Um atuador linear move uma carga, que pode ser uma montagem, componentes ou um produto acabado, em linha reta. Ele converte energia em movimento ou força e pode ser alimentado por fluido pressurizado ou ar, bem como eletricidade. Aqui está uma análise dos atuadores lineares comuns, suas vantagens e desvantagens.

Como eles funcionam?

• Os atuadores lineares pneumáticos consistem em um pistão dentro de um cilindro oco. A pressão de um compressor externo ou bomba manual move o pistão dentro do cilindro. À medida que a pressão aumenta, o cilindro se move ao longo do eixo do pistão, criando uma força linear. O pistão retorna à sua posição original por uma força de retorno ou por fluido fornecido ao outro lado do pistão.

• Os atuadores lineares hidráulicos operam de forma semelhante aos atuadores pneumáticos, mas um líquido incompressível de uma bomba, em vez de ar pressurizado, move o cilindro.

• Um atuador linear elétrico converte energia elétrica em torque. Um motor elétrico conectado mecanicamente gira um parafuso de avanço. Um cabo roscado ou porca esférica com roscas correspondentes que correspondam às do parafuso é impedido de girar com o parafuso. Quando o parafuso gira, a porca é conduzida ao longo das roscas. A direção em que a porca se move depende da direção em que o parafuso gira e também retorna o atuador à sua posição original.

【Atuadores Pneumáticos】

Vantagens

• Os benefícios dos atuadores pneumáticos vêm da sua simplicidade. A maioria dos atuadores pneumáticos de alumínio tem uma pressão máxima de 150 psi com diâmetros variando de? a 8 pol., o que se traduz em aproximadamente 30 a 7.500 lb. de força. Os atuadores de aço têm uma classificação de pressão máxima de 250 psi com tamanhos de furo variando de? a 14 pol., e geram forças que variam de 50 a 38.465 lbf.

• Atuadores pneumáticos geram movimento linear preciso fornecendo precisão, por exemplo, de 0,1 polegada e repetibilidade de 0,001 polegada.

• As aplicações típicas dos atuadores pneumáticos envolvem áreas de temperaturas extremas. Uma faixa de temperatura típica é de -40°F a 250°F. Em termos de segurança e inspeção, ao utilizar ar, os atuadores pneumáticos evitam o uso de materiais perigosos. Eles atendem aos requisitos de proteção contra explosão e segurança de máquinas porque não criam interferência magnética devido à falta de motores.

• Nos últimos anos, a pneumática tem visto muitos avanços na miniaturização, materiais e integração com a eletrônica e monitoramento de condições. O custo dos atuadores pneumáticos é baixo em comparação com outros atuadores. De acordo com a Bimba Manufacturing, por exemplo, o atuador pneumático médio custa entre US$ 50 e US$ 150. Os atuadores pneumáticos também são leves, requerem manutenção mínima e possuem componentes duráveis ​​que tornam a pneumática um método econômico de movimento linear.

Desvantagens

• As perdas de pressão e a compressibilidade do ar tornam a pneumática menos eficiente do que outros métodos de movimento linear. As limitações do compressor e do fornecimento de ar significam que as operações a pressões mais baixas terão forças mais baixas e velocidades mais lentas. Um compressor deve funcionar continuamente com pressão operacional, mesmo que nada esteja se movendo.

• Para serem verdadeiramente eficientes, os atuadores pneumáticos devem ser dimensionados para um trabalho específico. Portanto, eles não podem ser usados ​​para outras aplicações. O controle preciso e a eficiência exigem reguladores e válvulas proporcionais, mas isso aumenta os custos e a complexidade.

• Embora o ar esteja facilmente disponível, ele pode ser contaminado por óleo ou lubrificação, causando tempo de inatividade e manutenção. As empresas ainda têm que pagar pelo ar comprimido, tornando-o um consumível, e o compressor e as linhas são outro problema de manutenção.

【Atuadores Hidráulicos】

Vantagens

• Os atuadores hidráulicos são robustos e adequados para aplicações de alta força. Eles podem produzir forças 25 vezes maiores que cilindros pneumáticos de igual tamanho. Eles também operam em pressões de até 4.000 psi.

• Os motores hidráulicos têm uma elevada relação potência/peso, 1 a 2 HP/lb maior do que um motor pneumático.

• Um atuador hidráulico pode manter a força e o torque constantes sem que a bomba forneça mais fluido ou pressão devido à incompressibilidade dos fluidos

• Os atuadores hidráulicos podem ter suas bombas e motores localizados a uma distância considerável com perda mínima de potência.

Desvantagens

• O sistema hidráulico vazará fluido. Assim como os atuadores pneumáticos, a perda de fluido leva a uma menor eficiência. No entanto, vazamentos de fluido hidráulico levam a problemas de limpeza e possíveis danos aos componentes e áreas circundantes.

• Os atuadores hidráulicos exigem muitas peças complementares, incluindo um reservatório de fluido, motores, bombas, válvulas de liberação e trocadores de calor, juntamente com equipamentos de redução de ruído. Isto cria sistemas de movimentos lineares que são grandes e difíceis de acomodar.

【Atuadores Elétricos】

Vantagens

• Atuadores elétricos oferecem posicionamento com controle de mais alta precisão. Um exemplo de faixa de precisão é +/- 0,000315 pol. e uma repetibilidade inferior a 0,0000394 pol. Suas configurações são escalonáveis ​​para qualquer finalidade ou exigência de força e são silenciosas, suaves e repetíveis.

• Os atuadores elétricos podem ser conectados em rede e reprogramados rapidamente. Eles oferecem feedback imediato para diagnóstico e manutenção.

• Eles fornecem controle completo dos perfis de movimento e podem incluir codificadores para controlar velocidade, posição, torque e força aplicada.

• Em termos de ruído, são mais silenciosos que os atuadores pneumáticos e hidráulicos

• Como não há vazamentos de fluidos, os riscos ambientais são eliminados.

Desvantagens

• O custo unitário inicial de um atuador elétrico é superior ao de atuadores pneumáticos e hidráulicos. De acordo com o exemplo da Bimba Manufacturing, um atuador elétrico pode variar de US$ 150 a mais de US$ 2.000, dependendo de seu design e eletrônica.

• Os atuadores elétricos não são adequados para todos os ambientes, ao contrário dos atuadores pneumáticos, que são seguros em áreas perigosas e inflamáveis

• Um motor em funcionamento contínuo irá superaquecer, aumentando o desgaste da engrenagem de redução. O motor também pode ser grande e criar problemas de instalação.

• O motor escolhido bloqueia a força, o empuxo e os limites de velocidade do atuador em uma configuração fixa. Se for desejado um conjunto diferente de valores para força, impulso e velocidade, o motor deverá ser alterado.