты. Они состоят из простого поршня внутри полого цилиндра, который движется в линейном движении. Эти приводы требуют воздушного компрессора, регулятора и воздушного цилиндра для удержания давления. Когда давление оказывается на цилиндр, поршень движется, создавая необходимую линейную силу. Возвращение может быть достигнуто либо силой пружинной спины, либо путем обеспечения жидкости для противоположной стороны поршня.

Одним из основных недостатков пневматических приводов является то, что трудно достичь точности позиции. Позиционирование в среднем ходу требует дополнительных компонентов и поддержки пользователей, что делает трудности для достижения желаемых результатов. Кроме того, пневматические приводы имеют ограниченный рейтинг нагрузки по сравнению с гидравлическими и электрическими приводами.

Гидравлическая система привода

Системы гидравлических приводов известны своей способностью производить очень высокие силы и длинные удары. Они используют несжимаемую жидкость, поставляемую насосом для перемещения цилиндра линейным движением. Эти приводы состоят из двух важных компонентов: устройства управления, таких как переменные дроссельные или парные слайдные клапаны, и компонент приведения, такой как поршень или контрольный клен. Они способны на очень высокие силы и длинные удары, но не программируемы.

Гидравлические приводы являются защищенными от взрыва, амортизируют и защищают от искры, что делает их подходящими для опасных сред. Тем не менее, они также очень сложны, требуют насоса высокого давления, регуляторов высокого давления и водохранилища гидравлической жидкости. Утечка гидравлической жидкости и утилизация также могут быть сложными и требовать обслуживания.

Система электрического привода

Системы электрических приводов очень точны, что делает их подходящими для высокоскоростных, силовых, точных и контролируемых применений ускорения и замедления. Эти приводы преобразуют вращательную силу двигателя в линейное движение, используя винт, чтобы создать эффект толчка/тяги. Поворачивая винт привода через двигатель, гайка будет двигаться вверх и вниз в линейном движении. Электрические приводы также являются программируемыми, предлагая гибкость в возможностях управления движением с помощью электронного контроллера.

По сравнению с гидравлическими и пневматическими приводами, Электрические приводы являются наиболее надежными и требуют почти нулевого обслуживанияПолем Они также экологически чистые и имеют минимальные эффекты. Тем не менее, они обладают ограниченной способностью обрабатывать ударные нагрузки, что может вызвать механические повреждения. Они также медленно до высокого уровня, но сильно коррелируют с силой, то есть высокая скорость будет означать низкую силу, но низкая скорость означает высокую силу.

Сравнение характеристик

В приведенной ниже таблице мы суммировали характеристики каждой системы привода. Электрические приводы являются самым простым и наиболее экономически эффективным вариантом, пневматическая, но они имеют ограниченные рейтинги нагрузки, и их трудно достичь точности положения. Гидравлические приводы способны производить очень высокие силы и длинные удары, что делает их подходящими для тяжелых приложений, но они являются сложными и требуют технического обслуживания. Электрические приводы являются наиболее надежными и точными, но они ограничены при обработке ударных нагрузок.

Когда дело доходит до эффективности и эксплуатационных расходов, электрические приводы являются явным победителем с низкими затратами на эксплуатацию и технического обслуживания. Пневматические приводы имеют умеренную покупку и эксплуатационные расходы, в то время как гидравлические приводы имеют высокие покупки и эксплуатационные расходы. Тем не менее, гидравлические приводы имеют длительный срок службы, что делает их экономически эффективным решением в долгосрочной перспективе.

Заключение

В заключение, выбор правильной системы привода для вашего приложения требует тщательного рассмотрения ваших конкретных потребностей, поскольку у каждого есть свои преимущества и недостатки. Пневматические, гидравлические и электрические системы привода имеют уникальные характеристики, которые делают их подходящими для определенных применений. Пневматические системы идеально подходят для простых применений, которые требуют высокой скорости, в то время как гидравлические системы лучше всего подходят для тяжелых приложений, которые требуют высокой силы и длинных ударов. Электрические системы есть очень точный и надежный, сделав их лучшим вариантом для приложений, которые требуют точности и повторяемости.

В рамках типичного электрического привода есть много компонентов. Вот некоторые из общих компонентов, которые можно найти в электрическом линейном приводе:

1. Электродвигатель - обеспечивает мощность перемещать стержень или вал привода в
2. Винт или шаровой винт - преобразует вращательное движение двигателя в линейное движение выходного стержня привода
3. Кодер или ограниченные переключатели - обеспечить обратную связь по позиции и ограничить диапазон движения привода для предотвращения повреждения или перегрузки
4. Жилье или корпус - содержит и защищает внутренние компоненты и обеспечивает монтажные точки для привода
5. Подшипники - Поддержите выходной стержень и уменьшите трение во время движения
6. Коробка передач - уменьшает скорость двигателя и увеличивает выход крутящего момента, позволяя приводителю перемещать более тяжелые нагрузки или приносить большую силу.

Обратите внимание, что конкретные компоненты и их конфигурации могут варьироваться в зависимости от типа и применения электрического линейного привода. Изображение ниже представляет собой картину очень высокого уровня, которая показывает основные компоненты.

 Хотите увидеть больше деталей внутри привода?

 На изображении ниже вы можете увидеть типичный FIRGELLI Привод и все его компоненты гораздо более подробно. В этом уровне детализации все еще отсутствует много частей, таких как уплотнительные кольца, проводка и т. Д., Поскольку это слишком много загромождает изображение, поэтому мы удалили несколько неточных компонентов для более легкого просмотра. 

Мотор

У всех электрических приводов есть двигатель, который является либо переменным током, либо DC. Большинство из них являются DC, потому что с ними безопаснее обращаться, а DC можно контролировать намного проще. Размер двигателя - это то, что придает приводу свою силу, и поэтому большие двигатели означают больше мощности и наоборот. 

Когда дело доходит до двигателей, есть два типа, матовые и безмолвные. Маточный двигатель, который является наиболее распространенным типом, представляет собой тип двигателя постоянного тока, который использует кисти (изготовленные из углерода или графита) для перенести электрическую мощность в ротор (вращающаяся часть мотора). Основные компоненты матового двигателя включают статор (стационарную часть), ротор (вращающаяся часть) и коммутатор.

.

Статор содержит одну или несколько катушек провода, которые намотаны вокруг металлического ядра. Эти катушки обычно расположены в круговой рисунке вокруг ротора. Ротор, с другой стороны, состоит из вала, установленного на подшипниках, и ряда проводных обмоток или постоянных магнитов, расположенных в цилиндрическом рисунке вокруг вала.

Коммутатор представляет собой сегментированный цилиндрический проводник, который установлен на валу и подключен к обмоткам ротора. Щетки вступают в контакт с коммутатором, позволяя Электрическая мощность перенесена из источника питания в ротор.

Когда электрическая мощность применяется к катушкам статора, она создает магнитное поле вокруг ротора. Магнитное поле взаимодействует с магнитным полем, полученным ротором, в результате чего ротор вращается. Когда ротор поворачивается, сегменты коммутатора проходят мимо кистей, переключая полярность тока, протекающего через обмотки ротора, что дает крутящий момент, который управляет двигателем.

Сегменты коммутатора расположены в определенной картине, так что полярность тока в обмотках ротора изменяется в соответствующее время во время каждого вращения ротора. Это переключение тока позволяет двигателю продолжать вращаться в том же направлении.

Матовые двигатели относительно просты в дизайне и конструкции, но у них есть некоторые ограничения. Одним из основных недостатков является то, что щетки и коммутатор со временем, приводя к увеличению трения и снижению эффективности. Этот износ также может генерировать искры и вызывать электромагнитные помехиПолем Кроме того, матовые двигатели имеют тенденцию быть менее эффективными и имеют более низкое соотношение мощности к весу по сравнению с бесщеточными двигателями. Тем не менее, матовые двигатели встречаются более распространены, гораздо более низкие цены и гораздо проще в управлении. Вот почему они чаще всего используются в электрических приводах. 

Ниже бесщеточный мотор

Бесщеточный двигатель (BLDC) использует другую конфигурацию, в которой ротор является вращающейся частью, а статор (фиксированная часть) имеет обмотку. Ротор в двигателе BLDC обычно состоит из ряда постоянных магнитов, расположенных по круговому рисунку вокруг вала. Статор, который окружает ротор, имеет Многочисленные катушки проволоки, намотанные определенным рисункомПолем Обмотки статора включены электронным контроллером, который использует датчики для определения положения магнитов ротора и управления потоком тока к катушкам статора, создавая вращающее магнитное поле, которое взаимодействует с постоянными магнитами на роторе, что вызывает его вращение. Полем

Основные различия между двумя типами двигателей:

1. Маточные двигатели требуют кистей для переноса питания на ротор, в то время как бесщеточные двигатели не требуют кистей, так как статор является фиксированной частью, которая имеет обмотки.
2. Матовые двигатели имеют тенденцию генерировать больше электромагнитных помех и производят больше тепла из -за кистей, вступающих в контакт с коммутатором, в то время как бесщеточные двигатели не имеют контакта, производя меньше тепла и электромагнитных помех.
3. Бесщеточные двигатели имеют более высокое соотношение мощности к весу и являются более эффективными, чем матовые двигатели, так как нет потерь энергии из-за трения между кистями и коммутатором.
4. Бесщеточные двигатели, как правило, дороже, чем матовые двигатели из -за более сложной электроники, необходимой для управления двигателем.
5. Срок службы бесщеточного двигателя значительно длиннее, потому что нет точек контакта между коммутатором и кистями, на самом деле, единственные изношенные детали находятся в подшипниках, которые обычно имеют очень длительные продолжительности жизни. 

Важные части - Clevis

Clevis (иногда пишется «clevice») - это механический крепеж, который используется для объединения двух объектов, как правило, стержень или вал на нагрузку или связь. Он состоит из U-образного металлического кронштейна с отверстиями на концах рук, которые позволяют прикреплять штифт или болт. Clevis может использоваться для передачи сил или движения между объектами, обеспечивая некоторую степень вращения или поворота. Clevises обычно используются в различных промышленных применениях, например, в строительстве машин, транспортных средств и самолетов. Их также можно найти в гидравлических и пневматических системах, где они используются для прикрепления цилиндров, поршней или других компонентов к нагрузке или приводу.

Ниже приведено изображение Clevis как на конце стержня (часть, которая движется), так и на конце мотора (часть, которая остается фиксированной на месте)

Целью концов Clevis привода является то, что один конец остается фиксированным (обычно конец двигателя), а конец стержня, который является той частью, которая простирается и выходит, также имеет крепление Clevis. U-образные кронштейны, которые подходят на обоих концах, используют круглый штифт, и это позволяет кронштейну вращаться вокруг одной оси. Это очень важно, потому что, поскольку привод толкает что -то открытое и закрытое, привод также изменяет угол, без возможности вращать по крайней мере одну ось, система не удалась. 

Защита от перегрузки 

Некоторые приводы поставляются со встроенной системой защиты тока перегрузки, называемой термистором. 

Термистор - это тип резистора, сопротивление которой зависит от температурыПолем Название «Thermistor» представляет собой комбинацию «термического» и «резистора». Термисторы обычно используются в электронных цепях в качестве датчиков температуры, в которых их сопротивление изменяется с температурой и используется для определения температуры окружающей среды.

Существует два типа термисторов: положительный температурный коэффициент (PTC) и отрицательный температурный коэффициент (NTC). Термисторы PTC обладают сопротивлением, которая повышается с повышением температуры, в то время как термисторы NTC обладают сопротивлением, которое уменьшается с повышением температуры.

Термисторы изготовлены из полупроводниковых материалов, таких как оксиды металлов, которые имеют Высокая чувствительность к изменениям температурыПолем Связь с температурой сопротивления термистора не линейна, что означает, что изменение сопротивления не является постоянным при температуре. Связь между сопротивлением и температурой может быть аппроксимирована математическим уравнением, называемом Уравнение Стейнхарт-Харта.

Термисторы используются в широком диапазоне применений, включая измерение температуры и контроль в электронных цепях, температурную компенсацию в цепях осциллятора и защиту электронных устройств от условий перегрузки. Они также используются в автомобилях, HVAC и медицинских приложениях для определения температуры и контроля. FIRGELLI имеет их встроен в одну из наших моделей привода для клиента, которому нравится эта функция. 

Не все приводы имеют встроенные термисторы, потому что сбросить Термистор После того, как он вступит в силу, вы должны снять нагрузку, которая привела к началу выреза, а затем обратив полярность привода. Это может быть очень легко сделать с помощью программы управления, но для аналоговой настройки с лишь источником питания и выключателем, это может быть не лучше всего. Но этот тип безопасности очень эффективен и идеально подходит для применений, где дети или пальцы могут быть ранены в противном случае. 

Различные особенности привода могут повлиять на его скорость и грузоподъемность, включая напряжение, тип свинца и моторные характеристики. Вот некоторые из функций и их последствий:

1. Напряжение: напряжение, поданное для привода, влияет на скорость и крутящий момент, которые могут быть произведены. Более высокие напряжения обычно приводят к более высоким скоростям и крутящему моменту. Тем не менее, использование более высоких напряжений также может привести к большему потреблению мощности и может потребовать более дорогостоящих источников питания и контроллеров. Выбор напряжения для двигателя постоянного тока зависит от требований и ограничений применения. Вот некоторые преимущества и недостатки использования двигателей 12 В, 24 В и 48 В.

2. Ведущий тип вида: ведущий винт Отвечает за преобразование роторного движения от двигателя в линейное движение привода. Различные типы экипажей потенциальных клиентов могут повлиять на скорость и грузоподъемность привода из -за трения, которую они создают. Винты ACME ведущие винты стоят дешевле и могут обрабатывать более тяжелые нагрузки, но имеют более низкую эффективность и могут производить больше тепла. Шаровые винты, с другой стороны, более эффективны и имеют более высокие скорости, но могут быть более дорогими, но при этом обладать высокой нагрузкой.

3. Спецификации двигателя: двигатель отвечает за предоставление мощности для перемещения привода. Различные моторные спецификации могут повлиять на скорость и крутящий момент, которые могут быть произведены. Более высокие обороты могут производить более высокие скорости, но может иметь более низкий крутящий момент, в то время как более высокие моторы крутящего момента могут обрабатывать более тяжелые нагрузки, но могут иметь более низкие скорости. Размер и вес двигателя также могут повлиять на общий размер и вес привода.

Вот таблица, обобщающая некоторые функции, плюсы и минусы различных компонентов электрического привода AC:

Срок службы привода не только затронут его внутренними компонентами но также и его способность выдерживать вторжения в окружающую среду, такие как твердые объекты и жидкости. Чтобы наши электрические приводы имеют долгосрочную долговечность,FIRGELLI Добавляет защитное уплотнение вокруг их внешнего вида.