يقوم المحرك الخطي بتحريك الحمولة، والتي يمكن أن تكون تجميعًا أو مكونات أو منتجًا نهائيًا، في خط مستقيم. إنه يحول الطاقة إلى حركة أو قوة ويمكن تشغيله بواسطة سائل أو هواء مضغوط، بالإضافة إلى الكهرباء. فيما يلي تفصيل للمحركات الخطية الشائعة ومزاياها وعيوبها.

كيف يعملون？

• تتكون المحركات الخطية الهوائية من مكبس داخل أسطوانة مجوفة. يؤدي الضغط الناتج عن الضاغط الخارجي أو المضخة اليدوية إلى تحريك المكبس داخل الأسطوانة. مع زيادة الضغط، تتحرك الأسطوانة على طول محور المكبس، مما يخلق قوة خطية. يعود المكبس إلى موضعه الأصلي إما عن طريق قوة الارتداد أو السائل الذي يتم إمداده بالجانب الآخر من المكبس.

• تعمل المحركات الخطية الهيدروليكية بشكل مشابه للمحركات الهوائية، لكن السائل غير القابل للضغط من المضخة بدلاً من الهواء المضغوط يحرك الأسطوانة.

• يقوم مشغل خطي كهربائي بتحويل الطاقة الكهربائية إلى عزم دوران. يقوم محرك كهربائي متصل ميكانيكيًا بإدارة برغي الرصاص. يتم منع الرصاص الملولب أو الجوز الكروي مع الخيوط المقابلة التي تتطابق مع تلك الموجودة في المسمار من الدوران مع المسمار. عندما يدور المسمار، يتم دفع الجوز على طول الخيوط. يعتمد اتجاه تحرك الصمولة على الاتجاه الذي يدور فيه المسمار ويعيد المشغل أيضًا إلى موضعه الأصلي.

【المحركات الهوائية】

المزايا

• تأتي فوائد المحركات الهوائية من بساطتها. تتمتع معظم مشغلات الألومنيوم الهوائية بأقصى معدل ضغط يبلغ 150 رطل لكل بوصة مربعة مع أحجام تجويف تتراوح من؟ إلى 8 بوصات، وهو ما يترجم إلى ما يقرب من 30 إلى 7500 رطل من القوة. تتمتع المحركات الفولاذية بأقصى معدل ضغط يبلغ 250 رطل لكل بوصة مربعة مع أحجام تجويف تتراوح من؟ إلى 14 بوصة، وتولد قوى تتراوح من 50 إلى 38465 رطلًا.

• تولد المحركات الهوائية حركة خطية دقيقة من خلال توفير الدقة، على سبيل المثال، في حدود 0.1 بوصة وإمكانية التكرار في حدود 0.001 بوصة.

• تشتمل التطبيقات النموذجية للمشغلات الهوائية على مناطق ذات درجات حرارة قصوى. نطاق درجة الحرارة النموذجي هو -40 درجة فهرنهايت إلى 250 درجة فهرنهايت. فيما يتعلق بالسلامة والفحص، باستخدام الهواء، تتجنب المحركات الهوائية استخدام المواد الخطرة. إنها تلبي متطلبات الحماية من الانفجارات ومتطلبات سلامة الماكينة لأنها لا تسبب أي تداخل مغناطيسي بسبب افتقارها إلى المحركات.

• في السنوات الأخيرة، شهد علم الخصائص الهوائية العديد من التطورات في التصغير والمواد والتكامل مع الإلكترونيات ومراقبة الحالة. تكلفة المحركات الهوائية منخفضة مقارنة بالمحركات الأخرى. وفقًا لشركة Bimba Manufacturing، على سبيل المثال، فإن متوسط ​​تكلفة المحرك الهوائي يتراوح بين 50 إلى 150 دولارًا. تتميز المحركات الهوائية أيضًا بخفة الوزن، وتتطلب الحد الأدنى من الصيانة، وتحتوي على مكونات متينة تجعل من علم الخصائص الهوائية طريقة فعالة من حيث التكلفة للحركة الخطية.

العيوب

• فقدان الضغط وقابلية انضغاط الهواء يجعل علم الخصائص الهوائية أقل كفاءة من طرق الحركة الخطية الأخرى. تعني قيود توصيل الضاغط والهواء أن العمليات عند الضغوط المنخفضة ستكون لها قوى أقل وسرعات أبطأ. يجب أن يقوم الضاغط بتشغيل ضغط التشغيل بشكل مستمر حتى لو لم يتحرك أي شيء.

• لكي تكون المحركات الهوائية فعالة حقًا، يجب أن يكون حجمها مناسبًا لمهمة معينة. وبالتالي، لا يمكن استخدامها لتطبيقات أخرى. ويتطلب التحكم الدقيق والكفاءة وجود منظمات وصمامات متناسبة، ولكن هذا يزيد من التكاليف والتعقيد.

• على الرغم من أن الهواء متاح بسهولة، إلا أنه يمكن أن يتلوث بالزيت أو التشحيم، مما يؤدي إلى التوقف عن العمل والصيانة. لا يزال يتعين على الشركات دفع ثمن الهواء المضغوط، مما يجعله مستهلكًا، كما يمثل الضاغط والخطوط مشكلة صيانة أخرى.

【المحركات الهيدروليكية】

المزايا

• المحركات الهيدروليكية قوية ومناسبة للتطبيقات عالية القوة. يمكنها إنتاج قوى أكبر 25 مرة من الأسطوانات الهوائية ذات الحجم المماثل. كما أنها تعمل في ضغوط تصل إلى 4000 رطل لكل بوصة مربعة.

• تتمتع المحركات الهيدروليكية بنسبة عالية من القدرة الحصانية إلى الوزن بمقدار 1 إلى 2 حصان/رطل أكبر من المحرك الهوائي.

• يمكن للمشغل الهيدروليكي أن يحافظ على ثبات القوة وعزم الدوران دون أن تقوم المضخة بتزويد المزيد من السوائل أو الضغط بسبب عدم قابلية ضغط السوائل

• يمكن وضع المضخات والمحركات الخاصة بالمشغلات الهيدروليكية على مسافة كبيرة مع الحد الأدنى من فقدان الطاقة.

العيوب

• سوف تسرب السوائل الهيدروليكية. مثل المحركات الهوائية، يؤدي فقدان السوائل إلى انخفاض الكفاءة. ومع ذلك، فإن تسرب السوائل الهيدروليكية يؤدي إلى مشاكل في النظافة وأضرار محتملة للمكونات والمناطق المحيطة.

• تتطلب المحركات الهيدروليكية العديد من الأجزاء المصاحبة، بما في ذلك خزان السوائل، والمحركات، والمضخات، وصمامات التحرير، والمبادلات الحرارية، إلى جانب معدات تقليل الضوضاء. وهذا يجعل أنظمة الحركات الخطية كبيرة ويصعب استيعابها.

【المحركات الكهربائية】

المزايا

• توفر المحركات الكهربائية أعلى مستوى من الدقة في تحديد المواقع. مثال على نطاق الدقة هو +/- 0.000315 بوصة وتكرار أقل من 0.0000394 بوصة. إعداداتها قابلة للتطوير لأي غرض أو متطلبات قوة، كما أنها هادئة وسلسة وقابلة للتكرار.

• يمكن ربط المحركات الكهربائية بالشبكة وإعادة برمجتها بسرعة. أنها توفر ردود فعل فورية للتشخيص والصيانة.

• توفر تحكمًا كاملاً في ملفات تعريف الحركة ويمكن أن تشتمل على أجهزة تشفير للتحكم في السرعة والموضع وعزم الدوران والقوة المطبقة.

• من حيث الضوضاء، فهي أكثر هدوءًا من المحركات الهوائية والهيدروليكية

• نظرًا لعدم وجود تسرب للسوائل، يتم التخلص من المخاطر البيئية.

العيوب

• تكلفة الوحدة الأولية للمشغل الكهربائي أعلى من تكلفة المشغلات الهوائية والهيدروليكية. وفقًا للمثال الذي قدمته شركة Bimba Manufacturing، يمكن أن يتراوح سعر المحرك الكهربائي من 150 دولارًا إلى أكثر من 2000 دولار اعتمادًا على تصميمه وإلكترونياته.

• المحركات الكهربائية ليست مناسبة لجميع البيئات، على عكس المحركات الهوائية، التي تعتبر آمنة في المناطق الخطرة والقابلة للاشتعال

• سوف يسخن المحرك الذي يعمل بشكل مستمر، مما يزيد من تآكل ترس التخفيض. يمكن أن يكون المحرك كبيرًا أيضًا ويسبب مشاكل في التثبيت.

• يقوم المحرك المختار بضبط حدود قوة المحرك ودفعه وسرعته على إعداد ثابت. إذا كانت هناك حاجة إلى مجموعة مختلفة من قيم القوة والدفع والسرعة، فيجب تغيير المحرك.