Линейный актуатор что это такое

24

Линейные актуаторы: руководство по использованию

Линейные актуаторы предназначены для совершения линейно поступательных движений: поднимать и опускать, открывать и закрывать, толкать и втягивать, извлекать и вставлять. Например линейный привод сможет открывать/закрывать гаражные ворота, управлять окнами и дверьми в умном доме или же поднимать и опускать багажник вашего DIY-авто.

Список моделей

Общие сведения

Линейный актуатор (привод) – это устройство, которое преобразует электрическую энергию в линейное перемещение выходного штока.

Актуатор состоит из двигателя, редуктора и механического винтового привода с выходным штоком. При подаче питания → вращается вал двигателя → вращается редуктор → вращается ходовой винт → поступает линейное перемещение штока. При смены полярности — шток начнет перемещается в противоположную сторону. При снятии питания — процесс останавливается.

Конструкция актуатора

Мотор

Мотор (двигатель) — устройство для преобразования электрической энергии в механическую. При подключении питания выходной вал двигателя начинает вращаться в одну сторону, при смене полярности — выходной вал двигателя меняет направления вращения в противоположную сторону.

Редуктор

Выходной вал мотора соединён с группой металлических шестеренок, которые пропорционально позволяют увеличить крутящий момент, но при этом снизить скорость вращения вала. В итоге, чем больше передаточное число, тем больше крутящий момент и соответственно меньше скорость вращения выходного вала из редуктора. Всё аналогично коробке передач в автомобиле.

Механический привод

Продолжением вала редуктора является механический привод, который выполнен по конструкции винт-гайка или правильнее сказать винтовая передача, где гайка установлена на винтовую направляющую ось и неподвижно соединена со штоком. При работе двигателя, гайка перемещается по резьбе вдоль всего винта, соответственно перемещая шток актуатора.

Шток — выходная часть линейного актуатора. Шток выдвигается или втягивается, перемещаясь по направляющей. Направление перемещения задается направлением вращения двигателя.

Концевики

Для автоматической остановки штока в конечных положениях, в корпусе актуатора расположено два концевых выключателя: один датчик установлен для фиксации крайнее выдвинутого положения, а второй — для крайнее втянутого положения.

При достижении крайних положений, датчик срабатывает и питание двигателя выключается. Дальнейшее движение возможно только в противоположном направлении, т.е. при смене полярности питания для реверса двигателя.

Выходной кабель

На выходе актуатора расположен кабель с двумя проводами для подключения линейного привода к питанию или коммутирующему устройству. При подаче питания поступает линейное перемещение штока. При смены полярности — шток начнет перемещается в противоположную сторону. При снятии питания — процесс останавливается.

Корпус

Все конструктивные компоненты линейного привода изготовлены из алюминия, что обеспечивает легкость и прочность устройства. Линейные актуаторы соответствуют степени защиты IP54, что гарантирует работу в пыльной среде и допускает попадания воды. А это позволяет использовать модули не только в домашних, но и уличных условиях.

Характеристики актуатора

Актуаторы отличаются между собой длиной штока, осевым усилием, скоростью перемещения штока, рабочим циклом и напряжением. Характеристики на конкретно ваш привод, ищите в описании товара на интересующую модель устройства. А мы пока рассмотрим подробнее что это за данные и на что они влияют.

Длина штока

Длина штока — это расстояние на которое шток может выдвинутся относительно корпуса устройства. Самые ходовые модели с длиной штока от 50 до 500 мм.

Осевое усилие и скорость штока

• Осевое усилие — это максимальная нагрузка в ньютонах, которую шток актуатора способен перемещать.
• Скорость штока — это средняя скорость, с которой шток совершает линейное перемещение.

Осевое усилие и скорость движения штока взаимосвязаны между собой с помощью редуктора. Редуктор при неизменной мощности двигателя изменяет соотношение скорости его вращения и крутящего момента, что в итоге влияет на конечную скорость линейного перемещения и усилие на штоке актуатора. Чем больше передаточное отношение редуктора, тем больше усилие и меньше скорость.

Рабочий цикл

Рабочий цикл актуатора (коэффициент нагрузки) — это доля времени в процентах безостановочной работы актуатора от общей продолжительности полного цикла. Например, показатель рабочего цикла равный 10% означает, что актуатор способен непрерывно работать в течение 1 минуты из каждых 10 минут. Средний статистический рабочий цикл актуаторов варьируется от 10 до 25%.

Питание

Для штатного режима работы актуатора необходим источник питания напряжением 12 вольт с током не менее 2,5 А.

Примеры работы

Рассмотрим несколько примеров работы с линейными актуаторами.

Простой пульт

Работать с актуатором можно даже без микроконтроллера. Соберём простую схему, где трёхпозиционный тумблер сможет рулить линейным приводом.

Что понадобится

• 1× Линейный актуатор XDHA12-50 ( 900 Н / 12 В / 50 мм)
• 1× Источник питания на 12 В
• 1× Трёхпозиционный переключатель (ON-OFF-ON)

Т.к. переключатель будет коммутировать силовые линии питания, то соответственно должен быть рассчитан на максимальный ток работы линейного привода, в нашем случае 2,5 А.

Схема устройства

Результат работы

В зависимости от положения переключателя актуатор совершает разные действия:

• В режиме ON1 → шток совершает линейное перемещение вперед.
• В режиме OFF → шток стоит на месте.
• В режиме ON2 → шток совершает линейное перемещение назад.

Автоматика на Arduino с драйвером мотора

Автоматизируем процесс, заставим линейный привод совершать движения по заданному алгоритму. На роль контроллера для работы с актуатором рассмотрим платформу Arduino Uno, а на роль коммутатора — драйвер мотора.

Что понадобится

• 1× Линейный актуатор XDHA12-50 ( 900 Н / 12 В / 50 мм)
• 1× Источник питания на 12 В
• 1× Arduino Uno
• 1× Trema Shield
• 1× Драйвер мотора (Trema-модуль)
• 1× Кабель USB (A — B)

Схема устройства

Программная настройка

Исходный код

Результат работы

После прошивки Arduino, шток линейного привода каждые 7 секунд буде перемещаться вверх или вниз.

Габаритный чертёж

Размеры линейных актуаторов отличаются между собой. Габариты на конкретно ваш модуль, читайте в описании товара на интересующую модель устройства.

Линейные актуаторы — основные положения, как работает линейный актуатор

Эта обзорная статья дает общие представления о принципах работы линейных актуаторов и рассчитана на тех, кто только начинает работу с ними. Если Вы относитесь именно к этой категории читателей, мы надеемся, что статья даст Вам необходимую информацию и поможет в выборе подходящего актуатора для решения поставленной задачи.

Как работает линейный актуатор

Первый большой вопрос — каков принцип работы линейного актуатора. Многие люди (большинство людей), не сталкивавшихся ранее с необходимостью применения актуаторов, называют их «толкателем», «электрическим поршнем», «механическим цилиндром» и другими подобными (и нередко нелепыми) терминами. Тем не менее, все они подразумевают одно и то же устройство, независимо от правильности терминологии. Линейный актуатор выполняет именно такую работу, которую подразумевает его название: «Актуатор» (от английского «actuate») — «приводить в движение» и «линейный» — выполняющий прямолинейное движение, движущийся по прямой.

Существует множество различных способов реализации такого движения с помощью двигателя. Наиболее растространенный вариант — с помощью выдвигающегося и втягивающегося штока (слайдера), перемещающегося по направляющей. Сферы использования таких линейных приводов широко варьируются, они могут использоваться практически в любых устройствах — для регулирования положения телевизора (в том числе, выдвигающиеся и убирающиеся конструкции), для подъема и опускания пандусов для инвалидных колясок, в промышленном оборудовании, в игрушках и даже в авиационно-космических технологиях.

В конструкции линейного актуатора для создания линейного перемещения чаще всего используется винт (или более правильное название — винтовая передача). Винт вращается по или против часовой стрелки, его вращение вызывает линейное перемещение штока, соединенного с гайкой, которая перемещается вдоль винта.

Двигатели, которые используются в линейных актуаторах, в большинстве случаев являются классическими коллекторными двигателями постоянного тока 12В или 24В. Но в ряде случаев могут использоваться другие типы электродвигателей и другой вольтаж. Чтобы изменить направление движения штока линейного актуатора необходимо изменить направление вращения его двигателя. В случае использования коллекторного двигателя постоянного тока достаточно поменять полярность питания (поменять местами два провода питания двигателя). Типичное решение — с использованием автоматического переключателя, который меняет полярность подключения питания.

Существующие линейные актуаторы различаются возможной длиной хода. Применительно к конструкции актуатора это означает, что актуаторы выполняются с различными длинами штока и корпуса. Помимо длины хода актуатора, важными характеристиками являются скорость и усилие на штоке. Для достижения необходимой скорости и усилия между валом электродвигателя и винтом устанавливают механический редуктор. Редуктор при неизменной мощности двигателя изменяет соотношение скорости его вращения и крутящего момента, что в итоге влияет на конечную скорость линейного перемещения и усилие на штоке актуатора — чем больше передаточное отношение редуктора, тем больше усилие и меньше скорость. Винт также является механической передачей, влияющей на соотношение скорости и усилия — чем меньше шаг винта, тем больше усилие и меньше скорость перемещения штока. В любом случае без использования специальных устройств регулирования скорости двигателя всегда соблюдается взаимосвязь между усилием и скоростью перемещения: чем выше скорость перемещения штока, тем меньше усилие (и наоборот).

Для реализации остановки штока в конечных положениях, актуатор оснащается встроенными концевиками (концевыми выключателями или микровыключателями). Концевые выключатели устанавливаются внутри на шток актуатора. Срабатывание концевых выключателей происходит при достижении гайкой крайних положений внутри корпуса актуатора — один датчик устанавливается на крайнее выдвинуте положение, второй — на крайнее втянутое положение. При достижении крайнего положения датчик срабатывает, питание двигателя выключается. Дальнейшее движение возможно только в противоположном направлении — при смене полярности питания и реверсе двигателя.

Как подобрать линейный актуатр

Чтобы выбрать подходящий линейный актуатор, необходимо определиться с основными требованиями системы:

Для чего используется линейный привод?

Применяются линейные приводы в местах, где Требуется линейное движение. От промышленного оборудования до микромедицинских приложений, клапанов, демпферов и принтеров, и, чаще, в транспортных средствах, чтобы открывать и закрывать багажник в вашем автомобиле. Вы называете это, есть несколько мест, где линейные приводы не были приняты, чтобы облегчить нашу жизнь или ускорить ее.

Линейные актуаторы — естественный выбор инженеров-проектировщиков для создания линейного движения, отчасти благодаря их способности обеспечивать высокий уровень позиционного управления, надежности, больших усилий и высоких скоростей. Линейное движение может быть достигнуто несколькими способами: Электрические линейные приводы которые разрабатывает Firgelli, вероятно, являются наиболее распространенным типом линейных приводов, используемых во всем мире, однако гидравлические и пневматические приводы линейного перемещения также обычно используются в определенных приложениях.

Электрические линейные приводы обычно широко используются во всем мире, хотя гидравлические приводы предлагают чрезвычайно высокие усилия, но низкие скорости, а пневматические линейные приводы предлагают высокие скорости, но низкие усилия. Электрические приводы предлагают лучшее из обоих миров в дополнение к следующим преимуществам:

1. Компактный, не требует арматуры высокого давления
2. Очень рентабельно по сравнению с гидравликой или пневматической системой
3. Высокая управляемость с очень точными вариантами позиционного управления вплоть до микронного уровня
4. Очень энергоэффективный
5. Гибкие фитинги, позволяющие использовать их во многих областях.

Проблема с гидравликой, используемой в кабриолете, заключалась в том, что для системы требовался насос высокого давления, резервуар, и калибровка их всех для совместной работы была очень сложной, и если когда-либо одна из этих линий сломалась, у вас бы в конечном итоге была жидкость. салон автомобиля.

Наиболее распространенное место использования линейного привода

С развитием электроники и магнитов, Электрические линейные приводы стали очень мощными и обладают большой прочностью и надежностью. В результате большинство линейных приводов в настоящее время используются в автомобильной промышленности для открывания дверей, багажников, крыш и т. Д. Чаще всего в автомобиле используется линейный электропривод. Эти приводы открываются и закрываются за вас одним нажатием кнопки, тем самым значительно облегчая вам жизнь.

Электрические линейные приводы, используемые в вашем доме

Еще одно очень популярное место, где используются линейные актуаторы, — это дом. Системы автоматизации в доме стали очень популярным местом для внедрения технологии линейных приводов. Будь то перемещение телевизора в шкаф и извлечение из него или подъем прибора с острова в центре кухни, все они используют линейные приводы для создания линейного движения.

Лифты для кухонной техники и Телевизионные лифты являются, вероятно, наиболее распространенными типами домашних применений, в которых используются линейные приводы, и все они используют оборудование для линейного перемещения с электроприводом, а не гидравлическое или пневматическое. В этом примере, приведенном выше, под шкафом размещается исполнительный механизм, который поднимает коробку с прибором. Преимущество заключается в том, что эти уродливые устройства не попадают в поле зрения, когда они не используются, а также увеличивает рабочую площадь кухонных столешниц.

В каких еще приложениях используются линейные приводы?

Подъемные люки на яхтах используют линейные приводы, чтобы сделать доступ намного проще.

Актуатор: Линейный привод

Настоящий сайт в наибольшей степени посвящен линейным актуаторам, которые представлены широким диапазоном изделий: кареточные, штоковые, телескопические колонны соленоиды и т.д. Актуаторам вращения и актуаторам-клапанам для трубопроводов посвящены отдельные разделы.

В зависимости от применения, актуатор обладает рядом особенностей – классом электрозащиты, так что некоторые могут работать в воде или вакууме, предохранительными муфтами, концевыми датчиками, датчиками положения, ручным приводом, и т.д.

Преимуществом актуаторов является то, что это законченное устройство, обладающее невысокой стоимостью и не требующее специальной разработки или изготовления. Множество различных типов актуаторов находится на нашем складе в Москве. Это позволяет легко осуществлять разработку прототипов и проверку технических замыслов конструкторов. Недостатком любого универсального устройства чаще всего и служит его универсальность, то есть неоптимальность для конкретного применения. Однако широкий диапазон характеристик позволяет в какой-то мере преодолевать этот недостаток. Исключение, пожалуй, составляют случаи экстремальных окружающих условий или рабочих характеристик – например, экстремальные температуры. Если готового линейного привода нет, иногда проще и дешевле разработать устройство самостоятельно.

Актуаторы находят широкое применение во всех областях человеческой деятельности и обладают чрезвычайно широким спектром технических характеристик, например усилие от нескольких милиграммов до 350 тонн (3500 кН), скорость от 1 мм в час (что иногда весьма труднодостижимо) до 10 м/с, более 500 м/с для соленоидов. Таким образом, применение актуаторов весьма широко – от самых экзотических до самых эротических.

Выбор актуатора

При выборе актуаторов учитывается много факторов и сам выбор представляет из себя ступенчатый процесс.

• Технические характеристики (усилие толкания /втягивания, рабочий ход, питание, скорость, коэффициент загрузки) — смотрите таблицы или графики на страницах
• Особенности работы (температура, необходимость датчиков и т.д.)
• Стоимость
• Доступность

Но вне зависимости от того, является ваше изделие уникальным или серийным, наши квалифицированные специалисты с большим опытом и знаниями в области устройства и применения актуаторов, помогут правильно подобрать и купить актуатор и окажут вам любую необходимую помощь.