¿Cómo dimensiona un actuador lineal?

¿Qué tamaño de actuador lineal necesito?
Lo que necesita saber al dimensionar un actuador lineal

Este artículo le ayudará a dimensionar un actuador lineal apropiado para su aplicación y cubrirá algunos criterios clave que pueden utilizarse para identificar el actuador adecuado para usted. Si cree que primero necesita aprender más sobre los actuadores lineales, consulte nuestra Blog de Actuator 101 o nuestro Cómo funciona el actuador lineal.

Tipos de actuador lineal

Hay cuatro tipos principales de actuadores lineales: Hidráulica, Eléctrica, Neumática y Mecánica. Cada uno de estos tiene sus propios inconvenientes y beneficios, pero en general, los actuadores lineales eléctricos le brindan el mejor equilibrio entre implementación simple, precisión y fuerza. Como los actuadores hidráulicos, neumáticos y mecánicos tienen configuraciones más complejas, es posible que deba considerar factores adicionales al dimensionar estos tipos de actuadores. Si cree que necesita aprender más sobre los diferentes tipos de actuadores lineales, consulte esta guía.

 cómo dimensionar un actuador lineal

Hay diferentes variaciones de cada tipo de actuador lineal disponibles, como columnas elevadoras y actuadores de pista. La selección del tipo y tamaño correctos de actuador lineal dependerá de las necesidades de su aplicación. Aquí hay algunos requisitos comunes que probablemente necesitará para dimensionar el actuador lineal correcto. Pero si está buscando una herramienta para calcular los números por usted, consulte nuestra Calculadora de actuador lineal.

Fuerza

La fuerza que necesita de su actuador lineal está relacionada con la cantidad de peso que está tirando, empujando, levantando o sosteniendo. Hay dos tipos de especificaciones de fuerza que darán los fabricantes de actuadores lineales: dinámica y estática.

 

Fuerza dinámica (o carga) es la fuerza máxima que puede aplicar el actuador para mover un objeto. Utilizará esta especificación para determinar si un actuador podrá mover la carga deseada. Algunos actuadores lineales tendrán una especificación de carga dinámica diferente para empujar y tirar, lo que significa que el actuador no puede empujar o tirar con la misma fuerza máxima.

 

Fuerza estática (o carga) es el peso máximo que puede soportar el actuador cuando no se está moviendo. Es importante considerar el límite de carga estática en aplicaciones como Escritorio para sentarse y pararse, donde se puede esperar que el actuador sostenga un gran peso cuando no se mueve.

 ¿Cómo se mide un actuador lineal?

La fuerza que necesita en cualquier aplicación depende más que de la cantidad de peso que está moviendo, sino también de la cantidad de actuadores en uso y la geometría física de su diseño. Para determinar los requisitos de fuerza exactos, puede aplicar dos fórmulas físicas básicas: suma de fuerzas y suma de pares. Si solo mueve un objeto a lo largo de un eje, simplemente debe asegurarse de que la fuerza total de todos sus actuadores sea mayor que el peso que está moviendo, como el diagrama de bloques de la derecha. Pero si está utilizando un actuador para abrir una tapa, por ejemplo, esto se vuelve más complejo porque las fuerzas involucradas se aplicarán en diferentes ángulos. Si es bueno en trigonometría y conoce su física, puede usar la suma de fuerzas y momentos de torsión para determinar su requerimiento de fuerza exacto. Pero si no, puede utilizar nuestro práctico Calculadora de actuador lineal, que está diseñado solo para estas situaciones difíciles.

 así es como se dimensiona un actuador lineal

NOTA: Una vez que haya determinado el requisito de fuerza deseado, es una buena práctica seleccionar un actuador que tenga una especificación de fuerza estática y dinámica mayor que la que necesita, ya que estas especificaciones deben ser los límites absolutos de su capacidad operativa.

Longitud de la carrera

La distancia que necesita para mover un objeto con un actuador lineal es su requisito de longitud de carrera. Es posible que deba usar algo de trigonometría para identificar la distancia exacta que necesita del actuador lineal deseado en aplicaciones como abrir una tapa. Dependiendo del tipo de actuador que esté utilizando, la longitud de la carrera puede significar algo ligeramente diferente (es decir, como en los actuadores de pista, la longitud de la carrera es la longitud de la pista). Pero en su mayor parte, una vez que sepa la distancia que desea que se mueva su actuador lineal, debe elegir un actuador con una longitud de carrera igual o superior a ese valor. La longitud de la carrera afectará algunas de las características del actuador lineal, incluida la longitud total.

Velocidad

En algunas aplicaciones, la velocidad será un requisito clave en su diseño, mientras que en otras situaciones, puede ser menos importante que la longitud o la fuerza de la carrera. Al igual que la longitud de carrera, si tiene una velocidad deseada que desea que su actuador se mueva, entonces debe seleccionar un actuador lineal con especificación de velocidad en o alrededor de la velocidad deseada. Sin embargo, la velocidad real a la que se moverá su actuador se verá afectada por el tamaño de la carga que se está moviendo. Este efecto no siempre es significativo, pero algunos fabricantes de actuadores lineales proporcionarán gráficos de rendimiento de velocidad frente a carga, como a continuación, que le permiten obtener una estimación de la velocidad del actuador para una carga determinada.

En términos generales, para los actuadores lineales electrónicos, los actuadores de mayor fuerza se moverán más lentamente que los actuadores de baja fuerza. Si necesita actuadores de alta fuerza y ​​alta velocidad, es posible que deba considerar otros tipos de actuadores.

 gráfico para mostrar cómo dimensionar un actuador lineal

La velocidad máxima no siempre es importante, a veces quieres control. Si necesita control de velocidad, deberá conectar su actuador con un controlador de motor y microcontrolador Arduino. Querrá asegurarse de que su actuador pueda interactuar fácilmente con el controlador de su motor y pueda proporcionar retroalimentación si se desea un control de circuito cerrado.

requerimientos de energía

Hay dos aspectos de los requisitos de energía para cualquier actuador lineal electrónico, entrada de voltaje y consumo máximo de corriente. El voltaje de entrada o voltaje nominal es el voltaje para el que está diseñado el actuador y debe ser el voltaje máximo suministrado al actuador. El voltaje de entrada puede ser AC o DC y normalmente son valores estándar, como 12V DC o 120V AC. El consumo máximo de corriente es la cantidad máxima de corriente que el actuador extraerá de forma segura y, a diferencia del voltaje, el consumo de corriente real de su actuador debería ser inferior a este valor. El consumo de corriente real de su actuador estará relacionado con el tamaño de la carga en el actuador, cuanto mayor sea la carga resultará en un consumo de corriente mayor.

 requisitos de potencia para dimensionar un actuador lineal

Si su actuador es la característica electromecánica principal de su proyecto, simplemente puede utilizar sus requisitos de energía para identificar las fuentes de alimentación y otros componentes eléctricos para su proyecto. Pero en un sistema más complejo, como una plataforma robótica, puede estar limitado a un voltaje particular o al consumo máximo de corriente. Los requisitos de energía también serán importantes en las aplicaciones que funcionan con baterías, ya que cuanto mayor sea el consumo de corriente, más rápido se agotará la batería. Si es posible, puede utilizar un actuador de voltaje más alto (es decir, pasar de 12V a 24V) ya que los actuadores de voltaje más alto consumirán menos corriente para el mismo nivel de fuerza y ​​velocidad.

Consideraciones específicas de la aplicación

Si bien este blog ha cubierto algunas especificaciones clave para dimensionar su actuador lineal, siempre habrá necesidades específicas de la aplicación que deberá considerar al seleccionar el actuador lineal correcto. Como el entorno en el que funcionará su actuador, que puede afectar la durabilidad e incluiría especificaciones como la temperatura de funcionamiento, la clase de protección de la carcasa (IP) y el material del actuador. El tamaño físico y las opciones de montaje disponibles para un actuador pueden o no funcionar dentro del proyecto. Otras consideraciones de requisitos importantes incluyen: requisito del ciclo de trabajo, requisito de nivel de ruido o un requisito de retroalimentación.

 Tabla de clasificación IP para un actuador lineal

Ahora que tiene las herramientas necesarias para dimensionar el actuador adecuado para sus necesidades, puede consultar nuestra selección de actuadores lineales en Firglli Automation.

 

[1] https://techathlon.com/ip68-ip67-code-rating-smartphones/

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