Actuators - What is an Actuator?

Những điều cơ bản của bộ truyền động tuyến tính

Một bộ truyền động là một cơ chế chuyển đổi năng lượng thành chuyển động, tạo ra lực cơ học để điều khiển chuyển động. Nó hoạt động bằng cách lấy năng lượng đầu vào và chuyển nó thành chuyển động tuyến tính hoặc quay, làm cho nó trở thành một thành phần chính trong máy móc.

Các thiết bị truyền động là một phần cơ bản trong cuộc sống của chúng ta, và là một thiết bị được sử dụng rộng rãi, đi vào mọi khía cạnh của sự tồn tại của bạn và tầm quan trọng của nó trong thế giới hiện đại không thể được ước tính. Trên thực tế, bộ truyền động là chìa khóa để làm cho hầu hết mọi máy di chuyển một khi nguồn năng lượng điện được cung cấp.

Hãy tìm hiểu về các loại bộ truyền động chính và các ứng dụng khác nhau của họ trong các ngành công nghiệp và hiểu cách các bộ truyền động hoạt động, cách bạn kết nối với họ và di chuyển mọi thứ.

Bộ truyền động là gì

Một bộ truyền động là một phần của bất kỳ máy nào cho phép nó tạo ra chuyển động. Giống như các cơ trong cơ thể con người cho phép chân, cánh tay, ngón tay và các bộ phận khác di chuyển, bộ truyền động là thành phần cho phép chuyển động trong thiết bị cơ học.

Nó thực hiện điều này bằng cách chuyển đổi năng lượng đến và tín hiệu thành một lực cơ học. Lực đến này có thể là điện, khí nén (không khí) hoặc thủy lực (nước), trong khi chuyển động đi có thể là quay hoặc tuyến tính.

Các bộ truyền động tuyến tính có mặt trong mọi thứ xung quanh chúng ta, từ các hệ thống kiểm soát truy cập trên cửa của chúng ta đến các robot thực hiện việc nâng vật nặng tại kho địa phương. Ngay cả điện thoại di động của chúng tôi cũng có bộ truyền động để tạo ra rung động khi chúng được bật im lặng.

Các loại bộ truyền động khác nhau

Bộ truyền động điện là điều khiển động cơ và có xu hướng kích hoạt các chức năng mạch khác. Chúng được cấp nguồn bằng cách sử dụng dòng điện và thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển. Những loại bộ truyền động tuyến tính này mang nhiều lợi ích: chúng đơn giản để xây dựng hoặc áp dụng, mang tiếng ồn tối thiểu và có chi phí và tiết kiệm năng lượng. Nhược điểm của chúng là chúng có tốc độ thấp và không phù hợp cho tải nặng.

Bộ truyền động thủy lực, mặt khác, có thể xử lý một gánh nặng hơn 10 kg. Một bộ truyền động thủy lực điển hình là một bộ truyền động giống như piston bao gồm một xi lanh, piston và lò xo. Nó cũng yêu cầu một nguồn cung cấp thủy lực và đường trở lại và thân cây. Họ có thể xử lý các ứng dụng lực lượng cao và không cần phải được đặt gần máy bơm và động cơ của họ trong khi vẫn giữ được sức mạnh tương tự. Chúng có nhược điểm, tuy nhiên, ở chỗ chúng có thể rò rỉ chất lỏng, điều này có thể khiến họ phải trả giá hiệu quả và gây ra thiệt hại tiềm tàng. Họ cũng cần nhiều bộ phận phụ trợ khác nhau như van giải phóng, ống, xe tăng và cơ quan quản lý.

Bộ truyền động khí nén Ngồi ở đâu đó ở giữa điện và thủy lực về khả năng và có thể xử lý các tải trọng nhỏ đến lớn. Các bộ truyền động khí nén sử dụng không khí hoặc khí nén để di chuyển piston dọc theo xi lanh rỗng và tạo áp lực để di chuyển tải. Các bộ truyền động khí nén thường được ca ngợi cho chuyển động nhanh mà chúng tạo ra nhưng giống như bộ truyền động thủy lực, chúng yêu cầu các bộ phận bổ sung như van, ống và máy nén.

Chọn một bộ truyền động

Chọn bộ truyền động tuyến tính phù hợp đòi hỏi phải xem xét chi tiết vì không có mô hình một kích cỡ phù hợp và loại bộ truyền động-khí nén tuyến tính, quay điện, khí nén quay, v.v.-phụ thuộc vào ngành công nghiệp và ứng dụng.

Bên trong bộ truyền động: Các thành phần chính được giải thích

Một bộ truyền động chuyển đổi năng lượng thành chuyển động và điều khiển chuyển động hiệu quả. Trong khi các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến hiệu suất của bộ truyền động, một số thành phần chính là nhất quán giữa các loại bộ truyền động khác nhau.

Các thành phần chính:

• Nguồn điện: Nguồn năng lượng cung cấp năng lượng cho bộ truyền động tuyến tính có thể là điện, khí nén (không khí), thủy lực (nước) hoặc các loại khác. Mỗi nguồn cung cấp các lợi thế độc đáo tùy thuộc vào ứng dụng và sự lựa chọn nguồn điện ảnh hưởng đáng kể đến thiết kế và chức năng của bộ truyền động.
• Bộ chuyển đổi nguồn: Thành phần này chuyển năng lượng từ nguồn năng lượng sang bộ truyền động, điều chỉnh năng lượng để phù hợp với các tham số đầu ra cần thiết. Ví dụ, một van tỷ lệ thủy lực điều chỉnh lưu lượng nước để đảm bảo tính nhất quán giữa đầu vào và đầu ra chuyển động mong muốn, trong khi các bộ biến tần điện chuyển đổi dòng điện trực tiếp (DC) sang dòng điện xen kẽ (AC) cho bộ truyền động điện.
• Động cơ truyền động: Thiết bị cơ học vật lý thực hiện chuyển đổi năng lượng. Thiết kế khác nhau dựa trên loại và chức năng của bộ truyền động. Ví dụ, một bộ truyền động tay cầm cửa có thể là một hộp nhựa có plungers, trong khi bộ truyền động thủy lực bao gồm piston kim loại. Hiệu quả của nó nằm ở mức độ nó biến đổi năng lượng thành chuyển động cơ học phù hợp với các nhu cầu cụ thể.
• Tải trọng cơ học: Sự căng thẳng về thể chất hoặc lực đối lập tác động lên hệ thống truyền động. Tải trọng này đòi hỏi bộ truyền động để tạo ra nhiều năng lượng hơn để vượt qua nó. Một sự tương tự hàng ngày là một chiếc xe lái lên dốc, nơi độ dốc hoạt động như một tải trọng mà động cơ phải chống lại để duy trì tốc độ.
• Người điều khiển: Thiết bị kích hoạt bộ truyền động và chi phối đầu ra của nó, bao gồm hướng, lực và tuổi thọ. Nó ngăn hệ thống vận hành tự chủ và cho phép người vận hành đặt giới hạn ở cả hai đầu của quá trình chuyển đổi. Bộ điều khiển có thể là điện, điện tử hoặc cơ học và có thể có nhiều hình thức khác nhau, chẳng hạn như nút, đòn bẩy, công tắc hoặc mặt số.

Các loại bộ truyền động chính

Các loại bộ truyền động khác nhau tùy theo nguồn năng lượng, loại và tốc độ chuyển động cần thiết và chức năng của nó. Các loại bộ truyền động phát triển và phát triển nhưng rất hữu ích khi hiểu được những điều cơ bản xung quanh một số bộ truyền động thông thường đang được sử dụng.

Bộ truyền động tuyến tính điện

Bộ truyền động tuyến tính điện sử dụng năng lượng điện để tạo ra chuyển động theo đường thẳng bằng cách sử dụng piston di chuyển về phía sau và chuyển tiếp được kích hoạt bởi tín hiệu điện. Họ tạo ra các chuyển động kéo, đẩy, phóng hoặc nâng. Động cơ của họ tạo ra chuyển động quay tốc độ cao với hộp số làm giảm tốc độ hoặc tác động.

Bộ truyền động quay điện

Bộ truyền động quay điện Sử dụng năng lượng điện để tạo ra chuyển động quay, cho chuyển động liên tục hoặc hướng tới một góc cố định. Chúng liên quan đến sự kết hợp của một động cơ điện, hộp số đa tầng và công tắc giới hạn. Nó tạo ra vòng quay và mô -men xoắn khi dòng điện đi vào từ trường và từ lực được tạo ra.

Bộ truyền động tuyến tính thủy lực

Bộ truyền động tuyến tính thủy lực sử dụng áp lực nước hoặc chất lỏng có áp suất khác để tạo ra các chuyển động thẳng. Họ có thể tạo ra mô -men xoắn đủ mạnh để di chuyển các vật thể bên ngoài, do đó các ứng dụng công nghiệp của chúng. Bộ truyền động thủy lực bao gồm pít -tông di chuyển theo một hướng và một lò xo tạo ra chuyển động ngược. Ngoài ra còn có các bộ truyền động thủy lực tác động kép, trong đó áp lực đến ở cả hai đầu để di chuyển piston qua lại để chuyển động đồng đều hơn.

Bộ truyền động tuyến tính khí nén

Các bộ truyền động tuyến tính khí nén sử dụng không khí nén để tạo chuyển động bằng cách di chuyển pít -tông qua lại hoặc bằng cách đẩy và kéo xe qua đường lái xe hoặc ống. Lò xo được sử dụng để mang piston trở lại. Ngoài ra, chất lỏng đôi khi được sử dụng ở đầu đối diện để đẩy nó trở lại. Các bộ truyền động tuyến tính khí nén có thể tạo ra tốc độ và mô -men xoắn cao trong khoảng cách ngắn và chống lại áp lực đối lập như gió hoặc nổ.

Xác định bộ truyền động tốt nhất cho nhu cầu của bạn

Có nhiều loại bộ truyền động được sử dụng trên các trường khác nhau, nhưng không phải tất cả sẽ phù hợp cho các mục đích cụ thể của bạn. Đây là một hướng dẫn được sắp xếp hợp lý để giúp bạn chọn đúng.

Cân nhắc chính:

• Loại chuyển động: Bộ truyền động cung cấp chuyển động tuyến tính hoặc quay. Quyết định nếu bạn cần chuyển động tuyến tính chính xác hoặc chuyển động quay động hơn, liên tục. Ngoài ra, hãy xem xét phong trào cần phải đi bao xa - cho dù là hành động ngắn, sắc bén hay đột quỵ dài hơn.
• Đầu vào năng lượng: Bộ truyền động điện thường được sử dụng và linh hoạt, nhưng có thể không phải lúc nào cũng thực tế. Trong trường hợp điện áp cao là không mong muốn, các bộ truyền động thủy lực hoặc khí nén có thể cung cấp hiệu suất đáng tin cậy mà không cần đầu vào điện.
• Nhu cầu chính xác: Một số nhiệm vụ đòi hỏi độ chính xác cao, đặc biệt là đối với công việc tinh tế hoặc phức tạp như chọn và xử lý. Đối với các nhiệm vụ hạng nặng, độ chính xác có thể ít quan trọng hơn. Hiểu được bao nhiêu độ chính xác bạn cần sẽ giúp thu hẹp các tùy chọn bộ truyền động của bạn.
• Yêu cầu lực lượng: Khả năng tải của bộ truyền động phụ thuộc vào trọng lượng và kích thước của đối tượng mà nó phải di chuyển. Đảm bảo chọn một thứ cung cấp lực đầy đủ cho ứng dụng của bạn.
• Chiều dài đột quỵ & tốc độ: Xác định xem bộ truyền động cần di chuyển đối tượng (chiều dài đột quỵ) bao xa và ở tốc độ nào. Hãy nhớ rằng các bộ truyền động cung cấp lực cao hơn có thể di chuyển chậm hơn. Tốc độ thường được đo theo khoảng cách mỗi giây.
• Môi trường: Các bộ truyền động được sử dụng trong môi trường công nghiệp hoặc gồ ghề nên được đánh giá để bảo vệ, trong khi những người được sử dụng trong nhà trong phòng thí nghiệm hoặc hội thảo có thể yêu cầu ít bảo vệ hơn.
• Tùy chọn lắp: Bộ truyền động có thể được gắn theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu của bạn. Ví dụ, một hệ thống hai ống cho phép xoay, trong khi một hệ thống đứng yên giữ cho bộ truyền động tại chỗ.

Với những cân nhắc này, bạn sẽ có thể thu hẹp các lựa chọn của mình.

Đánh giá hiệu suất của bộ truyền động

Khi bạn đã chọn một bộ truyền động, điều quan trọng là phải đánh giá hiệu suất của nó bằng một vài số liệu chính:

• Mô -men xoắn và lực: Mô -men xoắn đề cập đến lực xoắn mà bộ truyền động tuyến tính có thể tạo ra, quan trọng trong bộ truyền động quay. Cả tải trọng tĩnh và động nên được xem xét - công suất đo tải tĩnh khi bộ truyền động được nghỉ ngơi, trong khi tải trọng động có khả năng trong quá trình chuyển động.
• Tốc độ không tải: Tốc độ rất quan trọng, đặc biệt là khi một bộ truyền động không được tải. So sánh tốc độ "không tải" này để đảm bảo nó đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất của bạn.
• Độ bền: Độ bền của bộ truyền động tuyến tính phụ thuộc vào loại và thiết kế. Bộ truyền động thủy lực có xu hướng bền hơn cho các ứng dụng hạng nặng. Một bộ truyền động tốt nên có các thành phần mạnh mẽ chống lại mặc theo thời gian.
• Hiệu quả năng lượng: Các bộ truyền động hiệu quả sử dụng ít năng lượng hơn để thực hiện các nhiệm vụ của họ, điều này rất quan trọng đối với tính bền vững và quản lý chi phí. Lựa chọn cho các thiết kế giảm thiểu tiêu thụ năng lượng trong khi duy trì hiệu suất.

Kết nối một bộ truyền động

Các loại bộ truyền động và các chức năng mà chúng liên quan là rộng. Theo sau, không có khả năng có một hướng dẫn sử dụng kế hoạch chi tiết hoặc phổ quát khi nói đến việc kết nối các bộ truyền động.

Tuy nhiên, một bộ truyền động chung, Bộ truyền động tuyến tính điện, tương đối đơn giản để kết nối và có thể hữu ích trong các chức năng gia đình khác nhau. Dưới đây là một danh sách kết nối một với thiết bị hoặc cơ chế điều khiển như công tắc rocker.

Kết nối với một thiết bị

Một số bộ truyền động tuyến tính điện có bốn chân dễ dàng kết nối với thiết bị của bạn. Trong trường hợp này, quá trình này dễ dàng như cắm vào bộ truyền động tuyến tính và bỏ đi.

Nếu bộ truyền động của bạn không đi kèm với bốn chân bao gồm, bạn có thể mua một đầu nối bốn chân, có sẵn trong chiều dài sáu feet và hai feet.

Kết nối đầu nối với bộ truyền động bằng cách tìm các dây, hy vọng sẽ được hiển thị. Bạn cần vặn dây vào đầu nối trước khi cắm nó vào. Sử dụng băng keo điện để che bất kỳ dây nào tiếp xúc. Nếu bạn không thể tìm thấy dây hoặc không đủ, bạn có thể cắt lại cao su để cung cấp tốt hơn để kết nối với đầu nối.

Các thiết bị truyền động có thể có dây màu khác nhau cho đầu nối. Nếu bộ truyền động có dây màu đỏ và đen và đầu nối có màu nâu và xanh, ví dụ, kết nối màu đỏ với màu nâu và đen với màu xanh. Nếu nó có sự kết hợp màu xanh đỏ, hãy kết nối màu đỏ với màu nâu và xanh lam với màu xanh. Nếu dây truyền động có màu đỏ và vàng, kết nối dây màu đỏ với màu nâu và vàng với màu xanh.

Kết nối với công tắc rocker

Các công tắc rocker là cách dễ nhất để điều khiển bộ truyền động điện tuyến tính thông qua một công tắc rocker tạm thời-những người di chuyển khi nhấn nút-hoặc một công tắc không nhập khẩu, có thể được chuyển đổi giữa chuyển động "mở rộng" " , hoặc "tắt."

Để kết nối công tắc rocker, bạn sẽ cần pin 12VDC hoặc bộ điều hợp nguồn 110VAC/220VAC đến 12VDC ngoài bộ truyền động chuyển đổi và bộ truyền động tuyến tính của bạn.

Kết nối công suất âm với thiết bị đầu cuối thứ ba của công tắc rocker và sử dụng dây thứ hai để kết nối các đầu cuối 3 và 4. Công suất dương của nguồn điện kết nối với đầu cuối 6 của công tắc trong khi dây thứ hai kết nối đầu cuối 6 với đầu 1. Kết nối Các dây từ các thiết bị đầu cuối 2 và 5 đến bộ truyền động, giờ đây sẽ cung cấp cho bạn một bộ điều khiển làm việc.

Đây là một ví dụ đơn giản, nhưng phổ biến về việc kết nối bộ truyền động tuyến tính điện có cách sử dụng đa dạng. Nếu bạn cần trợ giúp kết nối bộ truyền động của mình với công tắc rocker và nguồn điện, chúng tôi đã thực hiện Máy tạo sơ đồ nối dây cho bạn.

Gắn một bộ truyền động

Khi bạn kết nối bộ truyền động của mình với thiết bị hoặc bộ điều khiển, bạn cần gắn nó, sẵn sàng để sử dụng. Có hai phương pháp cho điều này - trục xoay kép và gắn cố định, như đã đề cập trước đó.

Gắn kết trục kép

Khắc phục bộ truyền động tuyến tính trên nền tảng cho phép nó xoay vòng liên quan đến việc sử dụng chân hoặc ống gắn cố định cho mỗi khung ở mỗi đầu của bộ truyền động. Một chốt chéo trượt qua giá đỡ và bộ truyền động để kết nối cả hai, chúng tôi gọi chúng Giá đỡ giá đỡ. Bộ truyền động tuyến tính có thể xoay quanh mỗi chân, điều đó có nghĩa là bộ truyền động có thể thay đổi bên cạnh đối tượng mà nó đang di chuyển, cho phép một hàm động hơn một chút. Một ứng dụng rất phổ biến của loại phương pháp lắp này được nhìn thấy trên các cửa cho phép chúng mở và đóng.

Gắn cố định

Gắn cố định liên quan đến việc sửa bộ truyền động vào khung lắp trục và cho phép bộ truyền động tạo ra các chuyển động đẩy hoặc kéo từ một vị trí được đặt. Đây là cách một nút được gắn, ví dụ.

Trong cả hai phương pháp lắp, điều quan trọng là phải đảm bảo thiết bị lắp có thể xử lý tải trọng của bộ truyền động vì tải trọng không đáng có có thể làm hỏng bộ truyền động hoặc khiến nó phải xoay chiều.

Nó cũng quan trọng để xem xét môi trường bạn đang vận hành bộ truyền động của bạn và bất kỳ xu hướng nào đối với bụi hoặc nước. Giống như bất kỳ thiết bị cơ học nào, bộ truyền động, gắn kết và các thành phần phụ trợ của bạn yêu cầu bảo trì. Nếu bạn chăm sóc bộ truyền động của mình và dành thời gian để hiểu khả năng và cơ chế của nó, nó có thể phục vụ bạn trong một thời gian dài.