Монтаж и интеграция линейных приводов в механические системы

02.10.2023

Линейный привод – это устройство, преобразующее вращательное направление двигателя в линейное поступательное действие исполнительного органа. Такие устройства широко применяются в различных отраслях промышленности, включая машиностроение, автоматизацию, робототехнику, медицину и прочие направления. Механизм позволяет реализовать точное и надежное перемещение, регулирование и позиционирование различных вспомогательных систем и самого оборудования.

Типы и характеристики линейных приводов

Существуют разные виды линейных приводов, в том числе электрические, гидравлические, пневматические, пьезоэлектрические и пр. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, а также специфические требования к подключению, управлению и тех. обслуживанию. Например:

  • Электрические линейные приводы характеризуются высокой точностью, скоростью и эффективностью. Также они требуют наличия электросети, защиты от перегрузок и коротких замыканий. Устройства иногда основаны на разных типах двигателей, асинхронные, синхронные, шаговые, серво- или бесколлекторные. Стоит отметить, что существуют разные типы исполнительных органов (штоковые, бесштоковые, ременные, цепные или магнитные).
  • Гидравлические устройства обладают большой силой и нагрузочной способностью, но нуждаются в наличии гидросистемы с насосом, клапанами, фильтрами и трубопроводами. Такие приводы работают от давления жидкости (преимущественно масла), которая передается через гидроцилиндр с поршнем и штоком. Гидравлика обуславливается высоким КПД и плавностью хода, хотя имеет риск утечки и загрязнения окружающей среды.
  • Пневматические линейные приводы работают от сжатого воздуха. Они имеют простую конструкцию и низкую стоимость. Среди недостатков этой системы отмечается низкая точность и скорость работы. Пневматика состоит из пневмоцилиндра с поршнем и штоком, который подключается к пневмосети с редуктором давления, распределителем и фильтрами.
  • Пьезоэлектрические устройства используют эффект изменения размеров материала под действием электрического поля. Это характеризуется некоторыми преимуществами, включая точность работы, но имеют ограниченный ход и силу.

Параметры механической системы

Для выбора подходящего линейного привода необходимо знать параметры механической системы, в которую он будет интегрирован. К таким параметрам относятся:

  • Требуемый ход или расстояние, на которое должен перемещаться исполнительный орган линейного привода. Он бывает постоянным или переменным, однонаправленным или двунаправленным, определяет длину линейного привода и его исполнительного органа.
  • Скорость перемещения исполнительного органа, постоянная или переменная, имеет зависимость от времени, положения или других факторов, определяя при этом мощность привода.
  • Сила, с которой исполнительный орган линейного привода прилагается к нагрузке или сопротивлению, может характеризоваться в качестве постоянной или переменной.
  • Частота перемещений, то есть количество перемещений исполнительного органа за единицу времени определяет динамические характеристики устройства.
  • Точность позиционирования является степенью соответствия фактического положения исполнительного органа по отношению к заданному положению. Это определяет качество работы устройства.

Также значение имеют жесткость привода, масса нагрузки, а также условия работы. На основании этих параметров можно определить необходимую мощность, размер и тип линейного привода.

Способы крепления и соединения линейного привода с механической системой

Линейный привод должен быть надежно закреплен и соединен с механической системой, чтобы обеспечить правильную передачу динамики и избежать нежелательных сил и моментов, которые могут привести к износу, деформации или поломке линейного привода или механической системы. Для этого необходимо выбрать подходящие крепежные элементы, такие как болты, гайки, шайбы, а также скобы и хомуты, т. е. элементы для крепления привода к трубам, штангам или другим цилиндрическим объектам. Важно отдавать предпочтение качественным втулкам, шарнирам, карданному соединению. Они требуются для соединения исполнительного органа с нагрузкой или сопротивлением.

При выборе способа крепления и соединения линейного привода с механической системой необходимо учитывать возможные тепловые расширения, смещения и вибрации линейного привода и механической системы.

Способы управления и контроля линейного привода

Рассматриваемое устройство должно быть подключено к системе управления, обеспечивающей задание и регулирование параметров линейного движения, например:

  • Датчики, или устройства, которые измеряют физические величины, такие как положение, скорость, сила, температура и т. д., преобразуют их в электрические сигналы. Они позволяют получать информацию о состоянии линейного привода и механической системы, а также обеспечивать обратную связь для системы управления. Контроллеры должны быть подобраны по типу, диапазону измерения, точности, частоте обновления, способу подключения и защите от помех и воздействий внешней среды.
  • Контроллеры, т. е. устройства, принимающие команды от оператора или надсистемы. Они анализируют данные от датчиков и выдают управляющие сигналы для линейного привода.
  • Преобразователи, также описываемые как устройства, меняющие электрические сигналы из одной формы в другую. Они способствуют согласованию параметров электрических сигналов между контроллером и линейным приводом, а также между различными датчиками и контроллером.
  • Коммуникационные интерфейсы, устройства или программы, которые обеспечивают передачу данных между контроллером и оператором или надсистемой.
  • Программное обеспечение, т. е. набор программ, кодов, которые определяют логику работы системы управления линейным приводом.

Программное обеспечение (ПО) – довольно важная составляющая работы привода. Оно отвечает за ручной, автоматический, адаптивный и другие опции движения. ПО позволяет настраивать различные параметры, коэффициенты регулятора, пределы перемещения, сигналы тревоги и т. д. Важно подобрать ПО по типу, функциональности, совместимости и защите от взлома и сбоев.

При выборе способа управления и контроля линейного привода необходимо учитывать требования к точности, быстродействию, надежности и безопасности управления и контроля устройства.

Заключение

Монтаж и интеграция линейных приводов в механические системы является важным этапом разработки и эксплуатации промышленного оборудования. Правильный выбор, установка и настройка линейных приводов позволяют повысить эффективность, качество и надежность работы механических систем.

Для успешного монтажа и интеграции требуется учитывать тип и характеристики привода, параметры механики, способы крепления и соединения линейного привода с механической системой, методики управления и контроля линейного привода. Отдавайте предпочтение только проверенным производителям, установку доверяйте профессионалам с большим опытом работы в данном направлении.

все статьи

WhatsApp Telegram