Линейный привод перемещает груз, который может представлять собой узел, компоненты или готовое изделие, по прямой линии. Он преобразует энергию в движение или силу и может приводиться в действие жидкостью или воздухом под давлением, а также электричеством. Вот описание распространенных линейных приводов, их преимуществ и недостатков.

Как они работают?

• Пневматические линейные приводы состоят из поршня внутри полого цилиндра. Давление 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 за счет упругой силы, либо за счет подачи жидкости на другую сторону поршня.

• Гидравлические линейные приводы работают аналогично пневматическим приводам, но цилиндр приводит в движение несжимаемая жидкость из насоса, а не воздух под давлением.

• Электрический линейный привод преобразует электрическую энергию в крутящий момент. Механически соединенный электродвигатель вращает ходовой винт. Вращение резьбового наконечника или шариковой гайки с резьбой, соответствующей резьбе винта, вместе с винтом предотвращается. Когда винт вращается, гайка перемещается 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 ? до 8 дюймов, что соответствует примерно от 30 до 7500 фунтов силы. Стальные приводы имеют максимальное номинальное давление 250 фунтов на квадратный дюйм с размерами отверстий от ? до 14 дюймов, и они генерируют силы 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 связаны с экстремальными температурами. Типичный диапазон температур составляет от -40°F до 250°F. С точки зрения безопасности и контроля, благодаря использованию воздуха пневматические приводы избегают использования опасных материалов. Они отвечают требованиям взрывозащиты и безопасности машин, поскольку не создают магнитных помех из-за отсутствия двигателей.

• За последние годы в пневматике произошло много достижений в области миниатюризации, материалов и интеграции с электроникой и мониторинга состояния. Стоимость пневматических приводов невысока по сравнению с другими приводами. Например, по данным Bimba Manufacturing, средний пневматический привод стоит от 50 до 150 долларов. Пневматические приводы также легкие, требуют минимального обслуживания и имеют долговечные 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 силы и более низкие скорости. Компрессор должен постоянно поддерживать рабочее давление, даже если ничего не движется.

• Чтобы быть по-настоящему эффективными, пневматические приводы должны быть рассчитаны на конкретную работу. Следовательно, их нельзя использовать для других приложений. Точный контроль и эффективность требуют пропорциональных регуляторов и клапанов, но это увеличивает затраты и сложность.

• Несмотря на то, что воздух легко доступен, он может быть загрязнен маслом или смазкой, что приведет к простоям и необходимости технического обслуживания. Компаниям по-прежнему приходится платить за сжатый воздух, что делает его расходным материалом, а компрессор и трубопроводы являются еще одной проблемой технического обслуживания.

【Гидравлические приводы】

Преимущества

• Гидравлические приводы прочны и подходят для работы с высокими усилиями. Они могут создавать силу в 25 раз большую, чем пневматические цилиндры того же размера. Они также работают при давлении до 4000 фунтов на квадратный дюйм.

• Гидравлические двигатели имеют высокое соотношение мощности и веса, на 1–2 л.с./фунт больше, чем у пневматического двигателя.

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

• Насосы и двигатели гидравлических приводов могут располагаться на значительном расстоянии с минимальными потерями мощности.

Недостатки

• Гидравлическая система будет пропускать жидкость. Как и в пневматических приводах, потеря жидкости приводит к снижению эффективности. Однако утечки гидравлической жидкости приводят к проблемам с чистотой и потенциальному повреждению окружающих компонентов и зон.

• Гидравлические приводы требуют множества 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 трудными для размещения.

【Электрические приводы】

Преимущества

• Электрические приводы обеспечивают высочайшую точность позиционирования. Пример диапазона точности +/- 0,000315 дюйма и повторяемости менее 0,0000394 дюйма. Их настройки масштабируемы для любых целей и требований к силе, они тихие, плавные и повторяемые.

• Электрические приводы можно подключать к сети и быстро перепрограммировать. Они обеспечивают немедленную обратную связь для диагностики и обслуживания.

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

• По уровню шума они тише пневматических и гидравлических приводов.

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

Недостатки

• Первоначальная стоимость единицы электропривода выше, чем у пневматических и гидравлических приводов. Согласно примеру Bimba Manufacturing, стоимость электрического привода может стоить 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 перегревается, что увеличивает износ редуктора. Двигатель также может быть большим и создавать проблемы при установке.

• Выбранный двигатель фиксирует ограничения силы, тяги и скорости привода на фиксированных настройках. Если требуется другой набор значений силы, тяги и скорости, необходимо заменить двигатель.