Aktuators 101. Wat is 'n actuator, wa...
Aktuators 101. Wat is 'n actuator, wat doen hulle, hoe werk hulle.
Bedrading vir aandrywer
Wat is 'n aandrywer Pneumatiese aandrywers Hidrouliese akteurs Roterende aandrywers Elektriese lineêre aandrywers
'N Aktuator is 'n toestel wat 'n energiebroninvoer benodig, gewoonlik elektriese energie, 'n eksterne seininvoer in die een of ander vorm om die aandrywer te vertel wat om te doen, en dan word die toestel geaktiveer. Die uitset in die vorm van 'n beweging kan roterend of lineêr wees en word gebruik om die gewenste resultaat in 'n stelsel te behaal.
Die term Actuator is afkomstig van die handeling om iets te aktiveer, met ander woorde om te Aktiveer is om iets te bedryf. Om die uitdrukking van wat dit doen te vereenvoudig, lees 'n aandrywer dus 'n sein en dan werk dit, of dit werk. Aktuators is gewoonlik deel van 'n algehele stelsel of masjien of toestel. Dit is 'n komponent in daardie masjien wat iets doen deur dit te laat beweeg.
Om 'n aandrywer te laat werk, benodig dit 'n energiebroninvoer, gewoonlik elektriese energie. Dit benodig ook 'n eksterne seininvoer in die een of ander vorm om die aandrywer te vertel wat om te doen, en dan word die toestel geaktiveer. Die uitvoer is gewoonlik in die vorm van 'n beweging wat óf draaiend óf lineêr kan wees wat gebruik word om die gewenste resultaat in 'n stelsel te bereik.
Geskiedenis van aandrywers
Aktueerders bestaan ​​al meer as 'n honderd jaar en hul naam kom van wat hulle doen, hulle aktiveer iets. Dit is dat hulle iets beweeg deur oop te maak of toe te maak, te druk of te trek, op te lig of te laat sak. Die mees algemene aandrywer wat u elke dag gebruik, is die solenoïde-aandrywer om u motordeur te sluit en oop te maak elektriese lineêre aandrywer gebruik om die kattebak in 'n motor oop en toe te maak. Dit is 'n baie algemene tipe elektromeganiese aandrywer wat baie in ons daaglikse lewe gebruik word. Voordat elektrisiteit geskep is, is dit steeds vervaardig, maar dit sal deur mense beheer word, soos 'n grendel aan die deur.
Waar word aandrywers gebruik?
Daar is meer as 50 aandrywers wat in 'n moderne motor gebruik word; motors het waarskynlik die meeste aandrywers wat ons as 'n deel van ons daaglikse lewe sou gebruik. 'N Motor gebruik dit in die brandstofinspuiters, kleppe vir die brandstofvoorsiening en bestuur, verwarmings- en verkoelingstelsels, selfs die vermaakstelsels kan dit gebruik om luidsprekers, GPS-skerms, ensovoorts, oop en toe te maak.
Aktuators 101 - Wat is 'n actuator en hoe werk dit?
Kom ons kyk na 'n tipiese voorbeeld van 'n aandrywerstelsel wat in ons alledaagse lewens gebruik word. Die verwarming in 'n motor het 'n warm en koue temperatuur, sowel as 'n waaier met verskillende kragvlakke. Die temperatuurinstelling word eintlik beheer deur middel van 'n aandrywer wat reguleer hoeveel lug oor 'n warmtewisselaar vloei. Die aandrywer beheer die lugvloeiposisie, hoe meer dit oor die warmtewisselaar vloei, hoe warmer die lug, omgekeerd, hoe verder dit van die warmtewisselaar is, hoe koeler is dit.
Is 'n aflos 'n aandrywer?
A Aflos word ook soms beskou as 'n vorm van 'n elektriese aandrywer, dit wil sê dat die aflos bedien en 'n elektriese sein of verbinding van een of ander aard. Al klink dit miskien soos 'n elektriese komponent sonder bewegende dele, het dit wel 'n bewegende komponent. 'N Relais is 'n magneties gelaaide spoel wat 'n aansluiting via 'n elektromagnetiese veld oopmaak en sluit. Soos u kan sien, is dit 'n vorm van aandrywer net op klein skaal.
Vir die doel van hierdie artikel sal ons meer fokus op lineêre aandrywers. Die term Aktuators is eintlik baie breed en kan ook Rotary Actuators, Solenoids en ander soorte bevat.
As ons dit by die motor hou, kan ons 'n ander soort aandrywer-tipe verduidelik, dit is die magneet-aandrywer. Solenoïede werk soos 'n relais, hulle neem 'n elektriese stroom in en skep 'n elektromagnetiese veld, dit is die magnetiese krag wat dan 'n staaf laat in- en uitbeweeg. Hoe hoër die magnetiese veld wat aan die solenoïde-aandrywer gelei word, hoe meer krag word daarvoor geskep en omgekeerd. Dit is baie eenvoudige aan / af-aandrywers met min beheeropsies as om dit in of uit te skakel. Byvoorbeeld, u het geen werklike beheer oor snelheid of krag nie, om die erger te maak, het die solenoïde-aandrywer ook 'n baie beperkte slag. Dit is skaars om 'n solenoïde-aandrywer met meer as 2 "(duim) beroerte te vind.
Die sentrale sluiting van motordeure is die algemeenste tipe solenoïde-aandrywer. hulle sluit die grendel van die deurhandvatsel aan en ontkoppel dit. Die beheermeganisme is ook baie eenvoudig vir 'n solenoïde-aandrywer, en daar word 'n enkele pols van 12V gelykstroom aan die solenoïde gestuur om dit te aktiveer, en 'n veer laat hom terugkeer.
Hieronder is 'n tipiese solenoïde-aandrywer, soos gebruik in die meeste motors. Hulle lyk waarskynlik onbekend, maar dit is omdat die meeste mense nie binne-in die deurpanele van 'n motor kan sien nie.
Hierdie beweging van die aandrywers word deur spanning aangedryf en hulle benodig baie groot spanning om hulle uit te brei en saam te trek, gewoonlik meer as 200 V. Die Piezo-materiaal is 'n soort keramiek, dit is baie bros en het baie lae met metaalplate tussen elke laag sodat elke piezo-stapel energie kry.
Groot hoeveelhede spanning is nodig vir baie klein lengteverandering, gewoonlik sal 'n Piezo slegs met ongeveer 1% van sy grootte uitbrei, maar hulle krag is baie hoog, dit beteken dat u die uitbreiding van die Piezo-stapels kan versterk om beweging te kry en afruilkrag vir beroerte. Die versterking kan meganies gedoen word soos 'n hefboomidee, maar dit word gewoonlik gebruik in toepassings waar u baie presisie en beheer benodig. Dit word meestal gebruik as brandstofinspuiters vir motors waar die Piezo-aandrywer die brandstofvolume wat die silinder binnedring, beheer en die beheervlak tot op die mikronvlak moet wees.
Hierdie tipe aandrywers gebruik gas onder druk of lug in 'n silinder, wat 'n hoëdrukpomp gemaak het om 'n suier te skuif om lineêre beweging te skep. Soos hidrouliese aandrywers, bestaan ​​die ontwerp van pneumatiese lineêre aandrywer al lank. 'N Lugkompressor word gebruik om die lug of inerte gas in 'n tenk onder druk te plaas, en daardie hoëdruklug word gebruik om die aandrywers se suier in en uit te laat gly. Sodra die suier in die aandrywer die einde van die beweging bereik het, word 'n klepskakelaar beweeg om die klep na die ander kant van die aandrywer oop te maak, waar weer die hoëdruklug die suier in die aandrywer in die ander rigting druk.
Voordele van die gebruik van pneumatika is:
Hoë spoed is moontlik en word beheer deur die drukklep en die volume-vermoë van die stelsel
Redelike hoë krag kan bereik word
Daar word min geluid uitgesonder, behalwe wanneer die pomp die hoëdruk-tenk moet aanvul
Baie lang houe is moontlik
Uiters hoë betroubaarheid en duursaamheid van die siklus.
Die aandrywers kan eintlik baie klein en kompak van grootte wees, want hulle is eenvoudig in konstruksie.
Nadele van pneumatiese aandrywers:
Bykomende toerusting word benodig, soos 'n tenk en hoëdrukpomp
Die stelsel kan nie toegelaat word om te lek nie
Lug is 'n samedrukbare gas en as sodanig beteken dit dat 'n pneumatiese aandrywer 'n hoë krag beweeg, daar altyd 'n vertraging is omdat die gas natuurlik eers saamdruk voordat dit die suier binne die aandrywer beweeg. Dit beteken dat daar 'n vertraging in die stelsel sal wees. Hidrouliese aandrywers los hierdie probleem op
Baie lae posisionele beheer is haalbaar. Kyk na die video hieronder waar ons Lego gebruik om die gebrek aan beheer in vergelyking met 'n meganiese aandrywer te demonstreer, en die gebruik van 'n DTI (Dial Test Indicator) om die verskil te toon
Waar word pneumatiese aandrywers gebruik?
Dit word gebruik waar vinnige beweging benodig word of wanneer 'n groot hoeveelheid lineêre afstand vinnig afgelê moet word, soos duim per sekonde of 30 sentimeter per sekonde. Nadat dit geïnstalleer is, is dit moeilik om van een plek na 'n ander te beweeg, want dit benodig baie installasietyd. Hierdie aandrywers word op die monteerbande van vervaardigingsfabrieke aangetref, aangesien dit ideaal is om miljoene siklusse sonder onderhoud te verrig en baie vinnig kan beweeg.
Hidrouliese aandrywers werk op dieselfde manier as pneumatiese aandrywers, behalwe in plaas van hoëdruklug of -gas te gebruik, gebruik hulle 'n vloeibare vloeistof wat nie saamgepers kan word nie. Aangesien die vloeistof nie saamdrukbaar is nie, het dit 'n groot voordeel: hierdie stelsels kan baie sterk wees en daarom word u uitsluitlik gebruik vir swaar konstruksietoerusting, grawe, vragmotors, vurkhysers, trekkers ens.
Hoe werk hidrouliese aandrywer?
Hidrouliese aandrywer gebruik 'n hoëdrukvloeistof om 'n suier agteruit en vorentoe te stoot, waar dit deur klepskakelaars geskakel word. THierdie stelsels benodig hoëdrukpompe, hoëdrukkleppe en leidings, en 'n tenk om al die hidrouliese vloeistof in te hou. As u dus baie ruimte en geld het en 'n baie groot krag benodig, kan hidroulika die manier om te gaan.
Voordele van die gebruik van hidrouliese aandrywers is:
Matige spoed is moontlik en word beheer deur die pompspoed.
Uiterste hoë krag kan bereik word
Nadele van hidrouliese aandrywers:
Daar is nadele aan die gebruik van hidroulika vanuit 'n bedryfsoogpunt. Die belangrikste een is beheer. U het baie min presisiebeheer as dit by hierdie stelsels kom.
Hidrouliese vloeistof is nodig om die stelsel te laat werk en as dit lek, kan die vloeistof baie giftig wees
As die hidrouliese pomp in werking is, kan dit raserig wees, en hoe hoër die krag benodig, hoe groter is die geraas
Hidrouliese vloeistof het 'n baie lae viskositeit, dus vloei dit nie glad deur pype en kleppe nie, dit benodig alles energie om al die vloeistof onder hoë druk deur al hierdie pype en toebehore te druk, en gevolglik is hidrouliese stelsels baie ondoeltreffend om te werk en gebruik.
Hierdie stelsels is duur om te koop en te installeer.
'N Roterende aandrywer is 'n aandrywer wat 'n draai-beweging produseer, wat hulle ideaal maak om kleppe oop en toe te maak. Daar is baie verskillende maniere om draai-beweging te skep en dus 'n draai-aandrywer. Die verskille kom in die vorm van die aansoek voor. In die foto hierbo kan u byvoorbeeld sien dat 'n draai-beweging deur 'n rek geskep word, en 'n rondselstylbeweging waar die "Rack" as 'n suier beheer word. Die suier kan hidroulies beheer word of deur middel van hoë druk lug en gas gebruik word om pneumaties te beheer. So, wat sou die verskil wees ?. As die draaibare aandrywer hierbo hidroulies gereguleer word, kan die kragte wat uitgeoefen word groot wees, en dit sal dus in industriële toepassings pas wanneer groot kragte nodig is om 'n klep oop en toe te maak. As hierdie draai-aandrywer pneumaties beheer word, kan die aandrywer minder krag benodig om die hoofas te draai, wat gebruik word om die vereiste take uit te voer.
Die beweging wat deur 'n draai-aandrywer veroorsaak word, kan óf deurlopende rotasie wees, soos gesien in 'n elektriese motor, óf beweging kan 'n vaste hoekrotasie wees. Met 'n draai-aandrywer wat pneumaties of hidroulies bestuur word, is dit meer waarskynlik dat dit 'n vaste draai-tipe is, dit is omdat die rek of suier wat die hoofas draai, net so ver kan beweeg en die rotasiebeweging dus beperk word deur die beskikbare lineêre slag. . As meer rotasie benodig word, moet die suier verder gly, anders word die verskillende ratverhouding gebruik om die beweging te skep.
'N Ander tipe draai-aandrywer is 'n servomotor en trappie-motor. Dit is elektries beheerde aandrywers wat 'n konstante draai-beweging het, maar ook baie presiese draai-beheer bied.
Hierdie tipe aandrywers word algemeen gebruik in robotika en verbruikerselektronika, waar rotasiebeweging en wringkrag geproduseer word deur 'n draaimotor wat die spoed verminder en die wringkrag via sommige ratte verhoog om die draai te skep. Om presiese beheer te kry, sal die aandrywer 'n sensor hê wat die posisie meet. Dit is gewoonlik in die vorm van 'n saalsensor of kodeerder wat 'n sein na die beheerstelsel stuur wat in posisie vertaal word. 'N Uitstekende kenmerk van servomotors is dat hulle baie klein gemaak kan word en op baie streng plekke gebruik kan word.
Omskakel rotasiebeweging van 'n servomotor na lineêre beweging
Omdat rotasie-servo-aandrywers so algemeen gebruik word en relatief goedkoop is om te koop, het dit 'n gewilde manier geword om mense beweging te skep. Deur eenvoudige skakels en een of ander vorm van 'n lineêre geleidingstelsel is dit moontlik om lineêre beweging te skep. Die beroerte wat tot gevolg het, sal direk eweredig wees aan die lengte van die hefboomarm, soos u op die foto hierbo kan sien. Hoe langer die arm van die servo-aandrywer is, hoe langer sal die slag wees, maar die nadeel is dat die krag verminder word omdat die wringkrag eweredig is aan die armlengte.
Onder die wringkragvergelyking vir draai-aandrywers
Elektro-meganiese lineêre aandrywers.
Met elektriese lineêre aandrywers word die draai van 'n wisselstroom- of gelykstroommotor omgeskakel na 'n lineêre beweging via 'n loodskroef. 'N Loodskroef is basies 'n spiraalvormige rat wat op 'n staaf vervaardig word. Aangesien die loodskroef draai as gevolg van die motor wat die loodskroef direk of via sommige ratte draai, skuif die moer (soos hieronder in geel aangedui) in 'n liniêre beweging op en af ​​van die loodskroef en skep die lineêre beweging - vandaar die naam "Lineêre aktuator". Dit verskil baie van 'n solenoïde-aandrywer wat steeds 'n vorm van 'n lineêre aandrywer is, maar in die ingenieursbedryf onderskei ingenieurs die twee gewoonlik deur hulle 'solenoïde-aandrywers' en 'lineêre aandrywers' te noem, alhoewel albei lineêre bewegings lewer.
Met elektriese lineêre aandrywers gee u verskillende slaglengtes as u loodskroewe met verskillende lengte het. As die loodskroef vinniger of stadiger van die motor af gedraai word, word lineêre beroerte met verskillende spoed gevorm. En daarom, hoe meer krag van die motor op die loodskroef uitgeoefen word, hoe meer krag word gegee aan die moer wat op en af ​​op die loodskroef gly. Die moer is vasgeheg aan wat ons die staaf noem, en dit is hierdie staaf waaraan u dinge heg om die lineêre beweging te skep. Hoe meer wringkrag op die loodskroef toegepas kan word, hoe meer lineêre krag sal beskikbaar wees om deur die glystang te gebruik.
Daar is verskillende maniere om die wringkrag van 'n aandrywer te skep. Die toevoeging van rat tussen die motor en die loodskroef is die algemeenste metode, hoe hoër die ratverhouding hoe meer krag geskep word, maar daar is 'n kompromie, hoe hoër die krag, hoe laer die spoed, omgekeerd, hoe hoër is die spoed verlaag die krag. Om ekstra snelheid vir 'n gegewe krag te kry, beteken dat u 'n groter insetmotor moet gebruik, en dit verg meer stroom en 'n groter motor en dus meer geld.
'N Elektriese aandrywer is 'n toestel wat die rotasiebeweging van 'n motor in lineêre beweging omskakel, of elektriese stroom neem om 'n elektromagnetiese veld te skep en magnetisme gebruik om 'n metaalvoorwerp te dwing om van sy magneetveld af weg te beweeg. Alhoewel albei baie verskillend is, het hulle dieselfde naam en albei lei tot wat hul naam aandui ... hulle tree op. Dit beteken dat hulle almal beide druk- en trekbewegings in 'n lineêre of roterende beweging bied.
Vir 'n meer gedetailleerde oorsig oor hoe 'n elektriese lineêre aandrywer werk, het ons hierdie artikel geskep "Binne 'n lineêre aandrywer - hoe 'n aandrywer werk"
As u 'n elektriese lineêre aandrywer wil koop, het ons 'n artikel met die naam 'Moenie deur 'n lineêre aandrywer doen voordat u hierdie 5-stappe gelees het nie"Dit kan u help om 'n algemene probleem te vermy voordat u geld uitgee.
Mikro-aandrywersof mini-lineêre aandrywers word gebruik in toepassings waar die ruimte beperk is of die vereiste aandrywer se slag klein is. Miskien moet u iets kleins of nie baie ver skuif nie, dan is 'n mikro-lineêre aandrywer ideaal vir so 'n toepassing. Mikroaktuators se beroerte is gewoonlik 10 tot 100 mm en is baie kompak. Een van die nadele van 'n mikroaktuator is dat die kragte baie minder is as gevolg van die kleiner motors wat daarin ingebou is.
Kom ons som wat 'n aandrywer is?
Aktuators kom in baie verskillende vorme voor, van roterend tot lineêr; die vereiste tipe hang af van die toepassing waarvoor u moet gebruik. Groot industriële draai-aandrywers wat hidroulies aangedryf word, is ideaal vir die opening van groot oliepypkleppe en mikro-aandrywers kan aangedryf word deur klein 12v kragbronne met groot akkuraatheid en akkuraatheid vir robotika en klein toepassings.