線性執行器
編輯線性執行器是一個致動器,在直線運動創建,而相比之下,常規的圓周運動電動機。線性致動器用于機床和工業機械、計算機xxx設備(如磁盤驅動器和打印機)、閥門和阻尼器以及許多其他需要線性運動的地方。液壓缸或氣壓缸固有地產生線性運動。許多其他機制用于從旋轉電機產生線性運動。
線性執行器的類型
編輯機械執行器
機械線性致動器通常通過將旋轉運動轉換為線性運動來操作。轉換通常通過幾種簡單類型的機制進行:
- 絲杠:絲杠、絲杠千斤頂、滾珠絲杠和滾柱絲杠致動器都按照稱為絲杠的簡單機械原理運行。通過旋轉執行器的螺母,絲杠軸沿直線移動。
- 輪軸:提升機、絞車、齒輪齒條、鏈條傳動、皮帶傳動、剛性鏈條和剛性皮帶執行器根據輪軸原理工作。旋轉輪移動電纜、齒條、鏈條或皮帶以產生線性運動。
- 凸輪:凸輪執行器的工作原理與楔塊相似,但行程相對有限。當輪狀凸輪旋轉時,其偏心形狀在軸的底部提供推力。
一些機械線性執行器只能拉動,例如提升機、鏈傳動和皮帶傳動。其他人只推動(例如凸輪執行器)。氣動和液壓缸或絲杠可以設計成在兩個方向上產生力。
機械致動器通常通過旋鈕或手柄所附接的螺釘和/或齒輪將控制旋鈕或手柄的旋轉運動轉換為線性位移。一個螺旋千斤頂或汽車千斤頂是一個熟悉的機械致動器。另一系列執行器基于分段主軸。千斤頂手柄的旋轉機械地轉換為千斤頂頭的線性運動。機械致動器也經常用于激光和光學領域,以操縱線性平臺、旋轉平臺、反射鏡支架、測角儀的位置。和其他定位儀器。為了準確和可重復定位,可以在控制旋鈕上使用索引標記。一些執行器包括編碼器和數字位置讀數。這些類似于千分尺上使用的調節旋鈕,但它們的目的是位置調節而不是位置測量。
液壓執行器
液壓致動器或液壓缸通常包括其中插入有活塞的中空缸。施加在活塞上的不平衡壓力會產生可以移動外部物體的力。由于液體幾乎不可壓縮,液壓缸可以提供活塞的受控精確線性位移。位移僅沿活塞的軸線。手動操作的液壓致動器的一個常見示例是液壓千斤頂。但通常,術語“液壓致動器”是指由液壓泵控制的裝置。
氣動執行器
氣動執行器或氣缸,類似于液壓執行器,不同之處在于它們使用壓縮空氣而不是液體來產生力。它們的工作原理類似于活塞,其中空氣被泵入腔室并從腔室的另一側推出。氣動執行器不一定用于重型機械和存在大量重量的情況。氣動線性執行器優于其他類型的原因之一是動力源只是一個空氣壓縮機。由于空氣是輸入源,氣動執行器可用于許多機械活動場所。缺點是,大多數空氣壓縮機體積大、體積大、聲音大。一旦安裝,它們很難運輸到其他區域。氣動線性執行器可能會泄漏,這使得它們的效率低于機械線性執行器。
機電執行器
一種微型機電線性執行器,其中導螺母是電機的一部分。絲杠不旋轉,所以當電機轉動絲杠時,絲杠伸出或縮回。壓力補償水下線性執行器,用于遙控水下航行器(ROV)典型的緊湊型圓柱形線性電動執行器典型的線性或旋轉+線性電動執行器移動線圈線性、旋轉和線性+旋轉執行器在各種應用中工作
機電執行器與機械執行器相似,只是控制旋鈕或手柄被電動機取代。電機的旋轉運動轉化為線性位移。機電致動器也可用于為將電能轉換為機械扭矩的電機提供動力。現代線性執行器有多種設計,每家制造它們的公司都傾向于擁有專有方法。以下是對非常簡單的機電線性致動器的概括描述。
簡化設計
通常,電動機通過機械方式連接以旋轉導螺桿。導螺桿在其圓周上沿長度方向加工有連續的螺旋螺紋(類似于螺栓上的螺紋)。擰在絲杠上的是絲杠螺母或滾珠螺母帶有相應的螺旋螺紋。螺母被阻止與絲杠一起旋轉(通常螺母與執行器主體的非旋轉部分互鎖)。當絲杠旋轉時,螺母將沿螺紋被驅動。螺母的運動方向取決于絲杠的旋轉方向。通過將連桿連接到螺母,可以將運動轉換為可用的線性位移。大多數當前的執行器都是為高速、高力或兩者之間的折衷而制造的。在考慮用于特定應用的執行器時,最重要的規格通常是行程、速度、力、精度和壽命。大多數品種安裝在阻尼器或蝶閥上。
有多種類型的電機可用于線性執行器系統。這些包括直流有刷、直流無刷、步進電機,或者在某些情況下,甚至是感應電機。這一切都取決于應用要求和執行器設計用于移動的負載。例如,使用集成馬力交流感應電機驅動導螺桿的線性執行器可用于操作煉油廠中的大型閥門。在這種情況下,不需要精度和高運動分辨率,但需要高力和速度。對于實驗室儀器機器人、光學和激光設備或XY工作臺中使用的機電線性致動器,微米級的精細分辨率和高精度可能需要使用分馬力步進電機帶有細螺距絲杠的線性執行器。機電線性致動器系統有許多變化。了解設計要求和應用程序限制以了解哪一個是xxx的至關重要。
標準與緊湊結構
使用標準電機的線性執行器通常將電機作為單獨的氣缸連接到執行器的側面,與執行器平行或垂直于執行器。電機可以連接到執行器的末端。驅動電機具有典型的結構,帶有一個實心驅動軸,該軸與驅動器的驅動螺母或驅動螺桿嚙合。
緊湊型線性執行器使用專門設計的電機,試圖將電機和執行器安裝成盡可能小的形狀。
- 電機軸的內徑可以加大,使驅動軸可以是空心的。因此,驅動螺桿和螺母可以占據電機的中心,而無需在電機和驅動螺桿之間添加額外的傳動裝置。
- 類似地,可以將電機制造為具有非常小的外徑,但是極面被縱向拉伸,因此電機在安裝在小直徑空間中時仍然可以具有非常高的扭矩。
伸縮式線性執行器
伸縮式線性執行器是在存在空間限制的情況下使用的專用線性執行器。它們的運動范圍比致動構件的未伸展長度大許多倍。
一種常見的形式是由長度大致相等的同心管制成,它們像套筒一樣伸縮,一個在另一個內,例如伸縮缸。
其他更專業的伸縮式致動器使用致動構件,這些致動構件在伸展時充當剛性線性軸,但在縮回時通過折疊、分離成碎片和/或展開來破壞該直線。伸縮式線性執行器的示例包括:
- 螺旋帶執行器
- 剛性帶執行器
- 剛性鏈條執行器
- 分段主軸
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