Роль линейных приводов и актуаторов в автоматизации процессов

02.10.2023

Линейные приводы и актуаторы представляют собой устройства, обеспечивающие преобразование вращательного движения в линейное перемещение. Необходимость в подобных устройствах есть в самых разных областях: начиная от сложных производственных и промышленных задач, заканчивая бытовыми нуждами.

Промышленные актуаторы используются для автоматизации множества производственных процессов, в основе которых лежит линейное перемещение. Внедрение таких устройств в промышленную сферу деятельности позволило достичь высокого скоростного режима и большей эффективности производства. При этом минимизирована роль непосредственного участия человека в управлении происходящими процессами.

Какие функции выполняют линейные приводы и актуаторы в промышленной сфере?

Электромеханические линейные актуаторы позволяют осуществить упорядоченные, точные и быстрые возвратно-поступательные движения, становясь отличной альтернативой пневматики и гидравлики. Тем самым доводится значительную часть процессов промышленного оборудования до максимального автоматизма.

В зависимости от их конфигурации, наличия тех или иных дополнительных приспособлений и встроенного алгоритма работы, линейные приводы могут выполнять следующие функции:

  • Поднятие и опускание;
  • Открытие и закрытие;
  • Опрокидывание;
  • Толкание и втягивание;
  • Зажатие и захват;
  • Вставка и извлечение.

До появления таких приспособлений выполнение большинства этих функций требовала вложения большего времени и усилий из-за необходимости постоянного участия человека и ручной регуляции процессов. Самое значительное преимущество линейных приводов и актуаторов заключается в том, что они практически не требуют контроля и обслуживания.

Некоторые актуаторы, имеющие наиболее усложненную конструкцию (например, роботы или многокоординатные системы), могут свободно перемещаться по произвольной траектории как на плоской поверхности, так и в трехмерном пространстве с учетом заложенного в них конкретного алгоритма работы.

Принцип действия линейных приводов

Функционирование приводов и актуаторов находится в прямой зависимости от их конструкции и оснащения. Однако общий принцип работы универсален для всех моделей – вращательное движение переходит в линейные перемещения, за счет чего и выполняются различные задачи.

При стандартном исполнении устройство состоит всего из трех компонентов, включенных в одну функциональную цепь:

  1. Первый основной компонент – электродвигатель, который обеспечивает возникновение вращательного движения.
  2. Далее вал принимает движение и обеспечивает его передачу.
  3. Последний компонент базовой конфигурации – встроенная система преобразования движения, которая может быть винтовой, рельсовой или ползунковой. Этот компонент отвечает за собственно преобразование движения в перемещения линейного типа.

Итак, процесс преобразования движения запускается с момента начала работы электродвигателя и завершается выполнением всего алгоритма действий, вложенных в устройство. Кроме описанных компонентов, актуатор может иметь дополнительное оснащение, необходимое для расширения функционала под выполнение конкретных производственных задач.

Какие актуаторы используются в промышленности?

В промышленной сфере применяются наиболее надежные конструкции, способные выдерживать повышенные нагрузки и функционировать в сложных условиях, например, под воздействием высоких температур, агрессивных химических сред и пр. При особенно сложных условиях целесообразно использование линейных приводов и актуаторов, изготовленных из нержавеющей стали, алюминия или пластика, а также имеющих высокий класс защиты не менее IP68.

Промышленные актуаторы можно классифицировать по различным признакам. В зависимости от типа механического привода выделяют передачу винт-гайка или ШВП. Первый вариант можно приобрести по более низкой цене, он отличается стойкостью к вибрациям и обратному ходу. Второй вариант более долговечен, имеет оптимальные рабочие характеристики и высокий коэффициент полезного действия, хоть и стоит дороже.

В зависимости от типа осуществляемого движения линейные актуаторы можно разделить на 3 основных вида:

  1. Винтовые. Движение преобразуется с использованием винтового механизма. Этот вариант отлично подходит для любых приложений и оборудования, требующих высокой точности позиционирования.
  2. Рельсовые. Перемещение осуществляется плавно и стабильно, вдоль направляющих рельсов. В робототехнике, а также системах автоматизации этот вариант пользуется наибольшей популярностью.
  3. Ползунковые. В подобных устройствах движения преобразуются с помощью ползуна и специальных направляющих. Такой механизм имеет высокую нагрузочную способность и обширный диапазон перемещения, что делает его применимым в приложениях, предполагающих большие нагрузки.

В зависимости от конструкции и заложенного в них алгоритма работы, линейные приводы могут иметь совершенно разные характеристики. Отличаться могут длиной хода, максимальной скоростью, уровнем допустимой нагрузки, напряжением питания и многое другое. Есть актуаторы в классическом исполнении, а также модели, оснащенные дополнительным функционалом и возможностями.

Чтобы выбрать наиболее подходящий вариант, следует в первую очередь исходить из сферы его применения и особенностей конкретного производства. Важно также учитывать дополнительные факторы, например, условия окружающей среды, предполагаемые нагрузки, допустимый уровень энергопотребления, пространство и пр. Для решения некоторых задач подойдут стандартные актуаторы с минимальным функционалом, а при наличии сложных условий и постоянного воздействия неблагоприятных факторов среды следует приобрести устройства с дополнительной защитой и расширенными возможностями. Правильный подбор актуатора позволяет достичь максимального уровня производительности и эффективности при осуществлении конкретных производственных задач.

Для автоматизации каких промышленных процессов необходимы линейные актуаторы?

В промышленной сфере линейные приводы, а также актуаторы применяются повсеместно. Можно выделить несколько наиболее распространенных областей их применения:

  • Электропривод станков и конвейеров.
  • Производство строительной и сельскохозяйственной техники.
  • Транспортное машиностроение.

Линейные приводы и актуаторы незаменимы практически во всех современных высокотехнологичных производственных процессах. Эти устройства во многом превосходят гидравлику и пневматику, играя ключевую роль в автоматизации процессов промышленного оборудования. Именно благодаря таким устройствам можно добиться максимальной эффективности, скорости и производительности. В отличие от гидравлики и пневматики, линейные приводы не оказывают вреда здоровью человека, легко устанавливаются и практически не требуют обслуживания. Также из преимуществ этих устройств можно выделить значительную экономию энергопотребления, наличие широкого функционала и возможности быстрой регуляции параметров.

все статьи

WhatsApp Telegram