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Actuadores: un dispositivo controlado por movimiento. ¿Qué son y cómo funcionan?

¿Qué es un actuador y qué hacen?

Un Solenoide es un dispositivo que crea un tipo de movimiento, generalmente lineal o rotativo. Para hacer que un actuador funcione, requiere una fuente de energía de entrada, generalmente fluido eléctrico o hidráulico, pero también puede ser neumático que utiliza aire comprimido. El movimiento de salida se ejerce en forma de giro del eje o una varilla que se extiende o se retrae, que una vez conectado a algo puede hacer que algo se mueva de un lado a otro repetidamente tantas veces como desee, sin la necesidad de intervención humana.

Por lo tanto, un actuador en principio puede describirse como un dispositivo que convierte la energía en movimiento. Los actuadores se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde robótica y automatización industrial hasta transporte y aeroespacial. Se utilizan para controlar y mover sistemas mecánicos y se pueden clasificar en diferentes tipos dependiendo del tipo de energía que conviertan, como los actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos.

 

 

Algunos tipos comunes de actuadores incluyen actuadores lineales, que convierten el movimiento rotativo en movimiento lineal, y actuadores rotativos, que convierten el movimiento lineal en movimiento rotativo. Los actuadores lineales a menudo se usan en aplicaciones como la automatización industrial, la robótica y los equipos médicos, mientras que los actuadores rotativos se usan comúnmente en aplicaciones como válvulas, turbinas y bombas. Hemos escrito un amplio blog sobre los actuadores lineales 101 aquí

Actuadores lineales eléctricos - Tipo de actuador

Además, existen diferentes tipos de actuadores basados ​​en la tecnología que utilizan, como:

  • Los actuadores eléctricos estos funcionan con electricidad y pueden clasificarse aún más en función del tipo de motor eléctrico utilizado, como motores de CC, motores paso a paso y motores de CA.
  • Actuador neumático: estos funcionan con aire comprimido y se usan comúnmente en aplicaciones de automatización industrial y robótica.
  • Actuadores hidráulicos: estos funcionan con presión de fluido y se usan comúnmente en aplicaciones industriales de servicio pesado, como equipos de construcción y maquinaria pesada.

Es importante tener en cuenta que la elección del actuador dependerá de la aplicación específica, incluidos factores como la carga, la velocidad y el entorno operativo.

Seleccionando el actuador ideal

Al comprar un actuador lineal eléctrico, hay algunas cosas que debe considerar. En primer lugar, los actuadores lineales tienen 4 características principales, cada una de las cuales tiene diferentes niveles de importancia para cualquier aplicación. Estos son una calificación de accidente cerebrovascular - fuerza - velocidad - IP. Por lo general, elegiría el actuador ideal basado en el trazo primero, luego la fuerza y ​​luego la velocidad. Recuerde la velocidad y la compensación de la fuerza entre sí. Esto significa que puede tener una fuerza alta, pero entonces la velocidad probablemente será más baja. Si desea alta velocidad, entonces la fuerza probablemente será más baja.

Al seleccionar el actuador lineal eléctrico ideal, se deben considerar varios factores, que incluyen:

  1. Capacidad de carga: el actuador debe ser capaz de soportar la carga que se moverá. Considere el peso de la carga y cualquier otro factor que pueda afectar la capacidad del actuador para moverla.
  2. Velocidad: la velocidad del actuador debe coincidir con la velocidad requerida para la aplicación. Esto dependerá del caso de uso específico y puede implicar compensaciones entre la velocidad y otros factores como la fuerza y ​​la precisión.
  3. Longitud del accidente cerebrovascular: el actuador debe tener una longitud de accidente cerebrovascular que sea apropiada para la aplicación. Considere la distancia que el actuador necesita viajar y cualquier restricción física que pueda limitar la longitud del golpe.
  4. Fuerza: el actuador debe poder generar suficiente fuerza para mover la carga y superar cualquier fricción o resistencia en el sistema. Esto puede implicar calcular la fuerza requerida basada en la carga y la aceleración o desaceleración deseada.
  5. Precisión: el actuador debe ser lo suficientemente preciso como para cumplir con los requisitos de la aplicación. Esto puede implicar considerar factores como la precisión, la repetibilidad y la reacción violenta.
  6. Factores ambientales: el actuador debe poder operar en el entorno previsto, teniendo en cuenta factores como la temperatura, la humedad y la exposición al polvo u otros contaminantes.
  7. Fuente de alimentación: el actuador debe ser compatible con la fuente de alimentación disponible y los requisitos de voltaje de la aplicación.
  8. Ruido: el actuador debe funcionar a un nivel de ruido que sea aceptable para la aplicación.
  9. Opciones de control: considere las opciones de control disponibles, como controles manuales, controladores programables y sensores, y elija la que mejor satisfaga las necesidades de la aplicación.

Al considerar cuidadosamente estos factores, es posible seleccionar un actuador lineal eléctrico que cumpla con los requisitos específicos de la aplicación, asegurando un rendimiento y confiabilidad óptimos.

Seleccionando el actuador lineal ideal

Paso 1. ¿Qué trazo (extensión) necesita:

El golpe de un actuador también se puede llamar la extensión. Esta es la distancia de la cual la barra se moverá y se extenderá dentro y fuera. Por lo general, estos se miden en pulgadas y pueden variar de un trazo de 1 "(pulgada) a un trazo de alrededor de 40". No es normal tener actuadores con un golpe de más de 40 "a 50" debido a las limitaciones mecánicas del tornillo de plomo dentro del actuador que proporciona la fuerza de empuje y tracción.

Paso 2. Considere la velocidad requerida:

La velocidad del actuador está directamente relacionada con la relación de transmisión dentro de él. Una relación alta en marcha ralentizará la velocidad de la barra que se extiende dentro y fuera del actuador, pero también aumenta la fuerza dramáticamente. Los actuadores van desde fuerzas tan bajas como unas pocas libras hasta unos pocos miles de libras. Otra forma de obtener más velocidad y fuerza es hacer que el motor sea más grande. Entonces, si tiene un motor DC de gran diámetro, puede girar más rápido y dar más fuerza. Por lo tanto, también es notable que el tamaño también se cotle con velocidad y fuerza también, solo para complicar aún más las cosas.

Paso 3. Considere la fuerza requerida:

Al igual que el Paso 2, en este paso, debe pensar con qué velocidad puede vivir si necesita un actuador de alta fuerza. La fuerza más alta significará una velocidad más lenta y viceversa. Al considerar los requisitos de la fuerza para seleccionar el actuador ideal, se deben tener en cuenta varios factores, que incluyen:
  1. Peso de carga: el peso de la carga que el actuador se moverá es un factor clave para determinar la fuerza requerida. El actuador debe poder generar suficiente fuerza para superar el peso de la carga, así como cualquier fricción o resistencia en el sistema.
  2. Aceleración y desaceleración: la fuerza requerida también dependerá de las tasas de aceleración y desaceleración necesarias para la aplicación. Si la carga debe moverse rápidamente, se puede requerir una fuerza más alta para lograr la aceleración deseada.
  3. Distancia y velocidad: los requisitos de la fuerza también se verán afectados por la distancia que el actuador necesita viajar y la velocidad a la que necesita moverse. Una longitud de carrera más larga o una velocidad más rápida requerirá más fuerza.
  4. Inercia: la inercia de la carga y el actuador en sí también puede afectar los requisitos de la fuerza. Si la carga tiene alta inercia, puede ser necesaria una fuerza más alta para que se mueva, mientras que una fuerza más baja puede ser suficiente para mantener su movimiento una vez que se mueve.
  5. Fricción y resistencia: la fricción y la resistencia en el sistema pueden aumentar los requisitos de la fuerza, ya que el actuador deberá generar suficiente fuerza para superar estos factores además de mover la carga.
  6. Factores de seguridad: también es importante considerar cualquier factor de seguridad al determinar los requisitos de la fuerza. Puede ser necesaria una fuerza más alta para garantizar que la carga se mueva de manera segura y segura, sin ningún riesgo de daño o lesión.

Al tener en cuenta estos factores, es posible seleccionar un actuador con las capacidades de fuerza apropiadas para la aplicación específica, asegurando un rendimiento y confiabilidad óptimos.

Paso 4. Calificación IP:

La calificación IP es el nivel de protección del clima que tiene un actuador. Una calificación IP más alta significa que el actuador puede soportar entornos más duros, como la lluvia y las temperaturas. Una alta calificación IP de 66 se considera un muy buen tipo de actuador de aplicación meteorológica. Sin embargo, para el uso en interiores, una calificación IP de 42 es adecuada. Al considerar los requisitos de IP (protección de ingreso) para seleccionar el actuador ideal, se deben tener en cuenta varios factores, incluidas ::
  1. Entorno: el entorno en el que se utilizará el actuador es un factor clave para determinar la calificación IP requerida. Considere factores como la temperatura, la humedad, el polvo y la exposición al agua.
  2. Ubicación: La ubicación del actuador dentro del sistema también puede afectar los requisitos de IP. Si el actuador se encuentra en un área de alto riesgo, como cerca de una fuente de agua o en un área con altos niveles de polvo, se puede requerir una calificación IP más alta.
  3. Requisitos reglamentarios: los requisitos reglamentarios también pueden dictar la calificación mínima de IP requerida para la aplicación. Asegúrese de verificar las regulaciones o estándares relevantes para garantizar el cumplimiento.
  4. La vida útil esperada: la vida útil esperada del actuador también puede ser un factor para determinar la calificación IP requerida. Si se espera que el actuador esté en servicio durante un largo período de tiempo, puede ser necesaria una calificación IP más alta para garantizar la durabilidad y la longevidad.
  5. Requisitos de mantenimiento: considere los requisitos de mantenimiento para el actuador y cómo la calificación de IP puede afectar los procedimientos de mantenimiento. Por ejemplo, una calificación IP más alta puede dificultar el acceso y los componentes de servicio dentro del actuador.

Al considerar estos factores, es posible seleccionar un actuador con la calificación IP apropiada para la aplicación específica, asegurando que el actuador opere de manera confiable y segura en el entorno previsto.

Paso 5. Cómo montar el actuador

Así que ahora tienes el actuador, pero ¿cómo lo montas? Todos los actuadores vienen con lo que se llama a Clevis en cada uno y de la unidad. Aquí es donde conectas el actuador a algún tipo de soporte. Para nuestros actuadores, cada actuador tiene un cierto tamaño de soporte que se ajusta a ambos extremos. Algunos actuadores tienen paréntesis especiales para encajar sobre el cuerpo del actuador, pero estos pueden tener efectos de movimiento restrictivos en el actuador durante el movimiento.

Paso 6. ¿Qué otros factores puedo considerar:

Hay otros factores en los que debe pensar al seleccionar el actuador ideal. El voltaje, por ejemplo, puede ser importante. Por lo general, los actuadores vienen en 12 o 24 VDC como estándar. ¿Qué tal el control de retroalimentación? Si necesita un control posicional del actuador, entonces es posible que necesite un actuador que tenga algún nivel de retroalimentación como un sensor de pasillo, un sensor óptico o incluso un potenciómetro integrado en el actuador. Todos estos dispositivos proporcionan una señal de retroalimentación para que un controlador conozca su posición en cualquier momento. Esto es necesario para aplicaciones donde necesita un control más que un simple control de extremo a extremo. Hemos escrito otra publicación de blog dedicada solo a este tema de actuadores de comentariosaquí.

Cómo conectar el actuador

Hay muchas formas de conectar el actuador, y esto dependerá del tipo de control que tenga o necesita. Un simple control de interruptor de balancín es, con mucho, la forma más fácil de conectar uno, pero también es posible que desee un control remoto como otra forma de control. Para el control posicional, es posible que necesite una conexión más detallada. Por lo general, la mayoría de los actuadores eléctricos, ofrecen una configuración de 2 cables para conectarse a la alimentación o un interruptor. +/- voltaje son los cables que conducen desde el actuador, e invertir esos cables a la fuente de energía es lo que hace que el actuador cambie la dirección. Este proceso se llama "Revertir la polaridad". Un interruptor de balancín hace eso por ti dentro del interruptor.

Métodos de conexión del actuador de dos cables:

El tipo más común de actuador es un sistema de 2 cables. Simplemente conectar estos cables directamente a una fuente de alimentación (generalmente 12 VCC) hará que el actuador se mueva, y la inversión de los cables hará que el actuador se mueva en la dirección opuesta. Un interruptor de balancín es lo que hace esto para usted, así que conecte los 2 cables del actuador al interruptor y conecte los 2 cables desde la fuente de alimentación al interruptor y ya está. Todos nuestros interruptores tienen los diagramas de cableado en cada página del producto para que esto sea simple

Métodos de cableado del actuador de retroalimentación:

Los actuadores que tienen comentarios incorporados tendrán más cables. Típicamente 2 cables adicionales y en algunos casos 4 cables adicionales. Estos cables deberán ir a la ubicación correcta. Los actuadores del sensor de salón y el sensor óptico generalmente están conectados de la misma manera. Un actuador potenciómetro que siempre tiene solo 3 cables será el que es un poco diferente. Todo FIRGELLI Los actuadores de retroalimentación tienen el diagrama de cableado impreso en el actuador.

El término actuador proviene del acto de actuar algo, en otras palabras, actuar es operar algo. Entonces, para simplificar la expresión de lo que hace, un actuador lee una señal y luego actúa, o funciona.Actuadores típicamente son parte de un sistema o máquina o dispositivo general integrados en algo más grande para producir un trabajo útil de alguna forma. Es un componente dentro de esa máquina que hace algo al hacer que se mueva.

Para que un actuador funcione, requiere una entrada de fuente de energía, generalmente energía eléctrica. También requiere una entrada de señal externa de alguna forma para decirle al actuador qué hacer, y luego el dispositivo actúa. La salida suele ser en forma de movimiento que puede ser rotativo o lineal que se usa para lograr el resultado deseado en un sistema. La parte divertida es que algunos actuadores usan otros actuadores para que funcionen. Por ejemplo, un actuador lineal hidráulico usaría un actuador solenoide para abrir y cerrar el fluido de alta presión en el pistón principal del actuador. Entonces, como puede ver, estos dispositivos se usan en muchos lugares y aplicaciones.

Actuadores en automóviles

Veamos un ejemplo típico de un sistema de actuador utilizado en nuestra vida cotidiana. La calefacción en un automóvil tiene configuraciones de temperatura fría y caliente, así como un ventilador con diferentes niveles de fuerza. La configuración de temperatura es controlada por un actuador que regula cuánto fluye el aire sobre un intercambiador de calor. Ese actuador controla la posición del flujo de aire, cuanto más fluye sobre el intercambiador de calor, más caliente es el aire, por el contrario, más lejos está desde el intercambiador de calor, más enfriador es.

 

 

Actuadores en automóviles

Historia de los actuadores

Los actuadores han existido por más de 100 años y su nombre vino de lo que hacen, actúan algo. Es decir, mueven algo abriendo o cerrando, empujando o tirando, levantando o dejando caer, etc. El tipo de actuador más común que usa todos los días es el actuador solenoide para bloquear y desbloquear la puerta de su automóvil, o un actuador lineal eléctrico Solía ​​abrir y cerrar el tronco en un automóvil. Esos son tipos muy comunes de actuadores electromecánicos que se usan ampliamente en nuestra vida diaria. Antes de que se creara la electricidad, todavía se hicieron, pero estarían controlados por humanos, como un pestillo en una puerta.

¿Qué hacen?

Como se estableció, un actuador convierte la energía en movimiento, pero también puede ayudar a controlar ese movimiento y energía.

Las variables en un sistema de actuador son el tipo de energía, cantidad de entrada y velocidad de movimiento. Lo que siempre será consistente es la necesidad de algún tipo de fuente de energía y la producción de movimiento mecánico. Los actuadores también funcionan usando los mismos componentes, aunque estos se verán diferentes según el tipo de actuador y su función.

Fuente de alimentación

La fuente de energía, como se discutió, puede ser electricidad, aire o gas, agua u otro tipo de fuente de energía, pero estos son los más comunes en la operación de los actuadores.

Convertidor de poder

El convertidor de potencia lleva la energía desde la fuente de alimentación al actuador en línea con las unidades o mediciones que se detallan en un controlador o en su diseño.

Una válvula proporcional hidráulica es un ejemplo de un convertidor de potencia utilizado en el agua, una parte mecánica para dejar entrar o apagar el agua para que el flujo de agua esté en línea con la velocidad de entrada y la salida de movimiento deseada.

Los inversores eléctricos son otro ejemplo, que a menudo se usa en la industria para convertir la electricidad de corriente continua en electricidad de corriente alterna. Pueden parecer unidades o circuitos electrónicos rectangulares.

Definición del actuador

Cuando se trata de la operación de muchos sistemas modernos en múltiples sectores, ninguno juega un papel más fundamental que los actuadores. Estos dispositivos críticos ayudan a convertir la energía en movimiento o fuerza mecánica: requisitos esenciales para controlar mecanismos con precisión. Vienen en varios tipos (hidráulico, neumático, eléctrico y mecánico) que atienden a sus respectivas funcionalidades únicas de componentes a pequeña escala: dispositivos/automóviles sofisticados de telefonía/automóviles hasta maquinaria industrial más grande en plantas de fabricación y esfuerzos avanzados aeroespaciales. Su valor principal radica en cómo pueden regular parámetros importantes como la posición, la velocidad, la aceleración y la fuerza. Los actuadores son componentes indispensables en todos los campos, incluida la ingeniería de automatización y control de robótica.

 

Carga mecánica

La carga mecánica es un estrés físico o una fuerza opuesta en el sistema que trabaja contra la energía que produce el actuador. Como tal, induce al sistema a producir más potencia.

Se puede ver un ejemplo diario de esta interacción cuando un automóvil conduce cuesta arriba. La inclinación o la pendiente es una carga contra la que funciona el motor, por lo que, para moverse, el automóvil debe aumentar su velocidad. En ingeniería mecánica, se puede trabajar una carga mecánica como parte del diseño del sistema.

Controlador para un actuador

El controlador es un dispositivo que activa el actuador y controla la salida, guiando su dirección, fuerza y ​​su longevidad. Evita que el sistema trabaje en sus propios dispositivos y permite límites en ambos extremos de la conversión, que el operador puede supervisar.

Podría ser un dispositivo eléctrico, electrónico o mecánico, y podría verse como un botón, palanca, interruptor o marcar. Pero hay muchos ejemplos diferentes cuando se trata de operar un actuador.

controlador del actuador

Diferentes aplicaciones

Ya sea que esté buscando actuadores lineales o rotativos, su lista de aplicaciones es infinita. Es probable que estén en algún dispositivo a su alrededor, incluido su teléfono móvil. Sin ellas, muchas aplicaciones industriales serían mucho menos eficientes.

Usos comunes de los actuadores lineales

Manejo de material: Las plantas y almacenes de fabricación, sin duda, tienen un uso para los sistemas de manejo de materiales en los que los actuadores lineales son increíblemente útiles para un control y procesamiento efectivo y rápido de bienes, incluidos los sistemas de cinta transportadora.

Cómo se utilizan los actuadores

Equipo de corte: El uso de una máquina para cortar protege la seguridad humana cuando se trata de tareas repetitivas que involucran equipos nítidos o peligrosos. Los actuadores lineales pueden encender máquinas para cortar precisos, incluidos madera, vidrio o tarjeta.

Procesamiento de materias primas: Ejemplos del uso de actuadores en el procesamiento de materias primas son los hornos de vidrio/cerámica o las máquinas de mármol/madera y, junto con las capacidades de automatización de tendencias, pueden operar de manera más eficiente y precisa.

Robótica: Robótica es un ejemplo clásico y obvio de dónde se utilizan los actuadores lineales y su aumento en el uso significa más innovaciones y variedades que se ven aquí.

Actuadores en robots

Desde lo mundano hasta el pesado, hay muchos tipos de actuadores utilizados en tantas aplicaciones cotidianas, en su mayoría ocultas a la vista, pero trabajando de alguna forma u otra.

Diferentes tipos

Actuador solenoide

Pegando con el automóvil, exploremos otro tipo de actuador muy común, y ese es el actuador solenoide. Los solenoides funcionan como un relevo; Toman una corriente eléctrica y crean un campo electromagnético. Es esa fuerza magnética la que hace que una barra se mueva dentro y fuera. Por lo general, cuanto más alto es el campo magnético que se suministra al actuador solenoide, más fuerza crea y visa. Estos son actuadores de tipo de encendido/apagado muy simples, lo que significa muy pocas opciones de control. Por ejemplo, los actuadores solenoides no tienen control real sobre la velocidad o la fuerza, y también una longitud de carrera muy limitada. Es raro encontrar un actuador solenoide con más de 2 "(pulgadas) de accidente cerebrovascular.

actuadores solenoides

El bloqueo central en las puertas del automóvil es el tipo más común de actuador solenoide utilizado. Simplemente conectan y desconectan el pestillo de la manija de la puerta. El mecanismo de control también es muy simple; Se envía un solo pulso de electricidad DC de 12V al solenoide para accionarlo, y un resorte hace que regrese.

A continuación se muestra un actuador solenoide típico, como se usa en la mayoría de los automóviles. Si no parecen familiares, es porque la mayoría de la gente no ve dentro de los paneles de una puerta de un automóvil.

Tipos de actuador

Actuador piezo

El movimiento de estos actuadores proviene de ser energizados por voltaje y requieren voltajes muy grandes para que se expandan y contraen, generalmente más de 200V. ElPiezo El material es un tipo de cerámica, es muy frágil y tendrá muchas capas con placas de metal entre cada capa, por lo que cada pila de piezo se energiza.

Se requieren grandes cantidades de voltaje para un cambio muy pequeño de longitud, generalmente un piezo solo se expandirá en aproximadamente el 1% de su tamaño, pero su fuerza es muy alta, esto significa que puede amplificar la expansión de las pilas de piezo para obtener más movimiento, pero una fuerza comercial para la distancia. La amplificación podría hacerse mecánicamente, como con una palanca, pero los piezos generalmente se usan en aplicaciones donde necesita una precisión muy altay control. Se usan más comúnmente como inyectores de combustible para automóviles, donde el actuador piezovílago controla el volumen de combustible que ingresa al cilindro; donde el nivel de control debe reducirse a los micras (uno-millónth de un metro).

Actuadores piezo

Actuador neumático

Estos tipos de actuadores usan gas o aire presurizado en un cilindro creado por una alta presión bomba Para mover un pistón para crear un movimiento lineal. Al igual que los actuadores hidráulicos, el diseño de un actuador lineal neumático ha existido durante mucho tiempo. Se utiliza un compresor de aire para presurizar el aire o el gas inerte en un tanque, y se usa aire de alta presión para hacer que el pistón del actuador se deslice dentro y fuera. Una vez que el pistón en el actuador ha llegado al final del viaje, se mueve un interruptor de válvula para abrir la válvula al otro extremo del actuador donde nuevamente el aire de alta presión luego empuja el pistón en el actuador en la otra dirección.

Neumático

Los beneficios del uso de neumáticos son:

    1. La alta velocidad es posible y está controlada por la válvula de presión y la capacidad volumétrica del sistema.
    2. Se pueden lograr fuerzas bastante altas.
    3. Se emite poco sonido aparte de la bomba presurizando el tanque.
    4. Son posibles golpes muy largos.
    5. Confiabilidad y durabilidad del ciclo extremadamente alta.
    6. Los actuadores pueden ser muy pequeños y compactos, ya que son bastante simples en la construcción.

Los inconvenientes del neumático son:

  1. Se requiere equipo adicional, como un tanque y una bomba de alta presión.
  2. No se puede permitir que todo el sistema se filtre si el sistema falla.
  3. El aire es un gas compresible, lo que significa que cuando un actuador neumático está moviendo una fuerza alta, siempre hay un retraso porque el gas/aire se comprimirá naturalmente antes de mover el pistón dentro del actuador. Esto significa que habrá un retraso en el sistema. Los actuadores hidráulicos no tienen este problema.
  4. Se puede lograr un control de posición muy bajo. Mire el video a continuación donde usamos LEGO para demostrar la falta de control en comparación con un actuador mecánico, y use un DTI (indicador de prueba de marcación) para mostrar la diferencia

¿Dónde se usan?

Se usan donde se requiere movimiento de alta velocidad, más de 30 pulgadas por segundo. Una vez instalados, son difíciles de moverse de un lugar a otro, ya que requieren mucho tiempo de instalación. Estos actuadores se encuentran en las líneas de ensamblaje de las fábricas de fabricación, ya que son ideales para realizar millones de ciclos sin mantenimiento, y pueden moverse muy rápidamente.

Actuadores hidráulicos

Los actuadores hidráulicos operan exactamente de la misma manera que los actuadores neumáticos, excepto en lugar de usar aire o gas de alta presión, usan un líquido no compresible llamado fluido hidráulico. Debido a que el fluido no es compresible, tiene una gran ventaja sobre la neumática, estos sistemas son capaces de inmensas fuerzas. Es por eso que los ve usados ​​exclusivamente en equipos de construcción de servicio pesado como excavadores, camiones volquete, camiones de montacargas, tractores, etc.

actuadores hidráulicos

¿Cómo trabajan?

Los actuadores hidráulicos usan fluido de alta presión para empujar un pistón hacia atrás y hacia adelante donde se realiza la conmutación a través de interruptores de válvula. TEstos sistemas requieren bombas de alta presión, válvulas y tuberías de alta presión, y un tanque para mantener el fluido hidráulico. Por lo tanto, si tiene mucho espacio y dinero y requiere un muy Una gran cantidad de fuerza, la hidráulica podría ser el camino a seguir.

Los beneficios del uso de actuadores hidráulicos son:

  1. La velocidad moderada es posible y está controlada por la velocidad de la bomba.
  2. Se pueden lograr fuerzas extremadamente altas.
  3. Son posibles golpes muy largos.
  4. Confiabilidad y durabilidad del ciclo extremadamente alta.
  5. Los actuadores pueden ser muy pequeños y compactos, ya que son bastante simples en la construcción.

Los inconvenientes son:

  1. Control. Los actuadores hidráulicos tienen muy poco control de precisión.
  2. Se requiere fluido hidráulico para que el sistema funcione, y el fluido es muy tóxico. Si el sistema falla, podría filtrarse.
  3. Cuando la bomba hidráulica está funcionando, puede ser muy ruidoso, y cuanto mayor sea la fuerza requerida, más fuerte es el ruido.
  4. El fluido hidráulico se basa en la viscosidad predecible, por lo que no fluye suavemente a través de tuberías y válvulas, etc. Esto requiere energía adicional para empujar el fluido a alta presión a través de tuberías y accesorios. Como resultado, los sistemas hidráulicos son muy ineficientes para operar y usar, especialmente en climas variables.
  5. Precio. Estos sistemas son caros de comprar e instalar.

Actuadores rotativos

Otro tipo de actuador es un actuador rotativo, que funciona principalmente utilizando una fuente de alimentación eléctrica con movimiento rotacional limitado o movimiento rotacional continuo, dependiendo de las necesidades de la aplicación. Una ventaja importante de los actuadores rotativos es que se ejecutan a velocidades más bajas, pero produce valores de torque más altos de manera efectiva, lo que los hace ideales para su uso en robótica y otras aplicaciones de automatización industrial, así como electrónica de grado de consumo que exige sistemas de alto torque para ciclos de operación consistentes. El motor giratorio genera este par mientras los engranajes se aceleran por la rotación del eje de transmisión, creando movimientos circulares suaves sin interrupciones. Para una consistencia de rendimiento óptima durante la operación, el actuador utiliza un sensor para detectar sus mediciones de posición típicamente en forma de sensor o codificador de salas, enviando así las señales al cerebro para su legibilidad. Además, para las preocupaciones del espacio, estos actuadores eficientes vienen con una notable capacidad de tamaño pequeño para el usuario; por lo tanto, permite que se usen incluso en áreas de espacios confinados.

actuadores rotativos

El principio:

El movimiento producido por este tipo de actuadores puede ser rotación continua, como se ve en un motor eléctrico, o el movimiento podría ser una rotación angular fija. Con un actuador giratorio que está controlado neumáticamente o hidráulicamente, es más probable que sean un tipo de rotación angular fija, esto se debe a que el bastidor o el pistón que gira el eje principal solo puede moverse hasta ahora, por lo que el movimiento de rotación está restringido por la carrera lineal disponible . Si se requiere más rotación, el pistón necesitaría deslizarse aún más, y se usa una relación de marcha diferente para traducir el movimiento.

Relación de engranaje del actuador rotativo

Servo rotativo

Existe otra categoría de actuador rotativo, a saber, el motor de servomotor y el motor paso a paso. Estos actuadores se controlan mediante electricidad. Proporcionando así un movimiento de rotación continuo al tiempo que ofrece simultáneamente una precisión notable en términos de control de rotación.

Actuador rotativo

Estos tipos de actuadores se usan comúnmente en robótica y electrónica de consumo donde el movimiento de rotación y el par son producidos por un motor rotativo. La velocidad se reduce y aumenta el par de un sistema de engranajes para crear el movimiento rotativo. Para obtener un control preciso, el actuador tendrá un sensor que mide la posición. Esto suele ser en forma de sensor o codificador de salón que envía una señal al "cerebro" para traducirse en una posición. Una gran característica de los servomotores es que pueden hacerse muy pequeños y usarse en lugares muy ajustados.

¿Es un relé un tipo de actuador?

ARelé a veces también se considera una forma de actuador eléctrico, lo que significa el reléactuados una señal o conexión eléctrica. Aunque esto puede sonar como un componente eléctrico sin partes móviles, tiene un componente móvil. Un relé es una bobina cargada magnéticamente que abre y cierra un conector a través de un campo electromagnético. Entonces, técnicamente, es una forma de un actuador, solo a pequeña escala.

Para este artículo, nos centraremos más en los actuadores lineales. Este ejemplo está destinado a ilustrar cómo es el término "actuadores"muy anchos y pueden cubrir actuadores rotativos, solenoides y otros tipos también.

actuadores

Convertir el movimiento rotativo de un servomotor a movimiento lineal

 Convertir el movimiento rotativo de un motor de servomotor en movimiento lineal

Debido a que los servo actuadores rotativos se usan tan comúnmente y son relativamente económicos de comprar, se ha convertido en una forma popular para que las personas creen un movimiento lineal. A través de enlaces simples y alguna forma de sistema de guía lineal, es posible crear un movimiento lineal. La carrera que los resultados serán directamente proporcionales a la longitud del brazo de la palanca como se ve en la imagen de arriba. Cuanto más tiempo sea el brazo del servo actuador, más largo será el accidente cerebrovascular; Sin embargo, la desventaja es que la fuerza se reducirá porque el par es proporcional a la longitud del brazo.

La ecuación de torque debajo de los actuadores rotativos

Ecuación de par para actuadores rotativos

Electromecánico.

Con actuadores lineales eléctricos, cubiertos en un artículo de blog separado aquí, el movimiento rotativo de un motor de CA o CC se convierte en movimiento lineal a través de un tornillo de plomo. Un tornillo de plomo es un engranaje helicoidal mecanizado en una barra. A medida que el tornillo de plomo gira desde el motor, la tuerca (como se muestra en amarillo a continuación) se desliza hacia arriba y hacia abajo del tornillo de plomo en un movimiento lineal liso, traduciendo el movimiento rotacional en movimiento lineal, de ahí el nombre "Actuador lineal". Esto es muy diferente de un actuador solenoide, que sigue siendo una forma de actuador lineal, pero en la industria, los ingenieros generalmente diferencian a los dos llamándolos" actuadores solenoides "y" actuadores lineales "a pesar de que ambos producen movimiento lineal.

solenoide

Con actuadores lineales eléctricos, tener tornillos de plomo de diferentes longitud le da diferentes longitudes de carrera. Girar el tornillo de plomo más rápido o más lento con el motor da diferentes velocidades lineales. La más fuerza del motor que se puede aplicar al tornillo de plomo significa que se da más fuerza a la tuerca que se desliza hacia arriba y hacia abajo del tornillo de plomo. La tuerca está unida a la varilla y la varilla que es lo que ves y se adhiere al soporte de montaje para crear ese movimiento lineal. Cuanto más torque se pueda aplicar al tornillo de plomo, la fuerza más lineal estará disponible para la barra deslizante.

Hay diferentes formas de crear torque en un actuador. Agregar engranaje entre el motor y el tornillo de plomo es el método más común; Cuanto más alta sea la relación de engranaje, más fuerza se crea. Hay una compensación: las fuerzas más altas significan una velocidad más baja, por el contrario, una velocidad más alta significa una fuerza más baja. La velocidad adicional para una fuerza dada requeriría un motor de entrada más grande, que es físicamente más grande y atrae más corriente para funcionar; Tanto el tamaño como la potencia lo hacen más caro.

Actuadores eléctricos en detalle (Actuadores 102)

A continuación se muestra un video que analiza los actuadores con mucho mayor detalle.

Para una descripción más detallada de cómo funciona un actuador lineal eléctrico, creamos el artículo que se puede ver aquí "Dentro de un actuador lineal: cómo funciona un actuador"

Si está buscando comprar un actuador lineal eléctrico y necesita algunos consejos sobre dónde comenzar, es posible que desee leer este Articel primero. "No compre un actuador lineal hasta que lea estos 5 pasos"Esto puede ayudarlo a evitar algunos problemas comunes antes de gastar dinero.

Actuadores micro lineales

 Micro actuadores o mini actuadores lineales se utilizan en aplicaciones donde el espacio es limitado o el trazo requerido del actuador es pequeño. Tal vez necesite mover algo pequeño a muy corta distancia, un actuador micro lineal sería ideal para tal aplicación. Por lo general, los trazos de los micro actuadores son de 10 mm a 100 mm y son de tamaño muy compacto. Una de las desventajas de un micro actuador es que las fuerzas tienden a ser un lote más bajo debido a los pequeños motores integrados en ellos.

Vista explotada de un actuador

Resumen

Los actuadores vienen en muchos tipos diferentes, desde rotativos hasta lineales, hidráulicos y neumáticos, solenoides y electromecánicos. Cada tipo tiene una aplicación ideal. Grandes actuadores rotativos industriales que son impulsados ​​hidráulicamente son excelentes para abrir enormes válvulas de tubería de aceite, y micro-actuadores Puede ser alimentado por pequeñas fuentes de energía de 12V con gran precisión y precisión para la robótica y las pequeñas aplicaciones. Para obtener más detalles sobre los actuadores, hemos escrito un documento blanco que entra en un poco más de profundidad en el mundo de los actuadores. Lea ese artículo aquí

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