Приводы 101. Что такое приводы, что они делают, как работают.

Что такое привод Пневматические приводы Гидравлические приводы Поворотные приводы Электрические линейные приводы

Привод - это устройство, которое требует ввода источника энергии, обычно электрической энергии, ввода внешнего сигнала в той или иной форме, чтобы сообщить приводу, что делать, и затем устройство срабатывает. Выходные данные в виде движения могут быть вращательными или линейными и используются для достижения желаемого результата в системе.

Термин «Привод» происходит от акта Приведения в действие чего-либо, другими словами, «Приведение в действие» означает приведение в действие чего-либо. Итак, чтобы упростить выражение того, что он делает, исполнительный механизм считывает сигнал, а затем он срабатывает или работает. Приводы обычно являются частью общей системы, машины или устройства. Это компонент машины, который что-то делает, заставляя ее двигаться.

Актуаторы 101 что такое актуатор

Для работы привода требуется входной источник энергии, обычно электрическая энергия. Также требуется ввод внешнего сигнала в той или иной форме, чтобы сообщить приводу, что делать, а затем устройство сработает. Выходные данные обычно имеют форму движения, которое может быть вращательным или линейным, которое используется для достижения желаемого результата в системе.

История приводов

Приводы существуют уже более 100 лет, и их название произошло от того, что они делают, они что-то приводят в действие. То есть они перемещают что-либо, открывая или закрывая, толкая или вытягивая, поднимая или опуская и т. Д. Наиболее распространенным типом привода, который вы используете каждый день, является соленоидный привод для запирания и отпирания двери вашей машины или электрический линейный привод используется для открытия и закрытия багажника в автомобиле. Это очень распространенный тип электромеханических приводов, которые широко используются в нашей повседневной жизни. До того, как было создано электричество, они все еще производились, но контролировались человеком, например, дверная защелка.

Где используются актуаторы?

В современном автомобиле используется более 50 приводов, и в автомобилях, вероятно, больше всего приводов, которые мы использовали бы в повседневной жизни. Автомобиль использует их в топливных форсунках, клапанах подачи и управления топливом, системах отопления и охлаждения, даже развлекательные системы могут использовать их для открытия и закрытия динамиков, экранов GPS и так далее.

Приводы 101 - Что такое привод и как он работает

что такое привод

Давайте посмотрим на типичный пример исполнительной системы, используемой в нашей повседневной жизни. Отопление в автомобиле имеет как горячую, так и холодную температуру, а также вентилятор с разными уровнями мощности. Настройка температуры фактически контролируется исполнительным механизмом, который регулирует количество воздуха, проходящего через теплообменник. Этот привод управляет положением воздушного потока: чем больше он проходит через теплообменник, тем горячее воздух, и наоборот, чем дальше он от теплообменника, тем он холоднее.

приводы в автомобилях

Реле - это привод?

А Реле также иногда считается формой электрического привода, то есть реле срабатывает и передает электрический сигнал или соединение определенного типа. Несмотря на то, что это может звучать как электрические компоненты без движущихся частей, на самом деле у них есть движущийся компонент. Реле - это магнитно заряженная катушка, которая размыкает и замыкает соединитель с помощью электромагнитного поля. Как видите, это форма привода в небольшом масштабе.

В этой статье мы сосредоточимся на линейных приводах. Термин «приводы» на самом деле очень широк и может охватывать поворотные приводы, соленоиды и другие типы.

приводы

Электромагнитные приводы

Придерживаясь автомобильной техники, давайте объясним еще один очень распространенный тип привода - соленоидный привод. Соленоиды работают как реле, они принимают электрический ток и создают электромагнитное поле, которое затем заставляет стержень двигаться внутрь и наружу. Обычно чем выше магнитное поле, подаваемое на соленоидный привод, тем больше создается сила, и наоборот. Это очень простые приводы двухпозиционного типа с небольшими возможностями управления, кроме их включения или выключения. Например, у вас нет реального контроля над скоростью или силой, фактически, что еще хуже, соленоидный привод также имеет очень ограниченный ход. Редко можно встретить соленоидный привод с ходом более 2 дюймов (дюймов).

соленоидные приводы

Центральный замок на дверях автомобилей - это наиболее распространенные типы используемых электромагнитных приводов. они просто соединяют и отсоединяют защелку от дверной ручки. Механизм управления также очень прост для соленоидного привода: одиночный импульс 12 В постоянного тока посылается на соленоид, чтобы привести его в действие, и пружина заставляет его возвращаться.

Ниже представлен типичный электромагнитный привод, который используется в большинстве автомобилей. Они, вероятно, выглядят незнакомыми, но это потому, что большинству людей не удается заглянуть внутрь дверных панелей автомобиля.

тип привода

Пьезо приводы

Движение этих приводов происходит из-за того, что они находятся под напряжением, и для их расширения и сжатия требуется очень высокое напряжение, обычно более 200 В. Пьезо материал представляет собой тип керамики, он очень хрупкий и будет иметь много слоев с металлическими пластинами между каждым слоем, так что каждый пьезоэлемент получает питание.

Для очень небольшого изменения длины требуется большое количество напряжения, обычно пьезо расширяется только примерно на 1% своего размера, но их сила очень высока, это означает, что вы можете усилить расширение пьезоэлементов, чтобы получить движение движения и компромиссное усилие для удара. Усиление может быть выполнено механически почти как идея рычага, но они обычно используются в приложениях, где требуется очень высокая точность и контроль. Чаще всего они используются в качестве топливных форсунок для автомобилей, где пьезоэлектрический привод контролирует объем топлива, поступающего в цилиндр, а уровень управления должен быть ниже микронного.

Пьезо приводы

Пневматические приводы

Эти типы приводов используют сжатый газ или воздух в цилиндре, создаваемом насосом высокого давления для перемещения поршня для создания линейного движения. Как и гидравлические приводы, конструкция пневматических линейных приводов существует уже давно. Воздушный компрессор используется для повышения давления воздуха или инертного газа в резервуаре, и этот воздух высокого давления используется для того, чтобы поршень привода скользил внутрь и наружу. Как только поршень в приводе достигает конца хода, переключатель клапана затем перемещается, чтобы открыть клапан на другой конец привода, где снова воздух высокого давления толкает поршень в приводе в другом направлении.

Пневматические приводы

Преимущества использования пневматики:

  1. Высокая скорость возможна и регулируется клапаном давления и объемной производительностью системы.
  2. Может быть достигнута довольно большая сила
  3. Издается мало шума, кроме случаев, когда насосу необходимо пополнить бак высокого давления.
  4. Возможны очень длинные штрихи
  5. Чрезвычайно высокая циклическая надежность и долговечность.
  6. Приводы могут быть очень маленькими и компактными, поскольку они довольно просты по конструкции.

Недостатки пневмоприводов:

  1. Требуется дополнительное оборудование, такое как бак и насос высокого давления.
  2. Не допускается утечка всей системы из-за сбоя системы
  3. Воздух является сжимаемым газом, и это означает, что поскольку пневматический привод движется с большой силой, всегда есть задержка, потому что газ, естественно, сначала сжимается, прежде чем он сдвинет поршень внутри привода. Это означает, что в системе будет задержка. Гидравлические приводы решают эту проблему
  4. Достижимо очень низкое позиционное управление. Посмотрите видео ниже, где мы используем Lego, чтобы продемонстрировать отсутствие контроля по сравнению с механическим приводом, и использовать DTI (индикатор проверки набора номера), чтобы показать разницу.

Где используются пневматические приводы?

Они используются там, где требуется высокоскоростное движение или когда необходимо быстро преодолеть большое линейное расстояние, например, дюймов в секунду или 30 дюймов в секунду. После установки их трудно перемещать с одного места на другое, так как они требуют много времени на установку. Эти приводы можно найти на сборочных линиях производственных предприятий, поскольку они идеально подходят для выполнения миллионов циклов без обслуживания и могут очень быстро перемещаться.

Гидравлические приводы

Гидравлические приводы работают точно так же, как пневматические приводы, за исключением того, что вместо использования воздуха или газа высокого давления они используют несжимаемую жидкость, называемую гидравлической жидкостью. Поскольку жидкость не сжимается, она имеет огромное преимущество, эти системы способны выдерживать огромные нагрузки, и именно поэтому вы видите их использование исключительно на тяжелой строительной технике, экскаваторах, самосвалах, вилочных погрузчиках, тракторах и т. Д.

гидравлические приводы

Как работает гидравлический привод?

Гидравлический привод использует жидкость под высоким давлением, чтобы толкать поршень вперед и назад, где переключение осуществляется с помощью переключателей клапана. ТДля этих систем требуются насосы высокого давления, клапаны высокого давления и трубопроводы, а также резервуар для хранения всей этой гидравлической жидкости. Итак, если у вас много места и денег, а также требуется очень большое усилие, то гидравлика может быть путь идти.

Преимущества использования гидравлических приводов:

  1. Возможна умеренная скорость, которая регулируется скоростью насоса.
  2. Может быть достигнута чрезвычайно высокая сила
  3. Возможны очень длинные штрихи
  4. Чрезвычайно высокая циклическая надежность и долговечность.
  5. Приводы могут быть очень маленькими и компактными, поскольку они довольно просты по конструкции.

Недостатки гидроприводов:

  1. Есть недостатки в использовании гидравлики с точки зрения эксплуатации. Главный из них - контроль. Когда дело касается этих систем, у вас очень мало контроля точности.
  2. Для работы системы требуется гидравлическая жидкость, и в случае ее утечки жидкость может быть очень токсичной.
  3. Во время работы гидравлического насоса может быть шумно, и чем выше требуемое усилие, тем выше шум.
  4. Гидравлическая жидкость имеет очень низкую вязкость, поэтому она не течет плавно по трубам, клапанам и т. Д., Все это требует энергии, чтобы протолкнуть всю эту жидкость под высоким давлением через все эти трубы и фитинги и т. Д. В результате гидравлические системы очень неэффективны в работе и использовать.
  5. Эти системы дороги в покупке и установке.

Поворотные приводы

Поворотный привод - это привод, который производит вращательное движение, что делает его идеально подходящим для открытия и закрытия клапанов. Есть много разных способов создать вращательное движение и, следовательно, поворотный привод. Отличия заключаются в форме приложения. Например, на картинке выше вы можете видеть, что вращательное движение создается с помощью реечной передачи, при которой «Стойка» управляется как поршень. Поршень может иметь гидравлическое управление или пневматическое управление с помощью воздуха и газа под высоким давлением. Так в чем же будет разница ?. Если приведенный выше поворотный привод управляется гидравлически, то прилагаемые силы могут быть огромными, и поэтому это будет подходить для промышленных приложений, когда для открытия и закрытия клапана требуются большие усилия. Если этот поворотный привод управляется пневматически, то приводу может потребоваться меньшее усилие для вращения главного вала, которое будет использоваться для выполнения требуемых задач.

поворотные приводы

Принцип поворотного привода

Движение, производимое поворотным приводом, может быть либо непрерывным, как в электродвигателе, либо движением может быть фиксированное угловое вращение. С поворотным приводом, который управляется пневматически или гидравлически, они, скорее всего, будут иметь тип фиксированного углового вращения, потому что рейка или поршень, которые вращают главный вал, могут двигаться только на определенное расстояние, и поэтому вращательное движение ограничивается доступным линейным ходом . Если требуется большее вращение, поршень должен скользить дальше, в качестве альтернативы для создания движения используется другое передаточное число.

передаточное отношение поворотного привода

Сервопривод поворотный привод

Другой тип поворотного привода - серводвигатель и шаговый двигатель. Это приводы с электрическим управлением, которые имеют постоянное вращательное движение, но также обеспечивают очень точное управление вращением.

Сервопривод поворотный привод

Эти типы приводов обычно используются в робототехнике и бытовой электронике, где вращательное движение и крутящий момент создаются роторным двигателем, который с помощью некоторых передач снижает скорость и увеличивает крутящий момент для создания вращательного движения. Для точного управления привод оснащен датчиком, измеряющим положение. Обычно это датчик Холла или энкодер, который отправляет сигнал обратно в систему управления, который переводит его в положение. Отличительной особенностью серводвигателей является то, что они могут быть очень маленькими и использоваться в очень тесных местах.

Преобразование вращательного движения серводвигателя в линейное движение

 преобразование вращательного движения серводвигателя в линейное движение

Поскольку поворотные сервоприводы настолько широко используются и относительно недороги, чтобы их купить, они стали популярным способом создания линейного движения. Посредством простых рычагов и некоторой формы линейной направляющей системы можно создавать линейное движение. Полученный ход будет прямо пропорционален длине плеча рычага, как вы можете видеть на картинке выше. Чем длиннее рычаг сервопривода, тем длиннее будет ход, однако обратная сторона заключается в том, что сила будет уменьшена, поскольку крутящий момент пропорционален длине рычага.

Ниже приведено уравнение крутящего момента для поворотных приводов

уравнение крутящего момента для поворотных приводов

Электромеханические линейные приводы.

В электрических линейных приводах вращательное движение двигателя переменного или постоянного тока преобразуется в линейное движение с помощью ходового винта. Ходовой винт - это в основном косозубая шестерня, нарезанная на стержне. Поскольку ходовой винт вращается из-за того, что двигатель вращает ходовой винт напрямую или через некоторые шестерни, гайка (как показано желтым цветом ниже) скользит вверх и вниз по ходовому винту в линейном движении и создает это линейное движение - отсюда и название «линейный привод». Это сильно отличается от соленоидного привода, который по-прежнему является формой линейного привода, но в машиностроении инженеры обычно различают их, называя их «соленоидными приводами» и «линейными приводами», хотя оба обеспечивают поступательное движение.

линейный привод тип привода

У электрических линейных приводов винты разной длины имеют разную длину хода. Быстрое или медленное вращение ходового винта от двигателя дает линейные ходы с разной скоростью. И поэтому чем больше силы от двигателя приложено к ходовому винту, тем больше силы приложено к гайке, которая скользит вверх и вниз по ходовому винту. Гайка прикреплена к тому, что мы называем стержнем, и именно к этому стержню вы прикрепляете предметы, чтобы создать это линейное движение. Чем больший крутящий момент может быть приложен к ходовому винту, тем больше линейная сила будет доступна для скользящего стержня.

Есть разные способы создать крутящий момент привода. Добавление шестерни между двигателем и ходовым винтом является наиболее распространенным методом, чем выше передаточное число, тем больше создается сила, но есть компромисс: чем выше сила, тем ниже скорость, и наоборот, чем выше скорость уменьшите силу. Чтобы получить дополнительную скорость для данной силы, необходимо использовать больший входной двигатель, а это требует большего тока и большего двигателя и, следовательно, больше денег.

Электрические линейные приводы

Электрический привод представляет собой устройство, которое преобразует вращательное движение двигателя в линейное движение или использует электрический ток для создания электромагнитного поля и использует магнетизм, чтобы заставить металлический объект попытаться уйти от его магнитного поля. Хотя оба они очень разные, у них одно и то же имя, и оба они приводят к тому, что предполагает их название ... они действуют. Это означает, что все они обеспечивают как толкающие, так и тянущие движения, как линейные, так и вращательные.

Для более подробного обзора того, как работает электрический линейный привод, мы создали эту статью "Внутри линейного привода - как работает привод"

Если вы хотите приобрести электрический линейный привод, мы создали статью под названием «Не используйте линейный привод, пока не прочтете эти 5 шагов”Это может помочь вам избежать некоторых распространенных проблем, прежде чем тратить деньги.

Микро линейные приводы

микроприводы

 Микро актуаторыили мини-линейные приводы используются в приложениях, где пространство ограничено или требуемый ход привода мал. Возможно, вам нужно переместить что-то маленькое или не очень далеко, тогда Micro Linear Actuator будет идеальным для такого применения. Обычно ход микроприводов составляет от 10 мм до 100 мм, и они очень компактны. Одним из недостатков Micro Actuator является то, что силы, как правило, намного меньше из-за встроенных в них двигателей меньшего размера.

Подведем итог, что такое привод?

Приводы бывают разных форм, от поворотных до линейных, требуемый тип зависит от области применения, в которой они будут использоваться. Большие промышленные поворотные приводы с гидравлическим приводом отлично подходят для открытия огромных клапанов маслопроводов и микроприводы может питаться от небольших источников питания 12 В с большой точностью и точностью для робототехники и небольших приложений.

электромеханические линейные приводы

 

 

Нужна помощь в поиске правильного привода?

Мы точность инженера и производства нашей продукции, так что вы получите прямые цены производителей. Мы предлагаем в тот же день доставки и знающих поддержку клиентов. Попробуйте использовать наш калькулятор Actuator, чтобы получить помощь в выборе правильного привода для вашего приложения.