نحوه عملکرد اکچویتور روتاری پنوماتیک
یک اکچویتور روتاری پنوماتیک از هوای فشرده برای تولید انرژی عملیاتی خود استفاده می کند. برخی به طور خاص برای کنترل از راه دور سوپاپ ها طراحی شده اند. هوای تمیز و خشک را می توان از طریق ایستگاه هوای فشرده مرکزی یا در صورت وجود سیستم گاز فشرده از گاز فرآیند تأمین کرد. گاز پسماند را می توان در هوا یا لوله های فرایند پایین فشار پایین تر رها کرد. آنها معمولاً برای خودکار و کنترل از راه دور سوپاپ های چهار چرخشی یا چند دورانی مانند شیرهای توپی یا پروانه ای استفاده می شوند. اکچویتور روتاری پنوماتیک شامل یک یا چند محفظه هوا با پیستون یا دیافراگم دمنده است. بسته به طراحی ، فشار هوا پیستون یا دیافراگم را مجبور به حرکت می کند و حرکت خطی یا چرخشی ایجاد می کند. اگر حرکت ایجاد شده خطی باشد ، حرکت داخلی را به حرکت دورانی تبدیل می کند. اکچویتور های روتاری پنوماتیک با دوام هستند ، نسبت به اندازه آنها نیروی بالایی ارائه می دهند و می توانند در محیط های خطرناک استفاده شوند.به طور کلی ، برای حرکت شیر دوار ، از اکچویتور چرخشی استفاده می شود. با این حال ، طرح هایی نیز وجود دارد که از سیلندرهای پنوماتیک ، که حرکت خطی ایجاد می کنند ، برای ایجاد گشتاور با استفاده از بازوهای محوری یا بلبرینگ استفاده می کنند. با این حال ، تعیین اکچویتور های روتاری پنوماتیک برای این برنامه ها می تواند طراحی را ساده کرده و عمر مفید را افزایش دهد. اکچویتور های روتاری پنوماتیک مستقل هستند ، بنابراین ، قطعات آنها در معرض آلودگی ها و محیط های تهاجمی قرار نمی گیرند ، به این معنی که در طول عمر آنها کمتر به تعمیر و نگهداری نیاز دارند.
شکل 1: اکچویتور های روتاری پنوماتیک
عملکرد اکچویتور های روتاری دبل مقابل سینگل
اکچویتور های پنوماتیک می توانند سینگل یا دبل باشند. در یک اکچویتور دبل هوا به دو طرف پیستون وارد می شود. فشار بیشتر هوا در دو طرف باعث ایجاد و باز شدن شیر می شود. از طرف دیگر ، در یک اکچویتور سینگل هوا به یک طرف وارد می شود و در طرف از یک یا چند فنر برای بازگشت پیستون به موقعیت خود استفاده می کند. اکچویتور بازگرداندن فنر را می توان طوری طراحی کرد که با فنر بسته یا فنر باز شود. این اکچویتور ها هوای فشرده را حفظ می کنند ، با این حال ، اکچویتور های دبل کنترل بهتر را ارائه می دهند و با سرعت عملکرد بالاتری کار می کنند. در برخی از کاربردها ، بازگشت به حالت اولیه در صورت فشار یا افت توان می تواند مزیتی برای اکچویتور های برگشت فنر باشد.
طرح
در اکچویتور های روتاری پنوماتیک ، نیروی خطی یک پیستون با مکانیسم هایی مانند رک و پینیون یا اسکاچ یوک به گشتاور تبدیل می شود. هر چند اکچویتور های نوع پره می توانند مستقیماً از فشار هوا گشتاور تولید کنند.
رک و پینیون
رک و پینیون ، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است ، شامل یک چرخ دنده مدور (پینیون) است که به یک چرخ دنده خطی (رک) متصل شده است. هنگام فعال شدن ، پیستون متصل به رک به صورت خطی حرکت می کند. با توجه به اتصال چرخ دنده به پینیون ، آن را با محور خروجی متصل می چرخاند و به طور موثر حرکت خطی را به چرخشی تبدیل می کند.
شکل 2: چرخ دنده های رک و پینیون در سمت چپ و یک اکچویتور روتاری قفسه و پینیون در سمت راست
غالباً دو پیستون و قفسه در طرف مقابل یکدیگر نصب می شوند تا میزان گشتاور در پینون دو برابر شود همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. در این اکچویتور دوگانه ، دو محفظه در طرفین با هوای تحت فشار پر شده است که پیستون ها را فشار می دهد. به مرکز برای بازگشت پیستون ها به موقعیت اولیه ، محفظه در مرکز به نوبه خود تحت فشار است.
شکل 3: اکچویتور های روتاری رک و پین دبل با یک رک در سمت چپ و یکی در سمت راست
طراحی رک و پینیون دارای کارایی مکانیکی نسبتاً بالایی است. آنها می توانند دامنه گشتاور را از چند نیوتن متر تا چند هزار نیوتن متر تولید کنند. اکچویتور های فرسوده و دندانه دار مستعد واکنش عقب هستند که ناشی از فرسودگی چرخ دنده ها و شکاف بین چرخ دنده ها است که باعث کاهش دقت می شود. در مواردی که دقت در موقعیت یابی بسیار مهم است ، نسخه های دو رک توصیه می شود. در مقایسه با اکچویتور های پره ای ، طرح های رک و پینیون دارای طیف وسیعی از نوسان هستند.
اسکاچ یوک
شکل 4: اکچویتور های اسکاچ یوک
در مکانیسم اسکاچ یوک ، محور پیستون با یک محور دوار از طریق یک پین و یک شکاف درگیر می شود ، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است. حرکت خطی محور باعث می شود که پین بچرخد. اکچویتور های اسکاچ یوک می توانند برگشت فنری یا دبل باشند. این اکچویتور ها همچنین می توانند مجهز به دو پیستون مخالف باشند تا میزان گشتاور شفت خروجی دو برابر شود ، همانطور که در شکل 5 در سمت راست نشان داده شده است. اکچویتور های اسکاچ یوک ، اکچویتور های سنگینی هستند که گشتاورهایی از هزاران تا صدها هزار نیوتن متر تولید می کنند.
شکل 5: اکچویتور های پنوماتیک برگشت فنر اسکاچ یوک (سینگل)
از نوع پره ای
یک اکچویتور نوع پره نشان داده شده در شکل 6 دارای محفظه ای با شفت است که از آن عبور کرده و پره ای به آن متصل شده است. هنگامی که هوای فشرده به یک طرف پره وارد می شود ، فشار دیفرانسیل باعث چرخش پره و محور می شود.
شکل 6: داخل محفظه اکچویتور نوع پره ای در سمت چپ و اکچویتور پره ای در سمت راست
اکچویتور های نوع پره اکچویتور های سبک وزن هستند که گشتاورهایی از کسری از نیوتن متر تا صدها نیوتن مختلف تولید می کنند. آنها می توانند فنر برگشتی یا دبل باشند و در تنظیمات تک پره و دو پره عرضه شوند. پیکربندی دو پره گشتاورهای بالاتری را در ازای محدوده های نوسانی کوچکتر فراهم می کند. نوسان اکچویتور های پره دوتایی از 90 درجه تا 100 درجه متغیر است در حالی که اکچویتور های تک پره می توانند محدوده ای تا 280 درجه داشته باشند.
معیارهای انتخاب
اولین گام در انتخاب یک اکچویتور روتاری پنوماتیک این است که نوع محرکی را که برای برنامه شما مناسب است ، مشخص کنید. در حالی که اکچویتور های اسکاچ یوک عمدتا برای کاربردهای سنگین استفاده می شوند ، عاقلانه است که هنگام انتخاب یک اکچویتور روتاری برای کاربردهای سبک و متوسط ، گزینه های خود را در نظر بگیرید.
اکچویتور های رک و پینیون
مزایا:
- راندمان مکانیکی بالاتر – 90 تا 95
- برنامه های کاربردی متوسط
- فعال سازی با سرعت بالا
- دامنه نوسان بیشتر
معایب:
- به دلیل سایش مستعد واکنش منفی است
- کمی گران تر
اکچویتور های نوع پره
مزایا:
- به طور معمول ، از نظر پول برای قابلیت های گشتاور اقتصادی تر است.
- برنامه های کاربردی سبک و متوسط
- موقعیت یابی دقیق
معایب:
- طول عمر کوتاه تر در مقایسه با اکچویتور های رک و پینیون
- کارایی مکانیکی کمی کمتر عمدتا به دلیل نشتی در اطراف پره
- محدوده نوسان محدود
اندازه گیری اکچویتور در مرحله بعد خواهد بود. اکچویتور های پنوماتیک اغلب مهمترین آنها گشتاوری است که می توانند تولید یا متوقف کنند و این منجر به اندازه عملگر می شود. یک اکچویتور با اندازه معین نیز به احتمال زیاد محدوده ای از گشتاور را بسته به فشار کنترلی که به آن تغذیه می شود ، ارائه می دهد. معیارهای دیگری که هنگام انتخاب اکچویتور روتاری باید در نظر گرفته شوند عبارتند از زاویه چرخش ، حجم هوای مورد نیاز برای عملیات ، محیط کنترل ، مواد و رابط شامل گزینه های شفت خروجی ، اندازه فلنج و پورت هوای.
