Como você dimensiona um atuador linear?

Qual é o tamanho do atuador linear que eu preciso?
O que você precisa saber ao dimensionar um Atuador Linear

Este artigo o ajudará a dimensionar um atuador linear apropriado para sua aplicação e cobrirá alguns critérios-chave que podem ser usados ​​para identificar o atuador certo para você. Se você sentir que precisa aprender mais sobre atuadores lineares primeiro, confira nosso Blog do Atuador 101 ou nosso Post How Linear Actuator Work.

Tipos de Atuador Linear

Existem quatro tipos principais de atuadores lineares: Hidráulico, Elétrico, Pneumático e Mecânico. Cada um deles tem suas próprias desvantagens e benefícios, mas geralmente, os atuadores lineares elétricos fornecem o melhor equilíbrio entre implementação simples, precisão e força. Como os atuadores hidráulicos, pneumáticos e mecânicos têm configurações mais complexas, pode ser necessário considerar fatores adicionais ao dimensionar esses tipos de atuadores. Se você sentir que precisa aprender mais sobre os diferentes tipos de atuadores lineares, verifique este guia.

 como dimensionar um atuador linear

Existem diferentes variações de cada tipo de atuador linear disponível, como colunas de levantamento e atuadores de trilha. A seleção do tipo e tamanho corretos de atuador linear dependerá das necessidades de sua aplicação. Aqui estão alguns requisitos comuns de que você provavelmente precisará para dimensionar o atuador linear certo. Mas se você está procurando uma ferramenta para calcular os números para você, confira nosso Calculadora do Atuador Linear.

Força

A força que você exige de seu atuador linear está relacionada a quanto peso você está puxando, empurrando, levantando ou segurando. Existem dois tipos de especificações de força que os fabricantes de atuadores lineares fornecerão: Dinâmica e Estática.

 

Força Dinâmica (ou carga) é a força máxima que o atuador pode aplicar para mover um objeto. Você usará esta especificação para determinar se um atuador será ou não capaz de mover a carga desejada. Alguns atuadores lineares terão uma especificação de carga dinâmica diferente para empurrar e puxar, o que significa que o atuador não pode empurrar ou puxar a mesma força máxima.

 

Força estática (ou carga) é o peso máximo que o atuador pode suportar quando não está se movendo. O limite de carga estática é importante considerar em aplicativos como um Mesa Sit-Stand, onde se espera que o atuador mantenha um grande peso quando não estiver em movimento.

 como você dimensiona um atuador linear

A força necessária em qualquer aplicação depende mais do que apenas da quantidade de peso que você está movendo, mas também do número de atuadores em uso e da geometria física do seu projeto. Para determinar os requisitos exatos de força, você pode aplicar duas fórmulas básicas da física: soma das forças e soma dos torques. Se você está movendo apenas um objeto ao longo de um eixo, você simplesmente precisa garantir que a força total de todos os seus atuadores seja maior do que o peso que você está movendo, como o diagrama de blocos à direita. Mas se você estiver usando um atuador para abrir uma tampa, por exemplo, isso se torna mais complexo porque as forças envolvidas serão aplicadas em ângulos diferentes. Se você é bom em trigonometria e conhece sua física, pode usar a soma de forças e torques para determinar sua exigência de força exata. Mas se não, você pode usar nosso prático Calculadora do Atuador Linear, que é projetado apenas para essas situações difíceis.

 é assim que você dimensiona um atuador linear

NOTA: Depois de determinar o requisito de força desejado, a melhor prática é selecionar um atuador que tenha uma especificação de força estática e dinâmica maior de que você precisa, pois essas especificações devem ser os limites absolutos de sua capacidade operacional.

Comprimento do curso

A distância necessária para mover um objeto com um atuador linear é o seu requisito de comprimento de curso. Você pode precisar usar um pouco de trigonometria para identificar a distância exata que você precisa do seu atuador linear desejado em aplicações como abrir uma tampa. Dependendo do tipo de atuador que você está usando, o comprimento do curso pode significar algo ligeiramente diferente (ou seja, como em atuadores de pista, o comprimento do curso é o comprimento da pista). Mas, na maior parte, depois de saber a distância que deseja que o atuador linear se mova, você deve escolher um atuador com um comprimento de curso igual ou superior a esse valor. O comprimento do curso afetará alguns recursos do atuador linear, incluindo o comprimento total.

Rapidez

Em algumas aplicações, a velocidade será um requisito fundamental em seu projeto, enquanto em outras situações, pode ser menos importante do que o comprimento do curso ou força. Como o comprimento do curso, se você tem uma velocidade desejada que deseja que o atuador se mova, deve selecionar um atuador linear com especificação de velocidade na velocidade desejada ou próximo a ela. No entanto, a velocidade real na qual seu atuador se moverá será afetada pelo tamanho da carga em que está se movendo. Este efeito nem sempre é significativo, mas alguns fabricantes de atuadores lineares fornecerão gráficos de desempenho de Velocidade vs. Carga, como abaixo, que permitem obter uma estimativa da velocidade do atuador para uma determinada carga.

De modo geral, para atuadores lineares eletrônicos, os atuadores de força mais alta se moverão mais lentamente do que os atuadores de força baixa. Se você precisa de atuadores de alta força e alta velocidade, pode ser necessário considerar outros tipos de atuadores.

 gráfico para mostrar como dimensionar um atuador linear

A velocidade máxima nem sempre é importante, às vezes você quer controle. Se você precisar de controle de velocidade, você precisará conectar seu atuador com um driver do motor e microcontrolador Arduino. Você vai querer ter certeza de que seu atuador pode facilmente ser capaz de interagir com o driver do motor e fornecer feedback se o controle de malha fechada for desejado.

Requerimentos poderosos

Existem dois aspectos dos requisitos de energia para qualquer atuador linear eletrônico, entrada de tensão e consumo máximo de corrente. A tensão de entrada ou tensão nominal é a tensão para a qual o atuador foi projetado e deve ser a tensão máxima fornecida ao atuador. A tensão de entrada pode ser CA ou CC e normalmente são valores padrão, como 12 V CC ou 120 V CA. O consumo máximo de corrente é a quantidade máxima de corrente que o atuador consumirá com segurança e, ao contrário da tensão, o consumo de corrente real do seu atuador deve ser inferior a este valor. O consumo de corrente real de seu atuador estará relacionado ao tamanho da carga no atuador, quanto maior a carga resultará em maior consumo de corrente.

 requisitos de energia para dimensionar um atuador linear

Se o seu atuador é a principal característica eletromecânica do seu projeto, você pode simplesmente usar seus requisitos de energia para identificar as fontes de alimentação e outros componentes elétricos para o seu projeto. Mas em um sistema mais complexo, como uma plataforma robótica, você pode estar restrito a uma voltagem específica ou consumo máximo de corrente. Os requisitos de energia também serão importantes em aplicativos alimentados por bateria, pois quanto maior o consumo de energia, mais rápido a bateria irá morrer. Se possível, você pode usar um atuador de tensão mais alta (ou seja, indo de 12 V a 24 V), pois os atuadores de tensão mais alta consumirão menos corrente para o mesmo nível de força e velocidade.

Considerações específicas da aplicação

Embora este blog tenha coberto algumas especificações importantes para dimensionar seu atuador linear, sempre haverá necessidades específicas da aplicação que você precisará considerar ao selecionar o atuador linear certo. Como o ambiente em que seu atuador estará trabalhando, que pode afetar a durabilidade e incluir especificações como temperatura de operação, classe de proteção do gabinete (IP) e material do atuador. O tamanho físico e as opções de montagem disponíveis para um atuador podem ou não funcionar dentro do projeto. Outras considerações importantes sobre requisitos incluem: requisito de ciclo de trabalho, requisito de nível de ruído ou um requisito de feedback.

 Gráfico de classificação de IP para um atuador linear

Agora que você tem as ferramentas necessárias para dimensionar o atuador certo para suas necessidades, você pode verificar nossa seleção de atuadores lineares na Firglli Automation.

 

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

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