Линейный привод перемещает груз, который может быть сборкой, компонентами или готовым изделием, по прямой линии. Он преобразует энергию в движение или силу и может питаться сжатой жидкостью или воздухом, а также электричеством.Вот анализ распространенных линейных приводов, их преимущества и недостатки.

Как они работают?

• Пневматические линейные приводы состоят из поршня внутри полого цилиндра. Давление от внешнего компрессора или ручного насоса перемещает поршень внутри цилиндра. По мере увеличения давления цилиндр перемещается вдоль оси поршня, создавая линейную силу. Поршень возвращается в исходное положение либо под действием силы возврата пружины, либо за счет подачи жидкости на другую сторону поршня.

• Гидравлические линейные приводы работают аналогично пневматическим приводам, но цилиндр перемещается несжимаемой жидкостью из насоса, а не сжатым воздухом.

• Электрический линейный привод преобразует электрическую энергию в крутящий момент. Механически подключенный электродвигатель вращает ходовой винт. Резьбовая ходовая или шариковая гайка с соответствующей резьбой, которая совпадает с резьбой винта, не может вращаться вместе с винтом. Когда винт вращается, гайка приводится в движение по резьбе. Направление движения гайки зависит от того, в каком направлении вращается винт, а также возвращает привод в исходное положение.

【Пневматические приводы】

Преимущества

• Преимущества пневматических приводов заключаются в их простоте. Большинство пневматических алюминиевых приводов имеют максимальное номинальное давление 150 фунтов на квадратный дюйм с размерами отверстий от 1,5 до 8 дюймов, что соответствует приблизительно от 30 до 7500 фунтов силы. Стальные приводы имеют максимальное номинальное давление 250 фунтов на квадратный дюйм с размерами отверстий от 1,5 до 14 дюймов, и они создают усилия в диапазоне от 50 до 38 465 фунтов силы.

• Пневматические приводы создают точное линейное движение, обеспечивая точность, например, в пределах 0,1 дюйма и повторяемость в пределах 0,001 дюйма.

• Типичные области применения пневматических приводов включают области с экстремальными температурами. Типичный диапазон температур составляет от -40°F до 250°F. С точки зрения безопасности и проверки, пневматические приводы, используя воздух, избегают использования опасных материалов. Они соответствуют требованиям взрывозащиты и безопасности машин, поскольку не создают магнитных помех из-за отсутствия двигателей.

• В последние годы пневматика достигла многих успехов в миниатюризации, материалах и интеграции с электроникой и мониторингом состояния. Стоимость пневматических приводов низкая по сравнению с другими приводами. По данным Bimba Manufacturing, например, средний пневматический привод стоит от 50 до 150 долларов. Пневматические приводы также легкие, требуют минимального обслуживания и имеют прочные компоненты, что делает пневматику экономически эффективным методом линейного перемещения.

Недостатки

• Потери давления и сжимаемость воздуха делают пневматику менее эффективной, чем другие методы линейного движения. Ограничения компрессора и подачи воздуха означают, что операции при более низком давлении будут иметь меньшие усилия и более медленные скорости. Компрессор должен постоянно работать под рабочим давлением, даже если ничего не движется.

• Чтобы быть действительно эффективными, пневматические приводы должны быть рассчитаны на определенную работу. Следовательно, их нельзя использовать для других применений. Точное управление и эффективность требуют пропорциональных регуляторов и клапанов, но это повышает затраты и сложность.

• Несмотря на то, что воздух легкодоступен, он может быть загрязнен маслом или смазкой, что приводит к простоям и техническому обслуживанию. Компаниям по-прежнему приходится платить за сжатый воздух, что делает его расходным материалом, а компрессор и линии — еще одной проблемой технического обслуживания.

【Гидравлические приводы】

Преимущества

• Гидравлические приводы прочны и подходят для приложений с большими усилиями. Они могут создавать усилия в 25 раз больше, чем пневматические цилиндры такого же размера. Они также работают при давлении до 4000 фунтов на квадратный дюйм.

• Гидравлические двигатели имеют высокое отношение мощности к весу — на 1–2 л.с./фунт больше, чем пневматический двигатель.

• Гидравлический привод может поддерживать силу и крутящий момент постоянными без необходимости подачи насосом большего количества жидкости или давления из-за несжимаемости жидкостей.

• Гидравлические приводы могут иметь насосы и двигатели, расположенные на значительном расстоянии с минимальной потерей мощности.

Недостатки

• Гидравлика будет пропускать жидкость. Как и в случае с пневматическими приводами, потеря жидкости приводит к снижению эффективности. Однако утечки гидравлической жидкости приводят к проблемам с чистотой и потенциальному повреждению окружающих компонентов и областей.

• Гидравлические приводы требуют много сопутствующих деталей, включая резервуар для жидкости, двигатели, насосы, выпускные клапаны и теплообменники, а также оборудование для снижения шума. Это делает системы линейных перемещений большими и сложными для размещения.

【Электрические приводы】

Преимущества

• Электрические приводы обеспечивают самую высокую точность позиционирования. Пример диапазона точности составляет +/- 0,000315 дюйма, а повторяемость — менее 0,0000394 дюйма. Их настройки масштабируются для любых целей или требований к силе, они тихие, плавные и повторяемые.

• Электрические приводы можно объединять в сеть и быстро перепрограммировать. Они предлагают немедленную обратную связь для диагностики и обслуживания.

• Они обеспечивают полный контроль профилей движения и могут включать энкодеры для управления скоростью, положением, крутящим моментом и приложенной силой.

• По уровню шума они тише пневматических и гидравлических приводов.

• Поскольку утечки жидкостей отсутствуют, опасность для окружающей среды исключена.

Недостатки

• Начальная стоимость единицы электропривода выше, чем у пневматических и гидравлических приводов. Согласно примеру Bimba Manufacturing, стоимость электропривода может варьироваться от 150 до более 2000 долларов в зависимости от его конструкции и электроники.

• Электрические приводы не подходят для всех сред, в отличие от пневматических приводов, которые безопасны во взрывоопасных и легковоспламеняющихся зонах.

• Постоянно работающий двигатель будет перегреваться, увеличивая износ редуктора. Двигатель также может быть большим и создавать проблемы при установке.

• Выбранный двигатель фиксирует силу, тягу и пределы скорости привода на фиксированной настройке. Если требуется другой набор значений силы, тяги и скорости, двигатель необходимо заменить.