Atuadores lineares 101 – Tudo o que você precisa saber sobre atuadores lineares

Vídeo do atuador Micro Atuadores Uso no mundo real Velocidade do Atuador Sincronizando Atuadores

Atuador Linear Interno Firgelli

Tudo o que você precisa saber sobre atuadores lineares

Este artigo lhe dará uma compreensão básica de como atuadores trabalho e a terminologia usada para descrevê-los. Quando você entender o básico, será muito mais fácil selecionar seu próprio equipamento elétrico. atuador linear

O que é um atuador?

o que é um atuador

Um atuador do é um dispositivo que requer uma entrada de fonte de energia e uma entrada de sinal externo. Essas entradas criam uma saída geralmente na forma de movimento que pode ser rotativo ou linear. Para os fins deste artigo nos concentramos em Atuadores que criam movimento linear, porém criamos um artigo muito mais detalhado que foca especificamente em Atuadores em geral, para ver isso clique aqui "Atuadores"

Para ajudá-lo ainda mais, criamos um artigo chamado “Não compre um atuador linear antes de ler estas cinco etapas.” Isso pode ajudá-lo a evitar as muitas armadilhas de comprar um atuador linear elétrico online.

o que há dentro de um atuador

Também criamos uma calculadora que pode ser usada para calcular que tipo de atuador linear você pode precisar para uma aplicação específica. Basta inserir alguns detalhes básicos na calculadora e os resultados serão mostrados. Clique aqui para obter a Calculadora do Atuador Linear

Demonstração em vídeo de um atuador

O que é um atuador linear?

Um elétrico atuador linear é um dispositivo que converte o movimento rotacional de um motor CA ou CC em movimento linear. Ele pode fornecer movimentos de empurrar e puxar.

Este movimento permite levantar, soltar, deslizar, ajustar, inclinar, empurrar ou puxar objetos com o simples apertar de um botão. Basta considerar todas as possibilidades com um produto que pode fazer todo esse trabalho para você com o toque de um botão! e para torná-lo ainda mais atraente, esses Atuadores Elétricos são incrivelmente fáceis e seguros de instalar e configurar. Hoje existem centenas de milhões de atuadores usados ​​no mundo para realizar muitas tarefas diferentes. Sempre dizemos que um atuador linear é ideal para aplicações 3-D sujas, opacas ou perigosas. No entanto, com o avanço da automação residencial, agora descobrimos que eles têm sido amplamente utilizados em casa e no escritório para realizar tarefas inovadoras, como elevação de TV e projetor, elevadores de mesa, saídas de alto-falantes e também elevadores de eletrodomésticos.

Além disso, os atuadores lineares permitem que o operador tenha controle total sobre o controle de movimento seguro e preciso que eles fornecem. Eles são energeticamente eficientes e têm uma longa vida útil com pouca ou nenhuma manutenção.

A instalação de um atuador linear elétrico é muito fácil em comparação com sistemas hidráulicos ou pneumáticos. Eles também ocupam muito menos espaço e são significativamente mais baratos que os atuadores hidráulicos e pneumáticos, pois não possuem bombas ou mangueiras.

Um atuador linear elétrico consiste em um motor CC ou CA, uma série de engrenagens e um parafuso de avanço com porca de acionamento que empurra o eixo da haste principal para dentro e para fora. Em essência, é nisso que consistem todos os atuadores lineares. Tudo o que muda de atuador para atuador é o tamanho do motor, a engrenagem e o fuso. Alguns outros componentes eletrônicos ajudam a determinar a quantidade de comutação de limite de curso e opções de feedback de posição, mas basicamente, um atuador nada mais é do que um motor, algumas engrenagens e um parafuso de avanço.

O que é uma coluna de elevação?

Elevação de Coluna Firgelli Atuador do

 

Colunas de elevação são outra forma de atuador linear. Normalmente, eles fornecem um curso mais longo porque têm vários estágios. Isso permite que eles se expandam e contraiam por um período mais longo do que quando estão totalmente fechados. Outra maneira de colocar isso é que um elevador de coluna é um atuador dentro de um atuador.

Outra vantagem de um elevador de coluna é que a guia linear está embutida na estrutura do atuador e não precisa ser adicionada externamente. Atuadores lineares geralmente não lidam bem com carregamento lateral (discutiremos isso mais tarde). Os elevadores de coluna têm o seu sistema de guiamento integrado, razão pela qual são melhores para algumas aplicações do que para outras.

O que é um atuador microlinear

Dentro do Atuador 2

Atuadores Micro Lineares ou Mini Atuadores Lineares são usados ​​em aplicações onde o espaço é limitado ou o curso do atuador necessário é pequeno. Talvez você precise mover algo pequeno ou não muito longe, então um Atuador Micro Linear seria ideal para tal aplicação. Normalmente, os cursos dos microatuadores são de 10 mm a 100 mm e são de tamanho muito compacto. Uma das desvantagens de um Atuador Micro Linear é que as forças tendem a ser menores devido aos motores menores que as acionam.

Os benefícios dos atuadores lineares elétricos em relação aos sistemas hidráulicos

Os atuadores lineares elétricos são a solução perfeita quando você precisa de um movimento simples, seguro e limpo, com controle de movimento preciso e suave. Você pode escolher sistemas de atuadores para ajustes, inclinação, empurrar, puxar e levantar com forças bastante elevadas.

Um sistema hidráulico é capaz de forças imensas, mas esses sistemas requerem bombas de alta pressão, válvulas e tubulações de alta pressão e um tanque para conter todo esse fluido hidráulico. Portanto, se você tem muito espaço e dinheiro não é problema, então a hidráulica poderia ser o caminho a percorrer.

O atuador hidráulico usa fluido para empurrar um pistão para frente e para trás, enquanto um atuador linear elétrico usa um motor CA ou CC para acionar um parafuso de avanço. O parafuso de avanço é equipado com uma porca que sobe e desce no parafuso de avanço, convertendo o movimento rotativo em movimento linear.

Existem desvantagens em usar a hidráulica do ponto de vista operacional. O principal é o controle. Você tem muito pouco controle de precisão quando se trata desses sistemas.

Um atuador linear elétrico tem uma longa vida útil com pouca ou nenhuma manutenção. Isto garante um custo operacional total muito baixo em comparação com outros sistemas.

Os sistemas de atuadores elétricos são silenciosos, limpos, não tóxicos e energeticamente eficientes. Eles atendem às crescentes demandas e legislações relativas a equipamentos ambientalmente corretos.

Quais são alguns exemplos do mundo real do que um atuador linear pode fazer?

Os atuadores lineares movem coisas e temos visto milhares de aplicações ao longo dos anos.

Alguns exemplos de aplicações práticas de automação são:

  • Escotilhas motorizadas
  • Elevadores para eletrodomésticos
  • Controle de aceleração
  • Escotilhas de motores marítimos
  • Etapas deslizantes
  • Ajustadores de limpa-neves
  • Funis
  • Portas escondidas
  • Painéis solares
  • Portas de correr
  • Tratamentos para janelas deslizantes
  • Implementações agrícolas
  • Animatrônica e robótica

As aplicações industriais incluem:

  • Controle de amortecedores e estações de trabalho ajustáveis ​​em altura
  • Automação residencial, como TVs ou projetores móveis

Qual é a diferença entre carga estática e carga dinâmica?

Você pode ver em nossas folhas de especificações cargas estáticas e dinâmicas. Carga dinâmica ou de elevação é a força que será aplicada ao atuador linear enquanto ele estiver em movimento. A carga estática, às vezes chamada de carga de retenção, é a força que será aplicada ao atuador linear quando ele não estiver em movimento. A carga dinâmica é o que você precisa para mover algo e a carga estática é o que você precisa para manter esse algo no lugar.

Em que direção as cargas podem ser aplicadas aos atuadores lineares?

Os atuadores lineares podem ser usados ​​em aplicações de tensão, compressão ou combinação. Chamamos isso de força de empurrar ou puxar. O carregamento lateral ou cruzado deve ser evitado. Numa situação em que o carregamento lateral não possa ser evitado, sugerimos aos clientes a utilização de trilhos deslizantes lineares ou corrediças de gaveta em seu sistema. O trilho deslizante pode suportar muito mais carga lateral do que o atuador. Ao reduzir a carga lateral, o atuador linear pode executar sua força máxima de empurrar e puxar.

O carregamento lateral é permitido em atuadores lineares?

Carregamento lateral, ou carregamento radial, é uma força aplicada perpendicularmente à linha central do atuador linear. Carga excêntrica é qualquer força cujo centro de gravidade não atua através do eixo longitudinal do atuador. Tanto a carga lateral quanto a carga excêntrica devem sempre ser evitadas, pois podem causar emperramento e reduzir a vida útil do atuador linear. No entanto, se você usar um corrediça da gaveta no aplicativo, isso terá um grande impacto na quantidade de carga que pode ser aplicada. Ao colocar o objeto que você está movendo em um corrediça da gaveta permite que o peso seja carregado pela corrediça em vez de o atuador suportar todo o peso. Outra opção quando você está lidando com carregamento lateral é usar um atuador de pista.

Os atuadores lineares possuem interruptores de limite?

Chaves de limite do atuador

A maioria dos atuadores lineares vem com interruptores de limite integrados. O tipo de interruptores de limite disponíveis varia de acordo com cada linha de produtos. Estes incluem proximidade eletromecânica, magnética e came rotativo. Os interruptores de limite são normalmente pré-definidos nos atuadores para interromper o curso do atuador quando ele atinge sua extensão e retração total. O objetivo de usar interruptores de limite em atuadores lineares é evitar que o atuador pare quando chegar ao fim de seu limite mecânico. Se o atuador parar, os motores ainda tentarão continuar funcionando, o que eventualmente resultará na queima do motor. É por isso que os atuadores normalmente possuem interruptores de limite integrados, para desligar a energia elétrica do motor quando ele chega ao final do curso. A inversão da polaridade permite então que o atuador mude de direção.

As chaves fim de curso são importantes porque evitam que o atuador queime e pare o motor quando atingir o final do curso. A chave limitadora simplesmente corta a energia do motor.

Os interruptores de fim de curso externos permitem-lhe a flexibilidade de definir os limites de deslocamento no seu sistema para se adequarem à sua aplicação específica. O cliente é responsável por configurar corretamente o interruptor de limite na unidade. Se os interruptores de limite não estiverem configurados ou estiverem configurados incorretamente, a unidade poderá ser danificada durante a operação.

O que é um atuador linear com chave fim de curso ajustável?

atuador linear de interruptor de limite ajustável

Os atuadores com interruptores de limite integrados não são ajustáveis ​​porque são configurados na fábrica à medida que são montados. No entanto Firgelli® desenvolveram o primeiro atuador de chave limite ajustável externamente do mundo (patente pendente) que permite ao usuário ajustar a polegada final de deslocamento da posição de parada do atuador. Escrevemos um artigo separado apenas sobre este novo dispositivo inteligente aqui "Como funciona um atuador de chave fim de curso ajustável".   Este novo produto facilita muito o ajuste do curso final do deslocamento para ajudar no processo de instalação das aplicações. Na maioria dos casos, é improvável que a aplicação exija um comprimento de curso fixo exato ou, em alguns casos, o curso pode precisar ser ajustado ao longo do tempo, que é onde esse tipo de atuador linear seria extremamente útil.  Em muitos casos, a aplicação exige que seu curso seja ajustado ao longo do tempo para levar em conta o encolhimento ou desgaste ou uma aplicação ao longo do tempo. Portanto, ter um atuador linear que tem interruptores de limite ajustáveis ​​integrados que realmente ajudariam a manter as coisas funcionando perfeitamente. O vídeo abaixo mostra como esse tipo de atuador funciona.

 

Que tipo de motores os atuadores lineares usam?

Atuador Linear Interno Firgelli

Os atuadores lineares estão disponíveis com variantes de motor CA ou CC. No entanto, cada gama tem tipos padrão preferidos. Os motores DC são os mais populares e normalmente são de 12 volts. Os motores de 24 volts são usados ​​para aplicações mais industriais ou em atuadores de alta força, onde são mais eficientes.

Os motores CA serão motores monofásicos de 220-240 VCA, motores trifásicos de 220-240/380-415 VCA (50/60 Hz) ou motores de 24 VCC.

Os atuadores lineares estão disponíveis em diferentes velocidades?

O vídeo abaixo é uma rápida introdução a todos os principais recursos do nosso Premium Atuadores Lineares

Os atuadores lineares estão disponíveis em uma variedade de velocidades lineares e uma lista padrão é detalhada com cada produto. Para atingir velocidades diferentes, a engrenagem do atuador mudará. Observe que quando as marchas são alteradas para afetar a velocidade, a força também será alterada. Força e velocidade sempre se compensam.

Qual é a capacidade do ciclo de trabalho de um atuador linear?

Ciclo de trabalho A classificação de um atuador linear é ​​geralmente expressa como uma porcentagem de “tempo de ativação” (a proporção entre o tempo de ativação e o tempo total) ou como a distância percorrida durante um período de tempo. A classificação do ciclo de trabalho é expressa de forma diferente para diferentes tipos de atuadores. Para uma discussão mais detalhada sobre o ciclo de trabalho, consulte a postagem do blog "O que é ciclo de trabalho em um atuador linear?"

Que tipo de montagem os atuadores lineares possuem?

Os atuadores lineares geralmente possuem pontos de montagem que chamamos de manilhas em cada extremidade do atuador para permitir um movimento de rotação. Há uma série de opções. A manilha dupla é padrão, mas normalmente cada atuador tem seu próprio padrão suporte de montagem que você usaria.

Que tipo de gabinete os atuadores lineares possuem?

Os atuadores lineares têm diferentes classificações de IP. Quanto menor o número, menor é a proteção. Por exemplo, IP54 oferece proteção básica como poeira e IP66 oferece proteção à prova d'água e é ideal para uso externo. Este gráfico abaixo mostra a classificação IP de cada um dos Firgelliatuadores lineares. Também escrevemos uma postagem de blog separada apenas sobre o tópico Classificações IP do atuador linear aqui

Classificação IP do atuador

O back-drive é possível em atuadores lineares eletromecânicos?

Salvo indicação em contrário, o retrocesso é possível em todos os atuadores lineares elétricos. Back-drive é quando é aplicada uma força maior que a força estática, permitindo que o eixo do atuador se mova sem qualquer energia aplicada a ele. Os atuadores que usam um parafuso esférico são normalmente equipados com um freio elétrico (normalmente montado no motor) para evitar que a carga empurre o atuador para trás.

Um atuador linear pode sofrer uma parada brusca?

Não recomendamos aplicações que tenham possíveis paradas bruscas, pois isso pode fazer com que o atuador fique preso. Exemplos de bloqueio incluem o deslocamento excessivo dos interruptores de limite e o bloqueio interno da porca e do parafuso nas extremidades do curso ou o acionamento do atuador contra um objeto imóvel e, assim, sobrecarregando gravemente o atuador.

Quais são os fatores comuns na falha de um atuador linear?

Carregamento inadequado, instalação inadequada, trabalho excessivo e ambientes extremos podem contribuir para falha prematura do atuador. De longe, o mais popular é a sobrecarga devido à amplificação de força.

Se no futuro você precisar substituir seu atuador linear, nossosubstituição do atuador artigo será de grande ajuda.

Dois ou mais atuadores lineares podem ser sincronizados?

Pequenas diferenças na velocidade do motor em atuadores idênticos são bastante normais. E cargas diferentes do atuador podem fazer com que as unidades saiam da sincronização com muita facilidade. Portanto, não é possível garantir que as unidades funcionem em sincronização. Para uma sincronização exata, recomenda-se um sistema de controle de malha fechada. Isto é possível usando um atuador com feedback integrado. Os dados de feedback são enviados para um controlador e o controlador então calcula como fazer os atuadores funcionarem juntos, independentemente de suas diferenças de carga ou velocidade. Atuadores de feedback incluem potenciômetros, sensores ópticos ou sensores hall. Nossa postagem no blog "Obtendo movimento sincronizado usando Firgelli Atuadores Lineares" fornece informações mais detalhadas sobre este tópico.

Os atuadores são lubrificados para toda a vida?

Os atuadores lineares são lubrificados com graxa para as peças internas do atuador, incluindo conjuntos de caixa de engrenagens e conjuntos de parafuso de avanço e porca. Os atuadores são lubrificados para sempre.

Teste de temperatura

No teste de temperatura, os atuadores são testados para operar em temperaturas extremas, bem como para suportar mudanças rápidas de temperatura. Na maioria dos casos, são realizados testes no atuador para suportar a passagem repetida de um ambiente de +100°C a -20°C e ainda manter total funcionalidade.

Recursos futuros para atuadores

Recursos futuros para atuadores

À medida que a tecnologia avança, existem vários recursos futuros que poderiam ser adicionados aos atuadores para torná-los melhores. Alguns recursos futuros potenciais incluem:

Sensores inteligentes: os atuadores podem ser equipados com sensores inteligentes que podem detectar mudanças na posição, pressão ou temperatura da cadeira. Essas informações podem ser utilizadas para ajustar o movimento do atuador e proporcionar uma experiência mais personalizada e confortável ao usuário.

Sistemas de controle avançados: Os atuadores podem ser integrados a sistemas de controle avançados que permitem um controle de movimento mais preciso e flexível. Esses sistemas de controle também podem incluir algoritmos de IA que aprendem as preferências de movimento do usuário e ajustam o movimento do atuador de acordo.

Conectividade sem fio: Os atuadores podem ser equipados com conectividade sem fio, permitindo que sejam controlados remotamente por meio de um aplicativo de smartphone ou outro dispositivo sem fio. Isto permitiria maior comodidade e flexibilidade no ajuste da posição da cadeira.

Captação de energia: Os atuadores podem ser projetados para coletar energia do movimento da cadeira ou do calor corporal do usuário, reduzindo a necessidade de fontes de energia externas e aumentando a sustentabilidade do atuador.

Capacidades de autodiagnóstico e autorreparação: Os atuadores podem ser equipados com capacidades de autodiagnóstico e autorreparação que podem detectar e corrigir quaisquer problemas ou mau funcionamento automaticamente, reduzindo o tempo de inatividade e os custos de manutenção.

Redução de ruído: Os atuadores podem ser projetados com recursos de redução de ruído, como materiais de amortecimento de som ou tecnologias de motor avançadas, para reduzir o ruído produzido durante a operação e proporcionar uma experiência mais tranquila ao usuário.

No geral, esses recursos futuros poderiam melhorar os atuadores, melhorando seu desempenho, conveniência, sustentabilidade e segurança.

 

Para uma visão mais aprofundada de como funciona um atuador linear, criamos este artigo "Dentro de um Atuador Linear – Como funciona um Atuador."

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