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:
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
| Модель | Напряжение питания | Длина штока | Усилие | Скорость | Рабочий цикл |
|---|---|---|---|---|---|
| XDHA12-50 | 12 В | 50 мм | 900 Н | 10 мм/с | 20% |
| XDHA12-100 | 12 В | 100 мм | 900 Н | 10 мм/с | 20% |
| XDHA12-200 | 12 В | 200 мм | 900 Н | 10 мм/с | 20% |
| XDHA12-300 | 12 В | 300 мм | 900 Н | 10 мм/с | 20% |
| XDHA12-400 | 12 В | 400 мм | 900 Н | 10 мм/с | 20% |
| XDHA12-500 | 12 В | 500 мм | 900 Н | 10 мм/с | 20% |
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.
Everything You Need to Know About Linear Actuators
This article will give you a basic understanding of how Linear Actuators work and the terminology used to describe them. When you understand the basics it will be much easier for you to select your own electric linear actuator.
What is an Actuator?
An actuator is a device that requires an energy source input and an external signal input. These inputs create an output usually in the form of motion that can be either rotary or linear. For the purposes of this article, we focus on Actuators that create linear motion, however, we have created a much more detailed article that specifically focuses on Actuators in general, to view that go here “Actuators”
To help you further we have created an article called “Don’t Buy a Linear Actuator Until You Read These Five Steps.” This can help you avoid the many pitfalls of buying an electric linear actuator online.
We have also created a calculator that can be used to calculate what type of linear actuator you may need for a specific application. Simply enter some basic details into the calculator and the results will be shown. Click here for the Linear Actuator Calculator
Video Demonstration of an Actuator
What is a Linear Actuator?
An electric linear actuator is a device that converts the rotational motion of an AC or DC motor into linear motion. It can provide both push and pull movements.
This movement makes it possible to lift, drop, slide, adjust, tilt, push or pull objects with the simple push of a button. Just consider all the possibilities with a product that can do all this work for you at the touch of a button! and to make it even more attractive these Electric Actuators are incredibly easy and safe to install and set up. Today there are hundreds of millions of Actuators used in the world to perform many different tasks. We always say a Linear Actuator is ideally suited to applications that are the 3-D’s Dirty, Dull, or Dangerous. However, with the advancement of home automation, we now find them been used extensively in the home and office to perform novelty tasks such as TV and Projector Lifting, Desk lifts, speaker pop-outs, and also kitchen appliance lifts.
Additionally, linear actuators allow the operator to have full control over the safe and accurate motion control they provide. They are energy efficient and have a long lifetime with little or no maintenance.
Installing an electric linear actuator is very easy compared to hydraulic or pneumatic systems. They also take up much less space and are significantly cheaper than hydraulic and pneumatic actuators as they have no pumps or hoses.
An electric linear actuator consists of a DC or AC motor, a series of gears, and a lead screw with a driving nut that pushes the main rod shaft in and out. This is in essence what all linear actuators consist of. All that changes from actuator to actuator are the motor size, the gearing, and the leadscrew. Some other electronics help to determine the amount of stroke limit switching and positional feedback options, but basically, an actuator is nothing more than a motor, some gears, and a leadscrew.
What is a Lifting Column?
Lifting columns are another form of linear actuator. Typically, they provide a longer stroke because they have multiple stages. This allows them to expand and contract in a longer length than when they are fully closed. Another way to put it is that a column lift is an actuator within an actuator.
Another advantage of a column lift is that the linear guiding is built into the structure of the actuator and does not need adding externally. Linear actuators usually don’t cope well with side loading (we discuss that later). Column lifts have their guiding system built-in which is why they are better for some applications over others.
What is a Micro Linear Actuator
Micro Linear Actuators or Mini Linear Actuators are used in applications where space is limited or the stroke of the actuator required is small. Perhaps you need to move something small or not very far then a Micro Linear Actuator would be ideal for such an application. Typically Micro Actuators strokes are 10mm to 100mm and are very compact in size. One of the downsides of a Micro Linear Actuator is that forces tend to be a lot smaller due to the smaller Motors that drive them
The Benefits of Electric Linear Actuators Over Hydraulic Systems
Electric linear actuators are the perfect solution when you need a simple, safe, and clean movement with accurate and smooth motion control. You can choose actuator systems for adjustments, tilting, pushing, pulling, and lifting with fairly high forces.
A hydraulic system is capable of immense forces, but those systems require high-pressure pumps, high-pressure valves and piping, and a tank to hold all that hydraulic fluid in. So, if you have a lot of space and money is no object then hydraulics could be the way to go.
The hydraulic actuator uses fluid to push a piston backward and forwards, whereas an electric linear actuator uses an AC or DC motor to drive a lead screw. The lead screw is fitted with a nut that runs up and down the lead screw, converting rotary motion into linear motion.
There are drawbacks to using hydraulics from an operating standpoint. The main one being controlled. You have very little precision control when it comes to these systems.
An electric linear actuator has a long lifetime with little or no maintenance at all. This ensures a very low total operating cost compared to other systems.
Electric actuator systems are quiet, clean, non-toxic, and energy-efficient. They fulfill the ever-increasing demands and legislation concerning environmentally sound equipment.
What Are Some Real-World Examples of What a Linear Actuator Can Do?
Linear actuators move things and we have seen thousands of applications over the years.
Some examples of practical automation applications are:
- Motorized hatches
- Kitchen appliance lifts
- Throttle control
- Marine engine hatches
- Slide-out steps
- Snowplow adjusters
- Hoppers
- Hidden doors
- Solar panels
- Sliding doors
- Sliding window treatments
- Farming implementations
- Animatronics and robotics
Industrial applications include:
- Damper control and height-adjustable workstations
- Home automation such as moving TVs or projectors
What is the Difference Between Static Load and Dynamic Load?
You may see on our spec sheets both static and dynamic load. Dynamic, or lifting load, is the force that will be applied to the linear actuator while it is in motion. Static load, sometimes called the holding load, is the force that will be applied to the linear actuator when it is not in motion. The dynamic load is what you need to move something and the static load is what you need to then keep that something in place.
In What Direction Can Load be Applied to Linear Actuators?
Linear actuators can be used in tension, compression, or combination applications. We refer to this as the pushing or pulling force. Sideloading or cross-loading should be avoided. In a situation where side loading cannot be avoided, we suggest to customers to use linear slide rails or drawer slides in their system. The slide rail can handle much more sideloading than the actuator. By reducing sideload the linear actuator can perform its maximum pushing and pulling force.
Is Side Loading Permissible on Linear Actuators?
Sideloading, or radial loading, is a force applied perpendicular to the linear actuator centerline. Eccentric loading is any force whose center of gravity does not act through the longitudinal axis of the actuator. Both sideloading and eccentric loading should always be avoided as they can cause binding and shorten the life of the linear actuator. However, if you use a drawer slide in the application this will greatly impact how much loading can be applied. By placing the object you are moving on a drawer slide allows the weight to be carried by the slide instead of the actuator taking all the weight. Another option when you are dealing with sideloading is to use a track actuator.
Do Linear Actuators Have Limit Switches?
Most linear actuators come with limit switches built into them. The type of limit switches available varies with each product range. These include electro-mechanical, magnetic proximity, and rotary cam. Limit switches are normally pre-set on actuators to stop the actuator stroke when it gets to its full extension and full retraction.
Limit switches are important because they prevent the actuator from burning and stalling the motor when it reaches the end of the stroke. The limit switch simply cuts power to the motor.
External limit switches allow you the flexibility to set the limits of travel in your system to fit your particular application. The customer is responsible for properly setting the limit switch in the unit. If the limit switches are not set or are improperly set, the unit may be damaged during operation.
What Type of Motors does the Linear Actuators Use?
Linear actuators are available with AC or DC motor variants. However, each range has preferred standard types. DC motors are the most popular and are typically 12 volts. 24-volt motors are used for more industrial applications or in high force actuators where they are more efficient.
The AC motors will be either 220–240 VAC 1-phase motors, 220–240/380–415 VAC 3-phase motors (50/60Hz), or 24VDC motors.
Are Linear Actuators Available in Different Speeds?
Linear actuators are available in a variety of linear speeds and a standard list is detailed with each product. To achieve differing speeds the gearing on the actuator will change. Please note, when gears are changed to affect speed, the force will be changed as well. Force and speed always trade-off against each other.
What is the Duty Cycle Capability of a Linear Actuator?
Duty cycle rating for a linear actuator is generally expressed as a percentage of “on-time” (the ratio of on-time to total time) or as distance traveled over a period of time. The duty cycle rating is expressed differently for different actuator types. For a more detailed discussion of the duty cycle, see the blog post “What is Duty Cycle in a Linear Actuator?”
What Type of Mounting do the Linear Actuators Have?
The linear actuators generally have mounting points we call clevises at each end of the actuator to allow a pivoting movement. There are a number of options. Double clevis is standard but typically each actuator has its own standardized mounting bracket that you would use.
What Type of Enclosures do the Linear Actuators Have?
Linear actuators have different IP ratings. The lower the number, the lower the protection is. For example, IP54 offers basic protection such as dust and IP66 offers waterproof protection and is ideal for outdoor use. The chart below shows the IP rating of each of Firgelli’s linear actuators. We also wrote a separate blog post just on the topic of linear actuator IP ratings here.
Is Back-driving Possible in Electro-mechanical Linear Actuators?
Unless otherwise stated, back-driving is possible in all-electric linear actuators. Back-driving is when a force is applied that is greater than the static force, allowing the actuator shaft to move without any power applied to it. Actuators that use a ball screw are normally fitted with an electrical brake (typically motor mounted) to prevent the load from back-driving the actuator.
Can a Linear Actuator be Ran Into a Hard Stop?
We don’t recommend applications that have possible hard stops because it can lead to the actuator becoming jammed. Examples of jamming include over-traveling the limit switches and jamming the nut and screw internally at the extreme ends of the stroke or driving the actuator against an immovable object and thus overloading the actuator severely.
What Are the Common Factors in the Failure of a Linear Actuator?
Improper loading, improper installation, excessive duty, and extreme environments may contribute to premature actuator failure. The most popular by far is overloading due to the amplification of force.
Can Two or More Linear Actuators be Synchronized?
Small differences in motor speed in identical actuators is fairly normal. And different actuator loading may cause the units to get out of synchronization very easily. The units cannot, therefore, be guaranteed to run in synchronization. For exact synchronization, a closed-loop control system is recommended. This is possible using an actuator with built-in feedback. The feedback data is sent to a controller and the controller then calculates how to make the actuators run together regardless of their loading or speed differences. Feedback actuators include potentiometers, optical sensors, or hall sensors. Our blog post “Achieving Synchronized Motion Using Firgelli Linear Actuators” provides more detailed information on this topic.
Are the Actuators Lubricated for Life?
Linear actuators are grease lubricated for the internal parts of the actuator including gearbox assemblies and the leadscrew and nut assemblies. The actuators are greased for life.
Temperature Test
In the temperature test, the actuators are tested to operate in extreme temperatures as well as to endure rapid changes in temperature. In most cases, tests are performed on the actuator to withstand going from a +100°C environment to -20°C repeatedly and still maintain full functionality.
For a more in-depth look at how a linear actuator works, we created this article “Inside a Linear Actuator — How an Actuator Works.”
Актуаторы. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
Актуаторы представляют собой специальные устройства, главной задачей которых является перенос усилия с управляющего или регулирующего механизма на исполнительный. В большинстве случаев это электромеханический агрегат, который позволяет выполнять круговые либо линейные перемещения. Благодаря этому можно значительно облегчить выполнение технологических операций, тестирование, в том числе упростить условия быта. Эти устройства применяются и для совершения специфических задач, к примеру, для осуществления миссий и проведения исследований в космическом пространстве.
Актуаторы бывают линейными и устройствами вращения.
Линейные
Семейство устройств, которые обеспечивают преобразование механической энергии в линейное перемещение. В большинстве случаев такие устройства применяются с целью получения механической энергии из электрической. Выполняются такие устройства из подвижного штока, который устанавливается в корпус из металла или пластмассы. Чтобы к агрегату поступала электроэнергия, предусматриваются разъемы, вилки или кабели. В зависимости от конструкции привод может потреблять 12, 24, 36 либо 220 В.
Линейные агрегаты имеют два основных исполнения:
- Горизонтальное.
- Вертикальное.
То есть конструкция агрегата такова, что шток перемещается в вертикальном либо горизонтальном направлении по отношению к валу мотора.
К преимуществам линейных агрегатов можно отнести:
- Простоту конструкции.
- Длительный срок эксплуатации.
- Неприхотливость в работе, что позволяет использовать их даже в экстремальных условиях.
Конкретные агрегаты в зависимости от модели могут дополнительно иметь защиту, которая обеспечивает стойкость к неблагоприятным условиям.
Актуаторы вращения
Работают несколько иначе. У них имеется редуктор и электродвигатель. Особенность работы такого агрегата в том, что чем ниже передаточное число шестеренок редуктора, тем выше скорость и меньше крутящий момент.
В агрегатах вращения могут применяться различные типы редукторов:
- Цилиндрический.
- Планетарный.
- Червячный.
- Комбинированный.
Благодаря разнообразию редукторов вращающие агрегаты способны решать разнообразные задачи. Поэтому они находят широкое применение в электроэнергетике, станках, бытовых устройствах, в промышленности и других отраслях.
Существуют и специальные виды актуаторов. Подобные агрегаты предназначены для решения специфических и наиболее сложных задач. Их часто применяют в космическом, а также водном пространстве. Также они находят применение в условиях вечной мерзлоты. По конструктивным составляющим они не сильно отличаются от аналогичных агрегатов. Однако их главное отличие – качество исполнения герметичности корпуса. Благодаря пылеустойчивости и водонепроницаемости удается обеспечить бесперебойность работы агрегата даже в сложнейших условиях.
Устройство
Имеется большое количество разных методов для создания линейного перемещения в линейном актуаторе. В большей части случаев используется движок, который передает движение штоку. Шток выдвигается или втягивается, перемещаясь по направляющей. Линейные актуаторы для обеспечения линейного перемещения в большинстве случаев применяют винт, то есть так называемую винтовую передачу. Благодаря вращению винта относительно гайки или наоборот обеспечивается линейное движение штока.
Движки, применяемые в линейных агрегатах, чаще всего представляют собой стандартные коллекторные устройства, работающие на постоянном токе в 12 или 24 В. Более мощным агрегатам требуется электроток на порядок большего значения. Однако возможно применение и других типов движков.
Для изменения направления движения штока следует поменять направление вращения движка. Для примера, в коллекторном движке следует сменить полярность электропитания. С этой целью в конструкцию добавляется переключатель, благодаря нему происходит смена полярности электропитания. В результате простым нажатием кнопки можно изменить вращение движка, а значит попеременно выдвигать или втягивать шток.
Работа
Имеющиеся сегодня линейные актуаторы могут иметь разный ход штока. Это значит, что агрегаты создаются с разными длинами корпуса и винта. Кроме длины хода важнейшее значение имеют скорость и усилие, которые создаются на штоке агрегата. Чтобы обеспечить требуемую скорость и усилие штока, требуется модернизация устройства. Для этого между валом движка и винтом ставится редуктор механического действия.
Движок передает на вал скорость и усилие, которые являются неизменными. Движок же меняет отношение скорости и момента кручения, благодаря чему меняется конечная скорость перемещения штока, а также создаваемое усилие. Движение винта также представляет передачу, которая влияет на скоростное и силовое отношение. Меньший шаг винтовой передачи обеспечивает большее усилие. Однако шток при этом будет перемещаться с меньшей скоростью.
Чтобы можно было остановить шток в необходимом положении, в агрегат ставятся концевики. Их также называют выключателями. Концевики ставятся непосредственно на шток. Они начинают работать в момент, когда гайка достигает крайнего положения. С этой целью ставятся датчики в конечные положения. Когда шток доходит до этого положения, то датчик выключает электропитание. Далее шток сможет двигаться только в обратном направлении. Для этого меняется полярность электропитания либо осуществляется реверс движка.
Как пример можно рассмотреть актуатор центрального замка автомобиля. В его работе используется небольшой электродвижок, соединенный с подвижным штоком. К нему приделана тяга от замка. В момент подачи напряжения начинает работать движок, который заставляет вал вращаться в требуемом направлении, что приводит к движению штока. Вместе со штоком в движение приводится и тяга, у которой один конец находится на рычаге замка. В результате осуществляется блокирование или освобождение замка.
Так как штоку требуется короткий ход, то движок быстро заклинивается. Вследствие этого необходимо ограничивать время подачи напряжения. Для этого используется блок управления, который точно дозирует временной интервал подачи электропитания. Благодаря этому движок защищен от заклинивания и перегорания.
Применение
Актуаторы находят широкое применение практически повсеместно. Их можно задействовать в разнообразных устройствах, к примеру, для регулировки положения телевизионного приемника, для перемещения пандуса, в станках, компрессорах, игрушках, самолетах, подводных лодках, пароходах и космических кораблях и т.п.
В медицине данные агрегаты задействованы для медицинской мебели, чтобы регулировать положения спинки кресла, кровати и другой мебели. Их ставят на подъемники, чтобы перемещать инвалидов и больных с одного этажа на другой. При этом такие устройства преимущественно имеют минимальную шумность, а также высокие значения по качеству и надежности.
В промышленности актуаторы применяются для автоматизации технологических процессов и оборудования. В большинстве случаев это компактные агрегаты, обладающие высокими показателями мощности. Их используют на заводах и фабриках для линейного перемещения. Большое значение здесь имеют технические показатели, в первую очередь это касается нагрузок, скорости, плавности перемещения, в том числе возможности функционировать в неблагоприятных условиях.
Использование промышленных агрегатов позволяет существенно облегчить людской труд, а также снизить финансовые затраты. Благодаря ним, в конце концов, снижается стоимость производимой продукции.
Можно выделить следующие области промышленного применения:
- Электромеханические агрегаты находят применение в станкостроении, машиностроении и пищевой промышленности.
- В сверхтехнологичном производстве они используются в качестве устройств, которые перемещают солнечные батареи по отношению к солнечным лучам. Также подобные агрегаты задействуют для перемещения параболических антенн вслед за спутником.
- В промышленной вентиляции агрегаты обеспечивают перемещение выдвижных панелей вытяжки, чтобы автоматизировать регуляцию воздушных потоков.
В сельском хозяйстве приводы линейного перемещения позволяют максимально автоматизировать труд при возделывании агрокультур, заготовлении кормов, при уходе за фермерскими животными и так далее.
К примеру, это могут быть разбрызгивающие устройства для обработки почв, растений от вредителей, устройства для внесения удобрения. На больших фермерских хозяйствах линейные агрегаты позволяют регулировать воздушные потоки и автоматизировать подачу кормов для животных при кормежке. В растениеводстве линейные приводы помогают открывать теплицы, чтобы огурцы или помидоры не «сгорели» от жары.
Для быта данные актуаторы просто незаменимы. Их можно встретить во многих бытовых приборах. К примеру, это могут быть шторы, жалюзи с приводом и так далее. Все автомобили просто напичканы данными устройствами. Они используются в замках багажника, дверей, магнитол с выдвижным дисплеем и тому подобное. Это полезные устройства, которые позволяют решать многочисленные задачи.