يبدأ بناء نظام حركة خطية ناجح باختيار المشغل المناسب. بين الأحجام والتقنيات والصفات المختلفة، توجد مئات الخيارات. الحيلة هي غربلة المحرك الذي سيحقق أفضل النتائج. ولحسن الحظ، فإن هذا ليس بالصعوبة التي يبدو عليها. ستؤدي متطلبات التطبيق إلى تقليل مجموعة حلول المشغلات الممكنة وستحدد قيود المشروع الحل الأفضل.

تبدأ العملية بالنظر في سلسلة العوامل الرئيسية المذكورة هنا.

سرعة

تعد السرعة عاملاً مهمًا يجب مراعاته عند اختيار المشغل. على الرغم من أن المحركات من النوع اللولبي تعتبر مكونات فعالة واقتصادية، عند السرعات العالية جدًا، إلا أنها تعاني من ظاهرة تعرف باسم سوط المسمار، حيث ينحني المسمار عند دورانه. سوط المسمار يسبب الاهتزاز والتآكل المبكر.

تعتمد عتبة سوط المسمار، والتي تسمى السرعة الحرجة، على أبعاد والمادة اللولبية. يمكن حساب السرعة الحرجة بشكل تحليلي باستخدام معادلات معروفة. إذا كانت السرعة عالية جدًا لاستخدام مشغل من النوع اللولبي، ففكر في محرك خطي أو مشغل محرك الحزام.

حمولة

من الضروري أن يكون حجم المشغل مناسبًا للحمل. هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عند تحديد حجم سعة الحمولة: سعة الحمولة الشعاعية للمحامل التوجيهية، والقدرة اللحظية لعربة الدعم، وسعة الحمولة المحورية لمحامل الدعم واللولب الكروي. من المهم اختيار مشغل مصمم لمعالجة الأحمال التي يقدمها التطبيق.

من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن سعة الحمولة فقط هي التي تهم، وأن سعة الحمولة تجعل من الممكن حساب عمر خدمة المشغل تحت حمل معين. ومع ذلك، هناك عوامل أخرى تحتاج إلى النظر فيها، مثل صلابة المحرك في اتجاهات الحمل المختلفة. قد يقوم فريق التصميم بإجراء حسابات انحراف الحمل لتحديد ما إذا كان المشغل سيعمل بنجاح في التطبيق.

هناك عامل آخر يجب مراعاته وهو موضع الحمل. إن الكتلة التي تستقر فوق عربة تمتد على طول محور المشغل تقدم قوى مختلفة تمامًا عن الحمل الزائد الذي يطبق عزم الانقلاب. تأكد من أن حجم المشغل ودعمه مناسبان.

تتطلب التطبيقات الرأسية عناية خاصة للحفاظ على موضع الحمل. بالنسبة لبعض معايير التصميم، تكون براغي الرصاص ذاتية القفل. وهذا يعني أنه لا يمكن إعادتها إلى الخلف، حتى في حالة تعطل المحرك. من أجل التأكد من أن المسمار ذاتي القفل، يجب أن تكون كفاءة المسمار أقل من 50%، حيث تكون الكفاءة دالة لزاوية الرصاص ومعامل الاحتكاك بين الصامولة والمسمار. وبدلاً من ذلك، يمكن أيضًا تشغيل مشغلات الجريدة المسننة والترس.

لقد تحسنت الأحزمة بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة. إنها قوية ومصممة بشكل عالي بحيث لم تعد تحتاج إلى شد منتظم كما كانت تفعل من قبل. تعد محركات الحزام اختيارات جيدة إذا كانت متطلبات السرعة والسكتة الدماغية خارج نطاق ما يمكن أن يوفره اللولب الكروي أو المسمار اللولبي. يجب توخي الحذر بشكل خاص في حالة استخدام محرك الحزام في التطبيق الرأسي. يوصى باستخدام ثقل الموازنة أو الفرامل حسب الاقتضاء لإبطاء الحمولة وإيقافها ودعمها من أجل السلامة.

طول السكتة الدماغية

العامل التالي الذي يجب مراعاته هو طول السكتة الدماغية. تعتبر المحركات القائمة على اللولب فعالة ويمكن استخدامها في بعض الحالات لضربات تصل إلى 5 أقدام أو أكثر. يجب توخي الحذر بالنسبة للمشغلات التي تعمل بالمسمار لمسافات طويلة بحيث لا تتجاوز السرعة الحرجة. بالنسبة لأطوال الشوط الطويلة، تعد محركات الحزام خيارات أفضل. أحزمة اليوم عبارة عن مواد مصممة هندسيًا بدرجة عالية وتحتاج إلى القليل من الصيانة. يمكن استخدامها على مسافات تصل إلى 50 قدمًا.

خيار آخر للسكتات الدماغية الطويلة هو المحرك الخطي. تتكون المحركات الخطية بشكل أساسي من محركات مؤازرة غير ملفوفة من قوة تنتقل على طول مسار مغناطيسي ثابت. من الناحية النظرية، يمكن أن يكون المسار طويلا حسب الرغبة. من الناحية العملية، فإن المحركات الخطية محدودة بسبب متطلبات توفير مستوى ومسار مغناطيسي محاذٍ بعناية وتكاليف المغناطيس. يمكن أيضًا أن تشكل إدارة كابلات المحرك خلال الرحلات الطويلة جدًا تحديًا.

التكرار

كل تطبيق لديه متطلبات التكرار. يوفر الاختيار الصحيح للمشغل نظامًا لا يلبي هذه المتطلبات فحسب، بل يساعد المشروع أيضًا على تحقيق أهداف الميزانية ووقت التجميع. توفر المحركات من النوع اللولبي إمكانية التكرار في حدود ±0.0001 إلى ±0.003 بوصة. وهذا بالمقارنة مع ±0.002 إلى ±0.010 بوصة لمحرك الحزام.

يعتمد الاختيار الأمثل على احتياجات التطبيق. لا تعمل محركات الحزام بشكل جيد مثل المحركات اللولبية، ولكن بالنسبة للتطبيقات ذات التفاوتات الأكثر تسامحًا، يمكن أن توفر محركات الحزام توفيرًا كبيرًا. بالنسبة للتطبيقات الأكثر تطلبًا، توفر مشغلات المحركات الخطية إمكانية التكرار التي يمكن أن تكون دون الميكرون.

دورة العمل

دورة العمل لها تأثير كبير على عمر المعدات. من المهم اختيار مشغل خطي يمكنه تلبية متطلبات التطبيق. تعتمد مسامير التوصيل، على سبيل المثال، على الاتصال المنزلق — عادةً ما يكون من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى البلاستيك (هناك العديد من الخيارات المتاحة اعتمادًا على التطبيق). يؤدي هذا إلى تآكل كبير طوال عمر الجهاز. ونتيجة لذلك، يجب تجنب استخدام مسامير الرصاص إذا كان لديك تطبيق مشترك ذو حمل عالٍ ودورة عمل عالية.

بدلاً من ذلك، اختر مشغلًا لولبيًا كرويًا مُعاد تدويره. تحتوي هذه الأجهزة على احتكاك متدحرج، وليس احتكاكًا منزلقًا، لذا فهي تدوم لفترة أطول ويمكن التنبؤ بالحياة بشكل أكبر. ومع ذلك، يمكن أن تتلف الكرات، خاصة مع الأحمال العالية. بالنسبة للتطبيقات التي لا تتحمل الفشل، جرب المسمار اللولبي الكوكبي. تقوم هذه الأجهزة بتوزيع الوزن لتقليل التآكل، مما يجعلها مناسبة تمامًا للتطبيقات العسكرية والفضائية، من بين أمور أخرى. بالنسبة لتطبيقات الميزانية، قد يعمل محرك الحزام أيضًا.

بيئة

تؤثر بيئة تشغيل التطبيق أيضًا على اختيار المشغل. في بيئة غرفة نظيفة، تجنب المحركات ذات اللولب الرصاصي. يؤدي الاتصال من المعدن إلى البلاستيك إلى توليد جزيئات من شأنها أن تؤثر على تصنيف الغرفة النظيفة.

وعلى العكس من ذلك، فإن البيئات شديدة الاتساخ يمكن أن تلحق الضرر بالمشغلات. في المحركات ذات النمط القضيبي، يتم تثبيت المسمار في الهيكل. ونتيجة لذلك، فإن المحركات ذات النمط القضيبي تكون آمنة بشكل معقول في البيئات الملوثة والسوائل. في المحركات التي لا تحتوي على قضبان، يقع الحمل على حامل يجب أن يتصل بالمسمار، مما قد يعرض المشغل للتلوث.

ونتيجة لذلك، تحتاج المحركات بدون قضبان إلى أحكام خاصة، سواء كانت التقنية الأساسية عبارة عن مشغل من النوع اللولبي أو محرك خطي. ابحث عن المكونات ذات تصنيفات IP. ضع في اعتبارك تركيب الشق باتجاه الأسفل لتقليل الدخول. انتبه إلى أن التشحيم يمكن أن يحبس الجزيئات ويحتفظ بها مما يؤدي إلى إتلاف الأسطح بمرور الوقت.

هناك عامل آخر يجب مراعاته فيما يتعلق بالبيئة وهو مقدار المساحة المتاحة. إن أفضل مشغل في العالم يكون عديم الفائدة إذا لم يكن مناسبًا للظرف الموجود في متناول اليد. حدد المحركات في وقت مبكر من مرحلة التصميم لضمان وجود مساحة كافية. اعمل بشكل وثيق مع البائع الخاص بك للاستفادة من أي عوامل يمكن أن توفر الخصائص التي تحتاجها في عامل الشكل المضغوط.

ميزانية

من المهم دائمًا وضع أهداف التسعير في الاعتبار. المحركات الخطية هي الأكثر تكلفة، تليها المحركات من النوع اللولبي (المسمار الكوكبي، اللولب الكروي، والمسمار الرصاص). محركات الحزام هي الأكثر اقتصادا.

الهندسة تنطوي دائما على المقايضات. القائمة أعلاه هي أول مقطع عند اختيار المشغل. بالنسبة لأي تطبيق معين، قد تعني القيود الخاصة أن الميزانية لها أولوية أكبر من الأداء، على سبيل المثال، أو أن دورة العمل أكثر أهمية من السرعة. ابدأ عملية تحديد المشغل في وقت مبكر من مرحلة التصميم قدر الإمكان. حاول العمل مع المكونات القياسية. إذا لم يرضي أي منها احتياجاتك، فتحدث مع البائع الخاص بك حول تطوير منتج مخصص ينجز المهمة.