Содержание

Линейные актуаторы — основные положения, как работает линейный актуатор
Как работает линейный актуатор
Как подобрать линейный актуатр
Системы управления линейным движением непосредственного привода.
Чем управлять линейным приводом
Кто сейчас на форуме

Линейные актуаторы — основные положения, как работает линейный актуатор

Эта обзорная статья дает общие представления о принципах работы линейных актуаторов и рассчитана на тех, кто только начинает работу с ними. Если Вы относитесь именно к этой категории читателей, мы надеемся, что статья даст Вам необходимую информацию и поможет в выборе подходящего актуатора для решения поставленной задачи.

Как работает линейный актуатор

Первый большой вопрос — каков принцип работы линейного актуатора. Многие люди (большинство людей), не сталкивавшихся ранее с необходимостью применения актуаторов, называют их «толкателем», «электрическим поршнем», «механическим цилиндром» и другими подобными (и нередко нелепыми) терминами. Тем не менее, все они подразумевают одно и то же устройство, независимо от правильности терминологии. Линейный актуатор выполняет именно такую работу, которую подразумевает его название: «Актуатор» (от английского «actuate») — «приводить в движение» и «линейный» — выполняющий прямолинейное движение, движущийся по прямой.

Существует множество различных способов реализации такого движения с помощью двигателя. Наиболее растространенный вариант — с помощью выдвигающегося и втягивающегося штока (слайдера), перемещающегося по направляющей. Сферы использования таких линейных приводов широко варьируются, они могут использоваться практически в любых устройствах — для регулирования положения телевизора (в том числе, выдвигающиеся и убирающиеся конструкции), для подъема и опускания пандусов для инвалидных колясок, в промышленном оборудовании, в игрушках и даже в авиационно-космических технологиях.

В конструкции линейного актуатора для создания линейного перемещения чаще всего используется винт (или более правильное название — винтовая передача). Винт вращается по или против часовой стрелки, его вращение вызывает линейное перемещение штока, соединенного с гайкой, которая перемещается вдоль винта.

Двигатели, которые используются в линейных актуаторах, в большинстве случаев являются классическими коллекторными двигателями постоянного тока 12В или 24В. Но в ряде случаев могут использоваться другие типы электродвигателей и другой вольтаж. Чтобы изменить направление движения штока линейного актуатора необходимо изменить направление вращения его двигателя. В случае использования коллекторного двигателя постоянного тока достаточно поменять полярность питания (поменять местами два провода питания двигателя). Типичное решение — с использованием автоматического переключателя, который меняет полярность подключения питания.

Существующие линейные актуаторы различаются возможной длиной хода. Применительно к конструкции актуатора это означает, что актуаторы выполняются с различными длинами штока и корпуса. Помимо длины хода актуатора, важными характеристиками являются скорость и усилие на штоке. Для достижения необходимой скорости и усилия между валом электродвигателя и винтом устанавливают механический редуктор. Редуктор при неизменной мощности двигателя изменяет соотношение скорости его вращения и крутящего момента, что в итоге влияет на конечную скорость линейного перемещения и усилие на штоке актуатора — чем больше передаточное отношение редуктора, тем больше усилие и меньше скорость. Винт также является механической передачей, влияющей на соотношение скорости и усилия — чем меньше шаг винта, тем больше усилие и меньше скорость перемещения штока. В любом случае без использования специальных устройств регулирования скорости двигателя всегда соблюдается взаимосвязь между усилием и скоростью перемещения: чем выше скорость перемещения штока, тем меньше усилие (и наоборот).

Для реализации остановки штока в конечных положениях, актуатор оснащается встроенными концевиками (концевыми выключателями или микровыключателями). Концевые выключатели устанавливаются внутри на шток актуатора. Срабатывание концевых выключателей происходит при достижении гайкой крайних положений внутри корпуса актуатора — один датчик устанавливается на крайнее выдвинуте положение, второй — на крайнее втянутое положение. При достижении крайнего положения датчик срабатывает, питание двигателя выключается. Дальнейшее движение возможно только в противоположном направлении — при смене полярности питания и реверсе двигателя.

Как подобрать линейный актуатр

Чтобы выбрать подходящий линейный актуатор, необходимо определиться с основными требованиями системы:

скорость перемещения (м/с, мм/мин, см/мин, мм/с и т.п.)
усилие перемещения (толкания/втягивания) (Н, кгс)
длина хода (мм, см, м)
предпочитаемое напряжение питания (12В, 24В, 220В)
продольное или поперечное расположение двигателя

Источник

Системы управления линейным движением непосредственного привода.

К настоящему моменту можно выделить несколько типов линейных непосредственных двигателей (далее будем называть их просто линейными двигателями): асинхронный, постоянного тока, синхронный на постоянных магнитах (вентильный), шаговый.

Еще в начале ХХ века (02.06.1906 №12581) в Англии Зеденом был зарегистрирован патент на изобретение линейного асинхронного двигателя. Приведем выдержку из этого патента.

«Изобретение относится к устройствам для приведения в движение железнодорожных экипажей, лифтов, возвратно-поступательных частей машин, станков и других приспособлений посредством движущегося (бегущего) магнитного поля. В применении к железным дорогам магнит (индуктор), возбуждаемый трехфазным или иным током, устанавливается на экипаже вблизи от рельса (полосы), который играет роль короткозамкнутого якоря многофазного двигателя. Полоса может быть выполнена из стали и латуни или другого металла, и в ней для экономии массы и регулирования тока проделаны отверстия (перфорации) различной ширины — для обеспечения пуска экипажа и т. п. Магниты (индукторы) могут быть установлены над или под полосой для увеличения сцепления или частичной компенсации массы экипажа. Они могут быть расположены с противоположных сторон полосы, либо электромагнит (индуктор) может быть расположен с одной стороны полосы, а шихтованный пакет стали — с другой. Устройство может быть таким, что силы уравновешиваются или не уравновешиваются. В случае лифта, например, индукторы направлены наружу для взаимодействия с двумя направляющими полосами».

Характерно, что практически все конструкции современных линейных асинхронных двигателей в той или иной мере используют положения этого патента, исключения составляют лишь несколько специальных типов двигателей.

Одним из первых линейных асинхронных электроприводов со значительным поступательным перемещением и большой, хотя и кратковременно реализуемой мощностью следует считать систем разгона самолетов, разработанную в 1945 г. фирмой «Вестингауз» для флота США. Первичная часть двигателя укреплялась на тележке, на которой устанавливался разгоняемый самолет. К тележке подводилось трехфазное питание с одной заземленной фазой. Неподвижная вторичная часть имела в длину несколько сотен метров и представляла собой набранный из стальных пластин магнитопровод с короткозамкнутой клеткой из медного сплава ( большим сопротивлением по краям пути и меньшим в середине пути). Двигатель развивал силу тяги 75 кН при скоростях от 0 до 100 м/с, то есть имел мощность порядка 7500 кВт. Реактивный самолет массой 4,5.103 кг разгонялся на полосе длиной 165 за 4,2 с до скорости 50 м/с (а=12 м/с2, F=ma=55 кН, остальные 20 кН тратились на преодоление сопротивления воздуха и для подъема).

Огромное число разработок проводилось и проводится до сих пор в плане использования линейных асинхронных двигателей в качестве приводящих устройств транспортных средств. Причем, разработки велись как по пути развертывания двигателей вращательного движения в плоскость, так и совершенно автономно (это касается не только асинхронных двигателей).

Линейные асинхронные двигатели имеют ряд преимуществ и недостатков, обуславливающих их область применения. К преимуществам можно отнести невысокую стоимость комплектующих, отсутствие необходимости наличия датчика для движения, достижимость высоких значений скоростей и ускорений. К недостаткам: необходимость небольшого воздушного зазора, низкий КПД (невозможность работы из-за значительных потерь во вторичной части на низких скоростях и в режиме поддержания силы). Отсюда и область его применений — транспортные задачи, требующие больших скоростей и ускорений, плавности хода, но не требующие высокой точности.

С развитием технологии изготовления постоянных магнитов, а в частности с появлением таких сплавов, как сомарий-кобальт и неодим-железо-бор, получили развитие и электрические машины с постоянными магнитами. Вентильные электроприводы с двигателями с возбуждением от постоянных магнитов являются на сегодняшний день наиболее эффективными и наиболее динамичными. В настоящий момент можем наблюдать бурное развитие систем с непосредственным приводом на основе вентильных двигателей. Это касается и двигателей вращательного движения, и линейных двигателей. Линейные вентильные двигатели непосредственного привода призваны заменить всевозможные передаточные устройства в системах автоматической обработки и точного позиционирования.

Сейчас можно выделить два основных принципиально различных типа линейных вентильных двигателей: линейный вентильный двигатель с ферромагнитным якорем и линейный вентильный двигатель с немагнитным якорем. Причем, не имеет значения якорь или индуктор движется, хотя предпочтительным в настоящее время является передвижение обмоток (якоря), нежели магнитов (индуктора).

Линейные двигатели с ферромагнитным якорем получили значительное развитие и сейчас компании производители таких двигателей могут предложит машины с тяговыми усилиями от 200 Н до 20 кН, что перекрывает значительный диапазон задач даже тяжелого станкостроения. Область применения этих двигателей постепенно расширяется и включает уже любое станочное оборудование, требующее быстрых и стабильно точных перемещений, например установки для лазерной резки и многофункциональные станки, в частности, для твердого точения и шлифования. В таких станках, выпускаемых в мире несколькими фирмами, при точении используют высокую динамику линейных двигателей, а при шлифовании — обеспечиваемую ими высокую точность перемещений. Отсутствие износа и возможность выполнения этими двигателями частых быстрых и коротких ходов особенно востребованы в шлифовальных станках, поскольку шарико-винтовые передачи нередко не выдерживают такого темпа и выходят из строя.

На рис.1 приведен такой двигатель. Индуктор выполнен в виде разомкнутой полосы постоянных магнитов. Якорь выполнен в едином корпусе и состоит из многофазной системы обмоток и ферромагнитной пластины, замыкающей поток индуктора. Якорь закреплен на транспортной пластине, которая может совершать возвратно-поступательные движения по линейным направляющим качения. На рис.1 не виден датчик перемещения, который установлен также на исполнительном органе. Через гибкий кабель-канал к якорю и к датчику подведены кабели соответственно питания обмоток и обратной связи (сигналов датчика линейного перемещения).

Рис. 1 Линейный двигатель с ферромагнитным якорем

Такая конструкция линейного вентильного двигателя явилась следствием прямого развертывания синхронной машины вращательного движения с постоянными магнитами в плоскость. Хотя эти двигатели являются на сегодняшний день основными конкурентами шарико-винтовых передач, тем не менее в связи с присутствием в них некоторых особенностей (а именно наличие потерь «в стали» якоря и наличие значительного притяжения исполнительного органа к индуктору), развитием таких направлений как лазерная и термическая обработка явили миру принципиально новую конструкцию линейных вентильных двигателей. Именно требования сокращения потерь в преобразовании энергии и увеличения номинальных скоростей и ускорений привели к появлению и активной разработке линейных вентильных двигателей с немагнитным якорем.

Рис. 2. Линейный вентильный двигатель с немагнитным якорем.

На рис.2 представлен пример такого двигателя (Trilogy systems, США). В отличии от предыдущего двигателя, якорь двигателя с немагнитным якорем не содержит магнитопровдящих частей (из-за этого он так и назван) и выполнен в виде системы многофазных обмоток. Индуктор выполнен в виде двух стальных пластин, с установленными на них постоянными магнитами и скрепленными в единый блок, который в сечении напоминает букву U. Поэтому в англоязычных источниках можем встретить другое название таких двигателей — U-образные линейные двигатели.

Уважаемые партнеры, мы заботимся о здоровье своих сотрудников. В связи с этим наша компания частично перешла на удаленный режим работы.

Офисные телефоны включены, Вам обязательно ответят, просьба проявлять терпение и понимание.

Отгрузка товара со склада производится по предварительной договоренности по телефону или по электронной почте.

Просьба при посещении офиса компании использовать средства индивидуальной защиты, маску и перчатки. В противном случае вам может быть отказано в посещении нашей компании.

Информация размещенная на сайте носит исключительно информационно-справочный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

servotech.spb.ru

Дата :11.11.2021
Mozilla/5.0 (Windows NT 5.1) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/41.0.2224.3 Safari/537.36
185.151.241.124
Bing:23:31 10-11

Источник

Чем управлять линейным приводом

Создаём линейный актуатор с нуля для геофизической аппаратуры. Сейчас выполнена вся механическая часть, теперь это нужно всё задвигать и законтролировать и передавать данные на поверхность с глубина 2000 метров. Температура работы 80 градусов. Требуется наличие двух концевых выключателей, датчика перемещения для отслеживания на сколько выдвинут шток. Необходимо подобрать датчики, создать наземную станцию управления для питания мотора https://privod-220.ru/p324980237-z62dp2 . motor.html. Схему управления и систему передачи данных на поверхность по протоколу RS485. Также необходимо рекомендовать правильное закрепление (монтаж) всех датчиков. Предоставим 3Д схему и сам мотор для тестов.

Более подробная информация в личку.

[Всего оценок: 4]
Карма: 175
Рейтинг сообщений: 7566
Зарегистрирован: Пн ноя 30, 2009 03:00:01
Сообщений: 31313
Откуда: Нерезиновая
Рейтинг сообщения: 0

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Это не хвост, это антенна

Рейтинг продавца: нет оценок
[Всего оценок: 0]
Карма: 17
Рейтинг сообщений: 20
Зарегистрирован: Чт апр 04, 2013 22:22:57
Сообщений: 1311
Откуда: Белгород, РФ
Рейтинг сообщения: 0

На скорости 9600 бит/с будет работать на расстоянии более километра без проблем. Тут же упрощенный RS485 не шина на 32 устройства, а всего 2 устройства. Думаю до 10 км RS-485 будет работоспособен, тем более там помех никаких, под землей — идеальная изоляция от помех внешних.

В Википедии не точные сведения, условниые весьма. RS-485 на скорости 1 МБит на 1200 метров не будет работать, да и на 100 кБит вряд ли, тем более если кабель не экранированный и не медный.
И наоборот, на скорости 9600 и менее, дальность становится бесконечной по сути, ставим кабель качественный и всё работает.
Более точно считать нужно сопротивление омическое, волновое, а лучше проверить на практике.

Но если нужны большие скорости, тут да, нужен модем, типа HDSL. но для телеметрии это перебор.

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Открыл глаза

Рейтинг продавца: нет оценок
[Всего оценок: 0]
Карма: -1
Рейтинг сообщений: 9
Зарегистрирован: Вт ноя 01, 2016 06:32:47
Сообщений: 53
Рейтинг сообщения: 0

За счет технических и конструктивных решений однокомпонентные винтовые SMD-клеммы от TE Connectivity позволяют оптимизировать общий процесс сборки печатной платы. Винтовое исполнение гарантирует устойчивость к различным ударам и вибрациям, обеспечивая надежное соединение при силовых нагрузках.

Друг Кота

Рейтинг продавца: нет оценок
[Всего оценок: 0]
Карма: 90
Рейтинг сообщений: 1856
Зарегистрирован: Чт сен 12, 2013 00:54:12
Сообщений: 4120
Откуда: ЗаМКАДье. Там, где ЦУП
Рейтинг сообщения: 0
Медали: 5

Навигационные модули позволяют существенно сократить время разработки оборудования. На вебинаре 17 ноября вы сможете познакомиться с новыми семействами Teseo-LIV3x, Teseo-VIC3x и Teseo-LIV4F. Вы узнаете, насколько просто добавить функцию определения местоположения с повышенной точностью благодаря использованию двухдиапазонного приемника и функции навигации по сигналам от MEMS-датчиков. Поработаем в программе Teseo Suite и рассмотрим результаты полевого тестирования.

Это не хвост, это антенна

Для электроники +80 нормальная температура.

Сложнее при +125 . +150, но там отдельная тема, нужно погружаться глубоко, другая элементная база
http://www.kit-e.ru/articles/circuit/2012_11_160.php

Друг Кота

Открыл глаза

Рейтинг продавца: нет оценок
[Всего оценок: 0]
Зарегистрирован: Ср фев 11, 2015 19:16:32
Сообщений: 52
Рейтинг сообщения: 0

Вложения:

Температурный тест вид шкафа 1.jpg [162.77 KiB]
Скачиваний: 313

Температурный тест 104_cr.jpg [41.37 KiB]
Скачиваний: 591

Вернуться наверх

Друг Кота

Родился

Рейтинг продавца: нет оценок
[Всего оценок: 0]
Зарегистрирован: Вт авг 21, 2018 10:40:06
Сообщений: 3
Рейтинг сообщения: 0

Прошу простить за паузу. Кабель у нас подобран, по температуре плохо я описал эти +80 градусов, хотелось бы добавить что +80 это постоянная температура, которая не увеличиться, так как будет внешний теплоотвод в виде потока жидкости.

Добавлено after 5 minutes 15 seconds:
Теме жить. Ищем таланты! ТЗ составил, от вас сообщение в личку с почтой!

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2

Источник