自从电动机发明以来，工程师们一直在寻找利用其工作原理产生线性运动而不是旋转运动的方法，如图所示 旋转执行器。在过去一个世纪左右的时间里，他们设计了多种方法来实现这一目标。
产生线性运动的最常见方法是使用螺旋千斤顶，其本质上类似于那些在转动时提升汽车底盘的螺钉。从船舶绞车和电梯到印刷机和传送带，千斤顶无处不在。
但是，如果您仍然对线性执行器的定义感到困惑，那么您并不孤单。这就是为什么我们要解决这个令人困惑的话题并向您一劳永逸地解释它。我们提供了一份指南，它将以简单、易于理解的方式为您提供所有信息。
什么是线性执行器？
线性执行器是简单的机电设备，可将电力转化为线性运动而不是旋转执行器。线性执行器往往比线性执行器更紧凑、更准确、更可靠。 旋转执行器，使其成为许多涉及线性运动的应用的理想解决方案。
线性致动器还具有独特的优点，即需要更少的齿轮或其他部件即可将旋转运动转换为所需量的线性运动。例如，一些螺旋丝杆需要多个齿轮才能产生一英寸的线性运动。 线性执行器 最多只需要两个或三个组件。
线性执行器可以将简单的推或拉变成一条弧线，该弧线可以延伸到您手臂允许的范围内。事实上，线性执行器的多功能性和简单性使其成为行业专业人士的最爱。
线性执行器如何工作？
线性执行器是依赖于电动机和螺杆的简单机电设备。螺杆连接到沿直线移动的物体。同时，发动机引起螺杆内部的旋转运动。当杆转动时，它沿着轴线移动。就那么简单！
线性执行器由两个主要部分组成：伸缩部分和驱动部分。伸缩部分由两个金属杆（称为“动作”和“拖动”）组成，当它们内部的电机移动时，它们会沿着彼此滑动。驱动部分包含电机和连接的螺杆。电机转动，驱动螺杆在伸缩部分内移动。
当螺杆移动时，它会引起动作/拉杆的致动运动，使它们沿着轴线移动（因此“线性执行器然而，线性执行器的精度与动作/拉杆设计及其嵌入式电机有关，因此这就是选择正确的执行器发挥作用的地方。
线性执行器有哪些类型？
根据驱动方式，线性执行器有四种主要类型。这四种类型是电磁式、气动式、液压式和压电式。这些执行器可以是主动的或被动的，前者依赖电力，后者没有电源。
起初，您可能会认为执行器的功能没有更通用是一件坏事。但事实上，有如此多的类型，从长远来看只会对你有利。由于不同的行业遇到了不同的问题。他们使用新型线性执行器设计了自己的解决方案，以更好地应对独特的挑战。
其结果是产生了一系列适合特定需求和问题的不同类型的执行器。这本身就是一个巨大的好处，因为它允许每种类型的线性执行器服务于自己的目的并且做得更好。以下详细介绍了每种类型的执行器的工作原理以及它们要实现的目标。
电磁执行器
电磁执行器使用电流进行操作。电磁执行器背后的原理类似于电磁、驱动电机或螺线管的原理。电流驱动缠绕在铁磁材料（例如钢）上的电线，该电线扭转并推动拉杆。
当电流发生时，它会产生磁场，吸引其他铁磁材料，例如铁。一旦电流停止流动，磁场就会变弱，铁芯就会飞出圆柱体。这一原理允许电磁铁吸起金属物体，因此电磁执行器的线性运动通过切换方向而改变。
为了让它工作，必须有一个弹簧机构来保持电线上的张力，以“甩动”铁芯并将其返回到原来的位置。正如您可以想象的那样，这就是线性执行器的弹性发挥作用的地方。它们比您想象的要耐用得多。
气动执行器
气动执行器与气动工具具有相同的功能。它们具有与各种类型的管子、气缸和阀门相同的形式和功能。 气动执行器 通过使用压缩空气或流体为活塞等物体提供动力来工作。当空气或液体进入气缸时，它会推动活塞移动。
重要的是要记住，气动执行器通常比液压执行器更简单、更紧凑，这使其成为家庭应用的绝佳选择。然而，它们通常受到驱动活塞的气体最大压力或流体的限制。此外，与其他类型的线性执行器相比，它们需要更多的维护和保养。
要使用气动执行器，您只需启动空气或液体流过工作气缸即可。请记住，气动线性执行器几乎总是与电动泵配对，以在需要时提供空气供应。
液压执行器
液压执行器是可用于提升或移动重物等任务的油缸。它们由浸在油中的气缸和活塞组成，由于其粘度而提供阻力。
当电流通过时，会产生热量并降低周围油的粘度。由此产生的阻力减小使得更容易克服油的阻力向下推动活塞。
当您使用液压线性执行器时，流体（通常是油或水）被泵入气缸，迫使其膨胀。该过程由阀门控制，并导致附着的物体相对于地面移动。
压电执行器
压电执行器根据压电原理工作，压电是某些材料在受到机械应力或压力时积聚的电荷。例如，如果你揉皱一些铝箔，它会产生电荷，如果你触摸它就会产生火花。
事实证明，这个过程也可以产生线性运动而不是电荷。其工作原理是将晶体附着在材料的两侧，然后在它们之间施加电压。其中一个晶体充当电极，使电子沿一个方向流过材料。相反，另一个晶体使它们向相反的方向移动。
压电致动器通常用于立体光刻机和打印机等应用，其中准确的定位和精度对于成功至关重要。
线性执行器有什么用途？
线性执行器广泛用于多种应用，但它们都有一个共同点。这听起来似乎很明显，但它们可以使物体线性移动。
这似乎没什么大不了的。不过，当您考虑到有多少事情需要线性运动才能发挥作用时，就会发现对这种设备的需求如此普遍，这是有道理的。从家庭内部到世界上最大的仓库和制造设施，您在日常生活中随处可见线性执行器的例子。
家庭线性执行器
线性执行器的典型家庭用途包括车库门、大门和客厅的窗帘。这些机构重量轻、结构紧凑，足以方便地安装在非制造业消费者的家中。线性执行器也常见于得来速窗口和银行出纳员窗口。
大多数人没有意识到他们被包括在内 日常用品的一部分 例如门、车库门和窗户。然而，由于它们的多功能性，这些设备在您可能认为的高端建筑材料中很常见。
归根结底，它们的目的是相同的，只是规模经济不同。以下是有关这些线性执行器如何在您的房屋周围工作的更多详细信息。
车库门和铁门
线性执行器是打开和关闭车库门的大型笨重机器中虽小但必不可少的元件。线性致动器用于前后推动大型、重型开门器以打开车库门。
假设您手动打开了车库门并查看了里面的所有部件。在这种情况下，您可能已经看到电动机通过链条连接到打开门的滑轮系统。
电视支架和支架
当您想到线性执行器时，您首先想到的可能不是电视支架和支架，但它们正在发挥重要作用。这些用于 调整电视角度 以最小的努力。它们最常用于酒店，以便客房服务人员更轻松地清洁和更换酒店电视频道。不过，您也会在一些家用支架中找到它们。
汽车部件
另一个例子是在你的车里。汽车使用线性执行器作为制动系统的一部分。驾驶员的制动踏板连接到向下延伸至主缸的推杆。这是液压油推动气缸内活塞的地方，导致每个车轮上的蹄片膨胀。
工业线性执行器
线性执行器在制造工厂的工业环境中有许多应用。例如，在制造中，线性致动器充当压力室。然后，它们产生高压水射流，对石头、铝、钢和混凝土等材料进行切割、成型或钻孔。
但它们一般用于起重和运输。在仓库中，它们用于将托盘或集装箱等重物从一个地方提升到另一个地方。它们也可能出现在其他分发类型的设置中。在这些环境中，它们会升高、降低和推动整个工厂或从一个码头到另一个码头。
线性执行器也可以在装配线的应用中找到，它们的任务是沿着其周期移动装配线的各个部件。以下是装配线上线性执行器的一些更具体的用例。
输送系统
输送机系统使用线性执行器来输送物料。有多种执行多种功能的输送机系统。带式输送机使用一系列滑轮或滚筒来水平移动物品。电动机为滚轮装置提供动力，滚轮装置沿着轨道移动以传送物品。
捆扎机
捆扎机 使用线性执行器通过捆扎带将物品捆绑在一起。该机器由夹具、驱动头和进行最终连接的末端执行器组成。末端执行器还可以将捆扎带的末端连接到相应的一侧。
拾放机器人
这些机器人的设计目的是从架子上拾取物体并将其放入另一个容器中。这是协助人类完成日常工作的一项重要任务。此应用程序中使用两种类型的机器人。第一种类型设计用于处理盒子等刚性物体。相比之下，第二种类型（显微操作器）负责处理三明治或汉堡包等精致物品。
用于自动化的线性执行器
线性执行器最大的交叉行业之一是自动化，无论是工业还是技术和科学目的。例如，机械臂通常需要线性致动器来实现手臂的精确运动。在这种情况下，这些设备用于以受控方式提升和降低物体。
主要区别在于，线性执行器必须承受自动化领域日常使用中的大量磨损。电动线性执行器必须能够反复工作而不会损坏。这些设备通常还需要举起重达 1,000 磅的重物！
由于这些机器通常涉及制造过程和专业研究，因此确保它们不与机器的其他部件或附近的人发生碰撞至关重要。这就是该技术如此合适的原因，因为它可以提供所需的精确动作。
自动导引车 (AGV)
AGV 对于仓库系统至关重要，因为它们有助于在设施内移动较大的包装。 AGV 是一种小型车辆，用于工人需要将物品从一个地方运送到另一个地方的环境中。正如您可以想象的那样，这些车辆在工业环境中至关重要，因为工人需要长距离运输重物。
AGV 沿着由传送带组成的轨道移动，并使用传感器来确定路线是否准确，或者前方是否有障碍物，例如叉车。它采用走走停停技术，主要用于运送物品。尽管如此，它也可以根据需要用于将大型垃圾箱运出仓库。
当操作员操作 AGV 时，它们通常被称为“乘坐和驾驶”。当它们完全自动化时，它们被称为“自动人行道”或“机器人输送机”。最大的区别在于，一旦它到达自动人行道的目的地，它必须能够检测到位置并阻止自己滑走。
线性定位工作台
线性工作台系统使用线性执行器来控制由轮子或滚轮支撑的工作台的位置。线性致动器将提供自上而下定位（即，将物体移动到其起点）所需的力。这些系统有 2 轴和 3 轴配置。
2 轴系统可以前后移动工作台，而 3 轴系统可以上下左右移动工作台。
这些工作台的主要用途之一是将物品固定在基板上，这需要线性致动器在缩回时升起，在前进时下降。它还必须提供必要的回缩力以将物体保持在适当的位置，这就是为什么选择正确的线性执行器至关重要。
用户还可以通过使用控制面板或计算机控制施加的力来控制线性定位工作台的移动方式。通过进行小的调整，用户可以确保他们的对象处于他们想要的确切位置，而不会浪费时间。
印刷机和数控机床
线性致动器广泛用于印刷机，通常称为伺服系统。它们用于印刷机的自动化任务，包括移动皮带、提升打印头和 移动马车 在数控机床上。
数控机床使用线性执行器将钻头定位在铣削或切割所需的任何位置。这些必须设置为精确的角度。否则，它们可能会损坏机器的其他部件。事实上，许多打印机使用多个伺服系统来实现更复杂的运动以实现打印目的。
线性致动器还用于在打印过程中相对于移动床移动打印头。而且，尽管这看起来像是一项简单的任务，但实际上并非如此，因为需要考虑很多因素。
前进或缩回的速度取决于您希望打印的速度以及床上的重量。此外，您还必须考虑装配体任何其他部件的移动速度。
何时不使用液压线性执行器
假设您正在寻找一种方法来移动重物或中等大小的物体。尽管如此，您仍然不想要加速和减速效果。在这种情况下，线性执行器可能不是理想的解决方案。这是因为线性执行器主要依靠液压，并且只有在有足够的时间产生压力的情况下才能向物体施加力。
爱好者也看到了这些限制。机器人爱好者可以找到它们 太慢了 为机器人腿或手臂的主电机提供动力。相反，它们最适合作为较小的执行器来控制关节或执行速度不那么重要的其他任务。爱好者经常将伺服电机与线性致动器结合使用来改变方向和/或速度。
因此，线性驱动非常适合需要极高精确度和一致性的精确受控运动。但对于快速改变方向或重型起重应用来说，它并不理想。这个缺点是所有线性执行器的共同点，在评估它们时应该考虑这些。
线性执行器无处不在
线性执行器的用途几乎是无穷无尽的。它们无处不在，从运输和制造中心的生产线到我们日常生活中驾驶的汽车。
无论您往哪里看，您都会发现正在使用某种形式的线性执行器。这些机器是我们每天完成工作所依赖的无数机械部件的心脏。
使用线性执行器的最佳方法是将其与您的应用相匹配。考虑它必须执行哪些任务以及对其施加什么样的力量。这将帮助您计算出举重重量、需要移动的速度以及其强度是否足以满足您的需求。
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