كل ما تحتاج لمعرفته حول المحركات الخطية
ستمنحك هذه المقالة فهمًا أساسيًا لكيفية القيام بذلك المحركات العمل والمصطلحات المستخدمة لوصفها. عندما تفهم الأساسيات، سيكون من الأسهل عليك اختيار الكهرباء الخاصة بك المحرك الخطي.
ما هو المحرك؟
ان المحرك هو جهاز يتطلب إدخال مصدر الطاقة وإدخال إشارة خارجية. تقوم هذه المدخلات بإنشاء مخرجات عادة في شكل حركة يمكن أن تكون إما دوارة أو خطية. لأغراض هذه المقالة، نركز على المحركات التي تنشئ حركة خطية، ومع ذلك فقد أنشأنا مقالة أكثر تفصيلاً تركز بشكل خاص على المحركات بشكل عام، لعرض ذلك انتقل هنا "المحركات"
ولمساعدتك بشكل أكبر قمنا بإنشاء مقال بعنوان "لا تشتري مشغلًا خطيًا حتى تقرأ هذه الخطوات الخمس". يمكن أن يساعدك هذا في تجنب المخاطر العديدة عند شراء مشغل خطي كهربائي عبر الإنترنت.
لقد أنشأنا أيضًا آلة حاسبة يمكن استخدامها لحساب نوع المشغل الخطي الذي قد تحتاجه لتطبيق معين. ما عليك سوى إدخال بعض التفاصيل الأساسية في الآلة الحاسبة وسيتم عرض النتائج. انقر هنا للحصول على حاسبة المحرك الخطي
فيديو توضيحي للمحرك
ما هو المحرك الخطي؟
كهربائي المحرك الخطي هو جهاز يحول الحركة الدورانية لمحرك التيار المتردد أو التيار المستمر إلى حركة خطية. يمكن أن توفر حركات الدفع والسحب.
تتيح هذه الحركة رفع الأشياء أو إسقاطها أو تحريكها أو ضبطها أو إمالتها أو دفعها أو سحبها بضغطة زر بسيطة. ما عليك سوى النظر في جميع الاحتمالات مع منتج يمكنه القيام بكل هذا العمل نيابةً عنك بلمسة زر واحدة! ولجعلها أكثر جاذبية، فإن هذه المحركات الكهربائية سهلة وآمنة بشكل لا يصدق في التركيب والإعداد. يوجد اليوم مئات الملايين من المحركات المستخدمة في العالم لأداء العديد من المهام المختلفة. نقول دائمًا أن المشغل الخطي مناسب بشكل مثالي للتطبيقات ثلاثية الأبعاد القذرة أو الباهتة أو الخطرة. ولكن مع تقدم التشغيل الآلي للمنزل نجد الآن أنها تستخدم على نطاق واسع في المنزل والمكتب لأداء مهام جديدة مثل رفع التلفزيون وجهاز العرض ومصاعد المكاتب ومكبرات الصوت المنبثقة وكذلك مصاعد أجهزة المطبخ.
بالإضافة إلى ذلك، تسمح المحركات الخطية للمشغل بالتحكم الكامل في التحكم الآمن والدقيق في الحركة الذي توفره. فهي موفرة للطاقة ولها عمر طويل مع القليل من الصيانة أو معدومة.
يعد تركيب المحرك الخطي الكهربائي أمرًا سهلاً للغاية مقارنة بالأنظمة الهيدروليكية أو الهوائية. كما أنها تشغل مساحة أقل بكثير وهي أرخص بكثير من المحركات الهيدروليكية والهوائية لأنها لا تحتوي على مضخات أو خراطيم.
يتكون المحرك الخطي الكهربائي من محرك يعمل بالتيار المستمر أو التيار المتردد، وسلسلة من التروس ومسمار قيادة مع صامولة قيادة تدفع عمود القضيب الرئيسي للداخل والخارج. وهذا هو في جوهره ما تتكون منه جميع المحركات الخطية. كل ما يتغير من مشغل إلى آخر هو حجم المحرك، والتروس، والمسمار. تساعد بعض الإلكترونيات الأخرى في تحديد مقدار تبديل حد السكتة الدماغية وخيارات ردود الفعل الموضعية، ولكن في الأساس، المشغل ليس أكثر من محرك، وبعض التروس ومسمار الرصاص.
ما هو عمود الرفع؟
أعمدة الرفع هي شكل آخر من أشكال المحركات الخطية. عادةً ما توفر سكتة دماغية أطول لأنها تحتوي على مراحل متعددة. وهذا يسمح لها بالتوسع والتقلص لفترة أطول مما كانت عليه عندما تكون مغلقة بالكامل. هناك طريقة أخرى لصياغة ذلك وهي أن أ رفع العمود هو المحرك داخل المحرك.
ميزة أخرى لرفع العمود هي أن التوجيه الخطي مدمج في هيكل المشغل ولا يحتاج إلى إضافة خارجي. عادةً لا تتعامل المحركات الخطية بشكل جيد مع التحميل الجانبي (سنناقش ذلك لاحقًا). تحتوي مصاعد الأعمدة على نظام توجيه خاص بها، وهذا هو السبب في أنها أفضل لبعض التطبيقات على غيرها.
ما هو المحرك الخطي الصغير
المحركات الخطية الدقيقة أو يتم استخدام المحركات الخطية الصغيرة في التطبيقات التي تكون فيها المساحة محدودة أو تكون شوط المشغل المطلوب صغيرًا. ربما تحتاج إلى تحريك شيء صغير أو ليس بعيدًا جدًا، لذا سيكون المحرك الخطي الصغير مثاليًا لمثل هذا التطبيق. عادةً ما يتراوح حجم ضربات المحركات الدقيقة من 10 مم إلى 100 مم وتكون صغيرة الحجم للغاية. أحد الجوانب السلبية للمشغل الخطي الصغير هو أن القوى تميل إلى أن تكون أصغر حجمًا بسبب المحركات الأصغر التي تحركها
فوائد المحركات الخطية الكهربائية على الأنظمة الهيدروليكية
تعد المحركات الخطية الكهربائية الحل الأمثل عندما تحتاج إلى حركة بسيطة وآمنة ونظيفة مع التحكم الدقيق والسلس في الحركة. يمكنك اختيار أنظمة المحرك لإجراء التعديلات والإمالة والدفع والسحب والرفع بقوى عالية إلى حد ما.
النظام الهيدروليكي قادر على استخدام قوى هائلة، ولكن هذه الأنظمة تتطلب مضخات الضغط العالي، وصمامات وأنابيب الضغط العالي، وخزانًا لاحتواء كل هذا السائل الهيدروليكي. لذا، إذا كان لديك مساحة كبيرة والمال ليس عائقًا، فالنظام الهيدروليكي يمكن أن يكون الطريق للذهاب.
يستخدم المحرك الهيدروليكي سائلًا لدفع المكبس للخلف وللأمام، بينما يستخدم المحرك الخطي الكهربائي محركًا يعمل بالتيار المتردد أو التيار المستمر لقيادة المسمار الرئيسي. تم تجهيز المسمار الرصاصي بصامولة تعمل لأعلى ولأسفل المسمار الرصاصي، مما يحول الحركة الدوارة إلى حركة خطية.
هناك عيوب في استخدام المكونات الهيدروليكية من الناحية التشغيلية. الشيء الرئيسي هو السيطرة. لديك القليل جدًا من التحكم الدقيق عندما يتعلق الأمر بهذه الأنظمة.
يتمتع المحرك الخطي الكهربائي بعمر افتراضي طويل مع القليل من الصيانة أو عدم وجودها على الإطلاق. وهذا يضمن تكلفة تشغيل إجمالية منخفضة للغاية مقارنة بالأنظمة الأخرى.
تتميز أنظمة المشغلات الكهربائية بأنها هادئة، ونظيفة، وغير سامة، وموفرة للطاقة. إنها تلبي المتطلبات والتشريعات المتزايدة باستمرار فيما يتعلق بالمعدات السليمة بيئيًا.
ما هي بعض الأمثلة الواقعية لما يمكن أن يفعله المشغل الخطي؟
تحرك المحركات الخطية الأشياء وقد شهدنا آلاف التطبيقات على مر السنين.
بعض الأمثلة على تطبيقات الأتمتة العملية هي:
- البوابات الآلية
- مصاعد أجهزة المطبخ
- التحكم في دواسة الوقود
- فتحات المحرك البحري
- خطوات الانزلاق
- ضباط كاسحة الثلوج
- النطاطات
- أبواب مخفية
- الألواح الشمسية
- أبواب منزلقة
- علاجات النوافذ المنزلقة
- تطبيقات الزراعة
- الرسوم المتحركة والروبوتات
تشمل التطبيقات الصناعية ما يلي:
- التحكم في المخمدات ومحطات العمل القابلة لضبط الارتفاع
- التشغيل الآلي للمنزل مثل أجهزة التلفاز المتحركة أو أجهزة العرض
ما هو الفرق بين الحمل الثابت والحمل الديناميكي؟
قد ترى في أوراق المواصفات لدينا حملاً ثابتًا وديناميكيًا. الحمل الديناميكي أو حمل الرفع هو القوة التي سيتم تطبيقها على المشغل الخطي أثناء حركته. الحمل الثابت، الذي يُطلق عليه أحيانًا حمل التثبيت، هو القوة التي سيتم تطبيقها على المشغل الخطي عندما لا يكون متحركًا. الحمل الديناميكي هو ما تحتاجه لتحريك شيء ما والحمل الثابت هو ما تحتاجه للحفاظ على هذا الشيء في مكانه.
في أي اتجاه يمكن تطبيق الأحمال على المحركات الخطية؟
يمكن استخدام المحركات الخطية في تطبيقات التوتر أو الضغط أو الجمع. ونحن نشير إلى هذا باسم قوة الدفع أو السحب. يجب تجنب التحميل الجانبي أو التحميل المتقاطع. في الحالة التي لا يمكن فيها تجنب التحميل الجانبي، نقترح على العملاء استخدام القضبان المنزلقة الخطية أو الادراج في نظامهم. يمكن للسكك المنزلقة التعامل مع التحميل الجانبي أكثر بكثير من المشغل. من خلال تقليل الحمل الجانبي، يمكن للمشغل الخطي أداء أقصى قوة دفع وسحب.
هل التحميل الجانبي مسموح به على المحركات الخطية؟
التحميل الجانبي، أو التحميل الشعاعي، هو قوة يتم تطبيقها بشكل عمودي على الخط المركزي للمشغل الخطي. التحميل اللامركزي هو أي قوة لا يؤثر مركز ثقلها من خلال المحور الطولي للمشغل. يجب دائمًا تجنب كل من التحميل الجانبي والتحميل اللامركزي حيث يمكن أن يتسببا في الارتباط وتقصير عمر المشغل الخطي. ومع ذلك، إذا كنت تستخدم أ شريحة الدرج في التطبيق، سيؤثر هذا بشكل كبير على مقدار التحميل الذي يمكن تطبيقه. من خلال وضع الكائن الذي تتحرك عليه شريحة الدرج فهو يسمح بحمل الوزن بواسطة الشريحة بدلاً من أن يأخذ المشغل كل الوزن. هناك خيار آخر عندما تتعامل مع التحميل الجانبي وهو استخدام مشغل المسار.
هل لدى المحركات الخطية مفاتيح محدودة؟
تأتي معظم المحركات الخطية مزودة بمفاتيح حدية مدمجة فيها. يختلف نوع مفاتيح الحد المتاحة باختلاف مجموعة المنتجات. وتشمل هذه الكاميرات الكهروميكانيكية، والقرب المغناطيسي، والكاميرات الدوارة. عادةً ما يتم ضبط مفاتيح الحد مسبقًا على المشغلات لإيقاف شوط المشغل عندما يصل إلى الامتداد الكامل والتراجع الكامل. الغرض من استخدام مفاتيح الحد في المحركات الخطية هو منع المحرك من التوقف بمجرد وصوله إلى نهاية حده الميكانيكي. إذا توقف المحرك، فإن المحركات لا تزال تحاول الاستمرار مما سيؤدي في النهاية إلى احتراق المحرك. هذا هو السبب في أن المحركات عادةً ما تحتوي على مفاتيح حد مدمجة لإيقاف الطاقة الكهربائية عن المحرك بمجرد وصوله إلى نهاية الشوط. يؤدي عكس القطبية إلى السماح للمشغل بتغيير الاتجاه.
تعتبر مفاتيح الحد مهمة لأنها تمنع المشغل من حرق المحرك وإيقافه عندما يصل إلى نهاية الشوط. يقوم مفتاح الحد ببساطة بقطع الطاقة عن المحرك.
تتيح لك مفاتيح الحدود الخارجية المرونة اللازمة لتعيين حدود السفر في نظامك لتناسب تطبيقك الخاص. يتحمل العميل مسؤولية ضبط مفتاح الحد بشكل صحيح في الوحدة. إذا لم يتم ضبط مفاتيح الحد أو تم ضبطها بشكل غير صحيح، فقد تتعرض الوحدة للتلف أثناء التشغيل.
ما هو المحرك الخطي لمفتاح الحد القابل للتعديل؟
المشغلات المزودة بمفاتيح الحد المضمنة غير قابلة للتعديل نظرًا لأنه تم ضبطها في المصنع أثناء تجميعها. لكن Firgelli® قامت بتطوير أول مشغل مفتاح حد قابل للتعديل خارجيًا في العالم (في انتظار الحصول على براءة اختراع) والذي يسمح للمستخدم بالقدرة على ضبط البوصة الأخيرة من السفر لموضع إيقاف المشغل. لقد كتبنا مقالة منفصلة عن هذا الجهاز الجديد الذكي هنا "كيف يعمل مشغل مفتاح الحد القابل للتعديل". هذا المنتج الجديد يجعل من السهل جدًا ضبط حد النهاية النهائي للسير للمساعدة في عملية تثبيت التطبيقات. في معظم الحالات، من غير المحتمل أن يتطلب التطبيق طولًا محددًا محددًا، أو في بعض الحالات قد يلزم ضبط الحد يتم تعديله بمرور الوقت، حيث يكون هذا النوع من المشغل الخطي مفيدًا للغاية. في كثير من الحالات، يتطلب التطبيق تعديل شوطه بمرور الوقت لمراعاة الانكماش أو التآكل أو التطبيق بمرور الوقت. لذا، فإن وجود مشغل خطي إن مفاتيح الحد المضمنة القابلة للتعديل من شأنها أن تساعد حقًا في الحفاظ على سير الأمور بسلاسة. يوضح الفيديو أدناه كيفية عمل هذا النوع من المشغلات.
ما نوع المحركات التي تستخدمها المحركات الخطية؟
تتوفر المحركات الخطية مع متغيرات محركات التيار المتردد أو التيار المستمر. ومع ذلك، فإن كل نطاق له أنواع قياسية مفضلة. تعد محركات التيار المستمر هي الأكثر شيوعًا وعادةً ما تكون بجهد 12 فولت. تُستخدم محركات 24 فولت في المزيد من التطبيقات الصناعية أو في المحركات عالية القوة حيث تكون أكثر كفاءة.
ستكون محركات التيار المتردد إما محركات أحادية الطور بقدرة 220-240 فولت تيار متردد، أو محركات ثلاثية الطور بقدرة 220-240/380-415 فولت تيار متردد (50/60 هرتز) أو محركات بجهد 24 فولت تيار مستمر.
هل المحركات الخطية متوفرة بسرعات مختلفة؟
يعد هذا الفيديو أدناه مقدمة سريعة لجميع الميزات الرئيسية في Premium المحركات الخطية.
تتوفر المحركات الخطية في مجموعة متنوعة من السرعات الخطية ويتم تفصيل القائمة القياسية مع كل منتج. لتحقيق سرعات مختلفة، سيتم تغيير التروس الموجودة على المشغل. يرجى ملاحظة أنه عند تغيير التروس للتأثير على السرعة، سيتم تغيير القوة أيضًا. القوة والسرعة دائمًا ما تتنافسان ضد بعضهما البعض.
ما هي قدرة دورة العمل للمشغل الخطي؟
دورة العمل يتم التعبير عن تصنيف المشغل الخطي بشكل عام كنسبة مئوية من "التشغيل في الوقت المحدد" (نسبة التشغيل في الوقت المحدد إلى إجمالي الوقت) أو كمسافة مقطوعة على مدار فترة زمنية. يتم التعبير عن تصنيف دورة العمل بشكل مختلف لأنواع المشغلات المختلفة. للحصول على مناقشة أكثر تفصيلاً لدورة العمل، راجع منشور المدونة "ما هي دورة العمل في المحرك الخطي؟"
ما نوع التركيب الذي تمتلكه المحركات الخطية؟
تحتوي المحركات الخطية بشكل عام على نقاط تثبيت نطلق عليها شقوق عند كل طرف من أطراف المشغل للسماح بحركة محورية. هناك عدد من الخيارات. يعتبر المشبك المزدوج قياسيًا ولكن عادةً ما يكون لكل مشغل معياره الخاص شريحة متزايدة التي ستستخدمها.
ما نوع العبوات الموجودة في المحركات الخطية؟
المحركات الخطية لديها تصنيفات IP مختلفة. كلما قل الرقم قلت الحماية على سبيل المثال، يوفر IP54 الحماية الأساسية مثل الغبار ويوفر IP66 حماية ضد الماء ويعتبر مثاليًا للاستخدام في الهواء الطلق. يوضح هذا الرسم البياني أدناه تصنيف IP لكل منها Firgelliالمحركات الخطية. لقد كتبنا أيضًا تدوينة منفصلة حول موضوع تقييمات IP للمشغل الخطي هنا.
هل القيادة الخلفية ممكنة في المحركات الخطية الكهروميكانيكية؟
ما لم يُنص على خلاف ذلك، تكون القيادة الخلفية ممكنة في جميع المحركات الخطية الكهربائية. القيادة الخلفية هي عندما يتم تطبيق قوة أكبر من القوة الساكنة، مما يسمح لعمود المحرك بالتحرك دون تطبيق أي طاقة عليه. عادةً ما تكون المحركات التي تستخدم لولبًا كرويًا مزودة بفرامل كهربائية (عادةً ما تكون مثبتة على المحرك) لمنع الحمل من دفع المشغل إلى الخلف.
هل يمكن تشغيل المحرك الخطي في حالة توقف صعب؟
لا نوصي بالتطبيقات التي تحتوي على توقفات ثابتة محتملة لأنها قد تؤدي إلى تشويش المشغل. تتضمن أمثلة التشويش تجاوز المفاتيح الحدية وتشويش الصامولة والمسمار داخليًا عند الأطراف القصوى للشوط أو دفع المشغل ضد جسم غير متحرك وبالتالي التحميل الزائد على المشغل بشدة.
ما هي العوامل المشتركة في فشل المحرك الخطي؟
قد يساهم التحميل غير المناسب، والتركيب غير الصحيح، والتشغيل المفرط والبيئات القاسية في فشل المشغل المبكر. الأكثر شيوعًا حتى الآن هو التحميل الزائد بسبب تضخيم القوة.
إذا كنت في المستقبل بحاجة إلى استبدال المحرك الخطي الخاص بك، فلدينااستبدال المحرك المادة سوف تكون ذات فائدة كبيرة.
هل يمكن مزامنة مشغلين خطيين أو أكثر؟
تعتبر الاختلافات الصغيرة في سرعة المحرك في المحركات المتماثلة أمرًا طبيعيًا إلى حد ما. وقد يؤدي تحميل المشغل المختلف إلى خروج الوحدات من المزامنة بسهولة شديدة. ولذلك، لا يمكن ضمان تشغيل الوحدات بالتزامن. للحصول على التزامن الدقيق، يوصى باستخدام نظام التحكم في الحلقة المغلقة. وهذا ممكن باستخدام مشغل مزود بتعليقات مدمجة. يتم إرسال بيانات الملاحظات إلى أ مراقب وتقوم وحدة التحكم بعد ذلك بحساب كيفية جعل المحركات تعمل معًا بغض النظر عن التحميل أو اختلافات السرعة. مشغلات ردود الفعل تشمل مقاييس الجهد، وأجهزة الاستشعار البصرية، أو أجهزة استشعار القاعة. منشور مدونتنا "تحقيق الحركة المتزامنة باستخدام Firgelli المحركات الخطية" يوفر معلومات أكثر تفصيلا حول هذا الموضوع.
هل المحركات مشحمة مدى الحياة؟
المشغلات الخطية هي عبارة عن تشحيم للأجزاء الداخلية للمشغل، بما في ذلك مجموعات علبة التروس ومجموعات المسمار والصواميل. يتم تشحيم المحركات مدى الحياة.
اختبار درجة الحرارة
في اختبار درجة الحرارة، يتم اختبار المحركات للعمل في درجات حرارة قصوى وكذلك لتحمل التغيرات السريعة في درجة الحرارة. في معظم الحالات، يتم إجراء الاختبارات على المشغل لتحمل الانتقال من بيئة +100 درجة مئوية إلى -20 درجة مئوية بشكل متكرر مع الحفاظ على الأداء الوظيفي الكامل.
الميزات المستقبلية للمحركات
مع تقدم التكنولوجيا، هناك العديد من الميزات المستقبلية التي يمكن إضافتها إلى المحركات لتحسينها. تتضمن بعض الميزات المستقبلية المحتملة ما يلي:
أجهزة الاستشعار الذكية: يمكن تجهيز المحركات بأجهزة استشعار ذكية يمكنها اكتشاف التغيرات في وضع الكرسي أو الضغط أو درجة الحرارة. يمكن استخدام هذه المعلومات لضبط حركة المشغل وتوفير تجربة أكثر تخصيصًا وراحة للمستخدم.
أنظمة التحكم المتقدمة: يمكن دمج المحركات مع أنظمة التحكم المتقدمة التي تسمح بالتحكم في الحركة بشكل أكثر دقة ومرونة. يمكن أن تتضمن أنظمة التحكم هذه أيضًا خوارزميات الذكاء الاصطناعي التي تتعلم تفضيلات حركة المستخدم وتضبط حركة المشغل وفقًا لذلك.
الاتصال اللاسلكي: يمكن تجهيز المحركات باتصال لاسلكي، مما يسمح بالتحكم فيها عن بعد عبر تطبيق الهاتف الذكي أو أي جهاز لاسلكي آخر. وهذا من شأنه أن يسمح بمزيد من الراحة والمرونة في ضبط موضع الكرسي.
حصاد الطاقة: يمكن تصميم المحركات لحصد الطاقة من حركة الكرسي أو حرارة جسم المستخدم، مما يقلل الحاجة إلى مصادر طاقة خارجية ويزيد من استدامة المشغل.
قدرات التشخيص الذاتي والإصلاح الذاتي: يمكن تجهيز المحركات بقدرات التشخيص الذاتي والإصلاح الذاتي التي يمكنها اكتشاف أي مشكلات أو أعطال وإصلاحها تلقائيًا، مما يقلل من تكاليف التوقف والصيانة.
تقليل الضوضاء: يمكن تصميم المحركات بميزات تقليل الضوضاء، مثل المواد المخففة للصوت أو تقنيات المحركات المتقدمة، لتقليل الضوضاء الناتجة أثناء التشغيل وتوفير تجربة أكثر سلامًا للمستخدم.
بشكل عام، يمكن لهذه الميزات المستقبلية أن تجعل المحركات أفضل من خلال تحسين أدائها وراحتها واستدامتها وسلامتها.
لإلقاء نظرة أكثر تعمقًا على كيفية عمل المشغل الخطي، قمنا بإنشاء هذه المقالة "داخل المحرك الخطي - كيف يعمل المحرك."
