• Home
  • المحركات 101. ما هو المحرك ، ماذا يفع...

المحركات 101. ما هو المحرك ، ماذا يفعلون ، كيف يعملون.

ما هو المحرك المحركات الهوائية الممثلين الهيدروليكيين المحركات الدوارة المحركات الخطية الكهربائية

المشغل عبارة عن جهاز يتطلب مدخلات مصدر طاقة عادةً طاقة كهربائية ، ومدخل إشارة خارجية في شكل ما لإخبار المشغل بما يجب فعله ، ثم يتم تشغيل الجهاز. يمكن أن يكون الناتج في شكل حركة إما دورانيًا أو خطيًا ، ويستخدم لتحقيق النتيجة المرجوة في النظام.

يأتي مصطلح المحرك من فعل تشغيل شيء ما ، وبعبارة أخرى ، فإن التفعيل هو تشغيل شيء ما. لتبسيط التعبير عما يفعله ، يقرأ المشغل إشارة ثم يقوم بتشغيلها أو تشغيلها. تعد المحركات عادةً جزءًا من نظام أو جهاز أو جهاز شامل. إنه مكون داخل تلك الآلة يفعل شيئًا بجعله يتحرك.

المحركات 101 ما هو المحرك

لكي يعمل المشغل يتطلب إدخال مصدر طاقة ، وعادة ما يكون طاقة كهربائية. يتطلب أيضًا إدخال إشارة خارجية في شكل ما لإخبار المشغل بما يجب القيام به ، ثم يتم تنشيط الجهاز. عادة ما يكون الناتج في شكل حركة يمكن أن تكون إما دوارة أو خطية تستخدم لتحقيق النتيجة المرجوة في النظام.

تاريخ المحركات

كانت المحركات موجودة منذ أكثر من 100 عام واسمها مشتق مما تفعله ، فهي تحفز شيئًا ما. أي أنها تحرك شيئًا ما عن طريق الفتح أو الإغلاق أو الدفع أو السحب أو الرفع أو السقوط وما إلى ذلك. النوع الأكثر شيوعًا من المشغل الذي تستخدمه كل يوم هو مشغل الملف اللولبي لقفل وفتح باب سيارتك ، أو المحرك الخطي الكهربائي تستخدم لفتح وإغلاق صندوق السيارة في السيارة. هذه أنواع شائعة جدًا من المحركات الكهروميكانيكية التي تُستخدم على نطاق واسع في حياتنا اليومية. قبل إنشاء الكهرباء ، كانت لا تزال تُصنع ولكن يمكن التحكم فيها بواسطة الإنسان ، مثل مزلاج على الباب.

أين يتم استخدام المحركات؟

يوجد أكثر من 50 مشغلًا مستخدمًا في سيارة حديثة ، ومن المحتمل أن يكون للسيارات أكثر المحركات التي قد نستخدمها كجزء من حياتنا اليومية. تستخدمهم السيارة في محاقن الوقود ، وصمامات إمداد الوقود وإدارته ، وأنظمة التدفئة والتبريد ، وحتى أنظمة الترفيه يمكن استخدامها لفتح وإغلاق السماعات وشاشات GPS وما إلى ذلك.

المحركات 101 - ما هو المحرك وكيف يعمل

ما هو المحرك

دعونا نلقي نظرة على مثال نموذجي لنظام المشغل المستخدم في حياتنا اليومية. تحتوي التدفئة في السيارة على إعدادات درجة الحرارة الساخنة والباردة بالإضافة إلى مروحة بمستويات قوة مختلفة. يتم التحكم في إعداد درجة الحرارة فعليًا عبر مشغل ينظم كمية الهواء التي تتدفق عبر المبادل الحراري. يتحكم هذا المشغل في موضع تدفق الهواء ، فكلما زاد تدفقه عبر المبادل الحراري ، كلما كان الهواء أكثر سخونة ، على العكس من ذلك ، كلما كان الهواء بعيدًا عن المبادل الحراري ، كلما كان أكثر برودة.

المحركات في السيارات

هل التتابع هو المحرك؟

أ تناوب يعتبر أيضًا في بعض الأحيان شكلاً من أشكال المحرك الكهربائي ، أي أن المرحل يعمل وإشارة كهربائية أو اتصال من نوع ما. على الرغم من أن هذا قد يبدو وكأنه مكونات كهربائية بدون أجزاء متحركة ، إلا أنه في الواقع يحتوي على مكون متحرك. التتابع هو ملف مشحون مغناطيسيًا يفتح ويغلق الموصل عبر مجال كهرومغناطيسي. لذلك كما ترون هو شكل من أشكال المحرك على نطاق صغير.

لغرض هذه المقالة ، سنركز أكثر على المحركات الخطية. مصطلح المشغلات في الواقع واسع جدًا ويمكن أن يشمل المحركات الدوارة والملفات اللولبية وأنواع أخرى أيضًا.

المحركات

مشغلات الملف اللولبي

التمسك بالسيارات ، دعنا نشرح نوعًا آخر شائعًا جدًا من المحركات ، وهو مشغل الملف اللولبي. تعمل الملفات اللولبية مثل المرحل ، فهي تأخذ تيارًا كهربائيًا وتخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا ، تلك القوة المغناطيسية التي تجعل قضيبًا يتحرك داخل وخارج. عادة كلما زاد المجال المغناطيسي الذي يتم توفيره لمشغل الملف اللولبي ، يتم إنشاء المزيد من القوة والعكس صحيح. هذه مشغلات بسيطة للغاية من نوع التشغيل / الإيقاف مع خيارات تحكم قليلة بخلاف تشغيلها أو إيقاف تشغيلها. على سبيل المثال ، ليس لديك سيطرة حقيقية على السرعة أو القوة ، في الواقع لجعله أسوأ ، فإن مشغل الملف اللولبي لديه أيضًا ضربة محدودة للغاية. من النادر العثور على مشغل ملف لولبي بأكثر من 2 بوصة (بوصة) من السكتة الدماغية.

مشغلات الملف اللولبي

يعتبر القفل المركزي لأبواب السيارة أكثر أنواع مشغلات الملف اللولبي شيوعًا. يقومون ببساطة بتوصيل وفصل المزلاج من مقبض الباب. آلية التحكم أيضًا بسيطة جدًا لمشغل الملف اللولبي ، ويتم إرسال نبضة واحدة من الكهرباء بجهد 12 فولت إلى الملف اللولبي لتشغيلها ، والربيع هو ما يجعلها تعود.

يوجد أدناه مشغل ملف لولبي نموذجي ، كما هو مستخدم في معظم السيارات. من المحتمل أنها تبدو غير مألوفة ولكن هذا لأن معظم الناس لا يرون داخل ألواح أبواب السيارة.

نوع المحرك

مشغلات بيزو

تأتي حركة المشغلات هذه من تنشيطها بالجهد وتتطلب جهدًا كبيرًا جدًا لجعلها تتوسع وتتقلص ، عادةً ما يزيد عن 200 فولت. مادة بيزو هي نوع من السيراميك ، وهي هشة للغاية وتحتوي على العديد من الطبقات مع الألواح المعدنية بين كل طبقة بحيث يتم تنشيط كل كومة بيزو.

مطلوب كميات كبيرة من الجهد لتغيير طفيف جدًا في الطول ، عادةً ما يتمدد بيزو بحوالي 1٪ فقط من حجمه ، لكن قوتهم عالية جدًا ، وهذا يعني أنه يمكنك تضخيم تمدد مكدسات بيزو للحصول على حركة الحركة وقوة المقايضة للسكتة الدماغية. يمكن إجراء التضخيم ميكانيكيًا تقريبًا مثل فكرة الرافعة ولكنها تُستخدم عادةً في التطبيقات التي تحتاج فيها إلى دقة وتحكم عاليين للغاية. يتم استخدامها بشكل شائع كحقن وقود للسيارات حيث يتحكم مشغل بيزو في حجم الوقود الذي يدخل الأسطوانة ويجب أن يكون مستوى التحكم منخفضًا إلى مستوى الميكرون.

مشغلات بيزو

المحركات الهوائية

تستخدم هذه الأنواع من المشغلات غازًا مضغوطًا أو هواءًا في أسطوانة ، مما أدى إلى إنشاء مضخة الضغط العالي لتحريك المكبس لإنشاء حركة خطية. مثل المحركات الهيدروليكية ، كان تصميم المحرك الخطي الهوائي موجودًا منذ فترة طويلة. يستخدم ضاغط الهواء لضغط الهواء أو الغاز الخامل في الخزان ، ويستخدم هذا الهواء عالي الضغط لجعل مكبس المشغل ينزلق إلى الداخل والخارج. بمجرد وصول المكبس في المشغل إلى نهاية الحركة ، يتم بعد ذلك تحريك مفتاح الصمام لفتح الصمام إلى الطرف الآخر من المشغل حيث يقوم الهواء عالي الضغط مرة أخرى بدفع المكبس في المشغل في الاتجاه الآخر.

المحركات الهوائية

فوائد استخدام بضغط الهواء هي:

  1. السرعة العالية ممكنة ويتم التحكم فيها بواسطة صمام الضغط والسعة الحجمية للنظام
  2. يمكن تحقيق قوة عالية إلى حد ما
  3. ينبعث القليل من الصوت بعيدًا عن الوقت الذي تحتاج فيه المضخة إلى تجديد خزان الضغط العالي
  4. السكتات الدماغية طويلة جدا ممكنة
  5. موثوقية ومتانة عالية للغاية للدورة.
  6. يمكن أن تكون المحركات في الواقع صغيرة جدًا ومضغوطة الحجم لأنها بسيطة جدًا في البناء.

عيوب المحركات الهوائية:

  1. مطلوب معدات إضافية مثل الخزان ومضخة الضغط العالي
  2. لا يمكن السماح للنظام بأكمله بالتسرب من فشل النظام
  3. الهواء هو غاز قابل للضغط ، وهذا يعني أنه عندما يتحرك المحرك الهوائي بقوة عالية ، هناك دائمًا تأخر لأن الغاز سينضغط بشكل طبيعي أولاً قبل أن يحرك المكبس داخل المشغل. هذا يعني أنه سيكون هناك تأخر في النظام. المشغلات الهيدروليكية تحل هذه المشكلة
  4. يمكن تحقيق التحكم الموضعي المنخفض جدًا. شاهد الفيديو أدناه حيث نستخدم Lego لإثبات عدم وجود تحكم مقارنة بالمشغل الميكانيكي ، واستخدام DTI (مؤشر اختبار الطلب) لإظهار الفرق

أين تستخدم المشغلات الهوائية؟

يتم استخدامها عند الحاجة إلى حركة عالية السرعة أو عند الحاجة إلى تغطية قدر كبير من المسافة الخطية بسرعة ، مثل بوصة في الثانية أو 30 بوصة في الثانية. بمجرد التثبيت ، يصعب نقلها من مكان إلى آخر لأنها تتطلب الكثير من وقت التثبيت. توجد هذه المحركات في خطوط التجميع الخاصة بمصانع التصنيع لأنها مثالية لأداء ملايين الدورات بدون صيانة ويمكنها التحرك بسرعة كبيرة.

المحركات الهيدروليكية

تعمل المحركات الهيدروليكية تمامًا بنفس طريقة المشغلات الهوائية ، باستثناء أنها تستخدم سائلًا غير قابل للضغط يسمى السائل الهيدروليكي بدلاً من استخدام الهواء أو الغاز عالي الضغط. نظرًا لأن السائل غير قابل للانضغاط ، فإنه يتمتع بميزة كبيرة للغاية ، فهذه الأنظمة قادرة على تحمل قوى هائلة ولهذا السبب تراها مستخدمة حصريًا في معدات البناء الثقيلة والحفارات والشاحنات القلابة والشاحنات الشوكية والجرارات وما إلى ذلك.

المحركات الهيدروليكية

كيف يعمل المحرك الهيدروليكي؟

يستخدم المشغل الهيدروليكي سائلًا عالي الضغط لدفع المكبس للخلف وللأمام حيث يتم التبديل من خلال مفاتيح الصمام. تيتتطلب هذه الأنظمة مضخات الضغط العالي ، والصمامات والأنابيب ذات الضغط العالي ، وخزانًا لاحتواء كل هذا السائل الهيدروليكي. لذلك ، إذا كان لديك الكثير من المساحة والمال وتتطلب قدرًا كبيرًا جدًا من القوة ، فيمكن أن تكون المكونات الهيدروليكية هي الطريق للذهاب.

فوائد استخدام المحركات الهيدروليكية هي:

  1. السرعة المعتدلة ممكنة ويتم التحكم فيها بواسطة سرعة المضخة.
  2. يمكن تحقيق قوة عالية للغاية
  3. السكتات الدماغية طويلة جدا ممكنة
  4. موثوقية ومتانة عالية للغاية للدورة.
  5. يمكن أن تكون المحركات في الواقع صغيرة جدًا ومضغوطة الحجم لأنها بسيطة جدًا في البناء.

عيوب المحركات الهيدروليكية:

  1. هناك عيوب في استخدام المكونات الهيدروليكية من وجهة نظر التشغيل. العنصر الرئيسي هو السيطرة. لديك القليل من التحكم الدقيق عندما يتعلق الأمر بهذه الأنظمة.
  2. السائل الهيدروليكي مطلوب حتى يعمل النظام وإذا تسرب هذا السائل يمكن أن يكون شديد السمية
  3. عندما تعمل المضخة الهيدروليكية ، يمكن أن تكون صاخبة ، وكلما زادت القوة المطلوبة زادت الضوضاء
  4. السائل الهيدروليكي له لزوجة منخفضة جدًا ، لذلك لا يتدفق بسلاسة عبر الأنابيب والصمامات وما إلى ذلك ، كل هذا يتطلب طاقة لدفع كل هذا السائل عند ضغط مرتفع عبر جميع هذه الأنابيب والتجهيزات وما إلى ذلك. ونتيجة لذلك ، فإن الأنظمة الهيدروليكية غير فعالة للغاية للعمل واستخدام.
  5. هذه الأنظمة غالية الثمن للشراء والتركيب.

المحركات الدوارة

المشغل الدوار هو مشغل ينتج حركة دورانية ، مما يجعلها مناسبة بشكل مثالي لفتح وإغلاق الصمامات. هناك العديد من الطرق المختلفة لإنشاء حركة دورانية وبالتالي محرك دوار. تأتي الاختلافات في شكل التطبيق. على سبيل المثال في الصورة أعلاه ، يمكنك أن ترى أن الحركة الدورانية يتم إنشاؤها من خلال حركة على شكل رف على شكل ترس حيث يتم التحكم في "الرف" كمكبس. يمكن التحكم في المكبس هيدروليكيًا أو باستخدام هواء وغاز عالي الضغط ليتم التحكم فيهما بالهواء المضغوط. فما الفرق؟. إذا تم التحكم في المحرك الدوار أعلاه هيدروليكيًا ، فإن القوى المبذولة يمكن أن تكون ضخمة ، وبالتالي فإن هذا من شأنه أن يناسب التطبيقات الصناعية عندما تكون هناك حاجة إلى قوى كبيرة لفتح وإغلاق الصمام. إذا تم التحكم في هذا المشغل الدوار بالهواء المضغوط ، فقد يتطلب المشغل قوة أقل لتدوير العمود الرئيسي وهو ما سيتم استخدامه لأداء المهام المطلوبة.

المحركات الدوارة

مبدأ المحرك الدوار

قد تكون الحركة التي ينتجها مشغل دوار إما دورانًا مستمرًا ، كما يظهر في محرك كهربائي ، أو يمكن أن تكون الحركة عبارة عن دوران زاوي ثابت. مع وجود مشغل دوار يتم التحكم فيه بالهواء المضغوط أو هيدروليكيًا ، فمن المرجح أن يكونوا نوع دوران زاوي ثابت ، وذلك لأن الحامل أو المكبس الذي يدور العمود الرئيسي لا يمكنه التحرك إلا حتى الآن ، وبالتالي فإن الحركة الدورانية مقيدة بالسكتة الخطية المتاحة . إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من الدوران ، فسيحتاج المكبس إلى مزيد من الانزلاق ، وبدلاً من ذلك ، يتم استخدام نسبة تروس مختلفة لإنشاء الحركة.

نسبة تروس المحرك الدوار

المحرك الدوار المؤازر

نوع آخر من المحركات الدوارة هو محرك سيرفو ومحرك متدرج. هذه مشغلات يتم التحكم فيها كهربائيًا ولها حركة دورانية ثابتة ، ولكنها توفر أيضًا تحكمًا دقيقًا للغاية في الدوران.

المحرك الدوار المؤازر

تُستخدم هذه الأنواع من المشغلات بشكل شائع في الروبوتات والإلكترونيات الاستهلاكية حيث يتم إنتاج الحركة الدورانية وعزم الدوران بواسطة محرك دوار يتم تقليل السرعة وزيادة عزم الدوران من خلال بعض التروس لإنشاء الحركة الدورانية. للحصول على تحكم دقيق ، سيحتوي المشغل على مستشعر يقيس الموضع. عادة ما يكون هذا في شكل مستشعر القاعة أو المشفر الذي يرسل إشارة مرة أخرى إلى نظام التحكم الذي يترجم إلى الموضع. ميزة رائعة لمحركات المؤازرة هي أنه يمكن جعلها صغيرة جدًا واستخدامها في أماكن ضيقة جدًا.

تحويل الحركة الدورانية من محرك سيرفو إلى حركة خطية

 تحويل الحركة الدورانية من محرك سيرفو إلى حركة خطية

نظرًا لأن مشغلات المؤازرة الدوارة شائعة الاستخدام وغير مكلفة نسبيًا لشرائها ، فقد أصبحت طريقة شائعة للناس لإنشاء حركة خطية. من خلال الروابط البسيطة وبعض أشكال نظام التوجيه الخطي ، يمكن إنشاء حركة خطية. ستتناسب السكتة الدماغية الناتجة بشكل مباشر مع طول ذراع الرافعة كما ترون في الصورة أعلاه. كلما زاد طول الذراع من مشغل المؤازرة ، زادت مدة الشوط ، ولكن الجانب السلبي هو أن القوة ستنخفض لأن عزم الدوران يتناسب مع طول الذراع.

أدناه معادلة عزم الدوران للمشغلات الدوارة

معادلة عزم الدوران للمشغلات الدوارة

المحركات الخطية الكهروميكانيكية.

مع المحركات الخطية الكهربائية ، يتم تحويل الحركة الدورانية من محرك التيار المتردد أو التيار المستمر إلى حركة خطية عبر لولب لولبي. إن Leadscrew عبارة عن ترس حلزوني يتم تشكيله على قضيب. نظرًا لأن المسمار اللولبي يدور بسبب دوران المحرك للمسمار الرئيسي مباشرة أو عبر بعض التروس ، فإن الجوز (كما هو موضح باللون الأصفر أدناه) ينزلق لأعلى ولأسفل المسمار اللولبي بحركة خطية ويخلق تلك الحركة الخطية - ومن هنا جاء اسم "المحرك الخطي". هذا مختلف تمامًا عن مشغل الملف اللولبي الذي لا يزال شكلاً من أشكال المحرك الخطي ، ولكن في الصناعة الهندسية ، يميز المهندسون عادةً بين الاثنين عن طريق تسميتهما "مشغلات الملف اللولبي" و "المحركات الخطية" على الرغم من أن كلاهما ينتج حركة خطية.

المحرك الخطي نوع من المشغل

مع المشغلات الخطية الكهربائية ، يمنحك وجود براغي لولبية مختلفة الطول أطوال شوط مختلفة. يؤدي تدوير المسمار اللولبي بشكل أسرع أو أبطأ من المحرك إلى ضربات خطية مختلفة للسرعة. وبالتالي ، كلما تم تطبيق المزيد من القوة من المحرك على المسمار اللولبي ، زادت القوة المعطاة للصامولة التي تنزلق لأعلى ولأسفل لولب الرصاص. الجوز مرتبط بما نسميه القضيب ، وهذا القضيب هو ما تعلق الأشياء به من أجل إنشاء تلك الحركة الخطية. كلما زاد عزم الدوران الذي يمكن تطبيقه على المسمار اللولبي ، ستكون القوة الخطية الأكثر متاحة لاستخدامها بواسطة قضيب الانزلاق.

هناك طرق مختلفة لإنشاء عزم دوران المحرك. تعد إضافة الترس بين المحرك والمسمار الرئيسي هو الطريقة الأكثر شيوعًا ، فكلما ارتفعت نسبة الترس ، تم إنشاء المزيد من القوة ، ولكن هناك مفاضلة ، كلما زادت القوة ، انخفضت السرعة ، على العكس ، زادت سرعة خفض القوة. لاكتساب سرعة إضافية لقوة معينة ، فهذا يعني الحاجة إلى استخدام محرك إدخال أكبر ، وهذا يتطلب مزيدًا من التيار ومحركًا أكبر وبالتالي المزيد من المال.

المحركات الخطية الكهربائية

كهربائي مشغل هو جهاز يحول الحركة الدورانية للمحرك إلى حركة خطية ، أو يأخذ تيارًا كهربائيًا لإنشاء مجال كهرومغناطيسي ويستخدم المغناطيسية لإجبار جسم معدني على الابتعاد عن مجاله المغناطيسي. في حين أن كلاهما مختلف تمامًا ، إلا أنهما يشتركان في نفس الاسم وينتج عنهما ما يوحي به اسمهما ... هذا يعني أنها توفر جميعها حركات دفع وسحب في حركة خطية أو دورانية.

للحصول على نظرة عامة أكثر تفصيلاً حول كيفية عمل المحرك الخطي الكهربائي ، أنشأنا هذه المقالة "داخل المحرك الخطي - كيف يعمل المحرك"

إذا كنت تبحث عن شراء مشغل خطي كهربائي ، فقد أنشأنا مقالًا بعنوان "لا تستخدم محركًا خطيًا حتى تقرأ هذه الخطوات الخمس"يمكن أن يساعدك هذا في تجنب بعض المشكلات الشائعة قبل إنفاق أي أموال.

المحركات الخطية الدقيقة

المحركات الدقيقة

 المحركات الصغيرةأو تُستخدم المشغلات الخطية الصغيرة في التطبيقات التي تكون فيها المساحة محدودة أو تكون شوط المشغل المطلوب صغيرًا. ربما تحتاج إلى نقل شيء صغير أو ليس بعيدًا جدًا ، فسيكون المحرك الخطي الصغير مثاليًا لمثل هذا التطبيق. عادةً ما تكون ضربات Micro Actuators من 10 مم إلى 100 مم وتكون مدمجة جدًا في الحجم. تتمثل إحدى سلبيات المحرك الصغير في أن القوى تميل إلى أن تكون أقل بكثير بسبب المحركات الأصغر المدمجة فيها.

دعونا نلخص ما هو المحرك؟

تأتي المحركات في العديد من الأشكال المختلفة ، من الدوار إلى الخطي ، والنوع المطلوب يعتمد على التطبيق الذي سيتم استخدامه من أجله. تعتبر المحركات الدوارة الصناعية الكبيرة التي يتم تشغيلها هيدروليكيًا رائعة لفتح صمامات أنابيب الزيت الضخمة و المحركات الدقيقة يمكن تشغيله بواسطة مصادر طاقة صغيرة بجهد 12 فولت بدقة ودقة كبيرين للروبوتات والتطبيقات الصغيرة.

مشغلات خطية كهربائية ميكانيكية

 

 

هل تحتاج إلى مساعدة في العثور على المشغل الصحيح؟

نحن نقوم بمهندس دقيق وتصنيع منتجاتنا حتى تحصل على أسعار المصنع مباشرة. نحن نقدم الشحن في نفس اليوم ودعم العملاء على دراية. حاول استخدام حاسبة المشغل للحصول على مساعدة في اختيار المشغل المناسب لتطبيقك.