یک اکچویتور پنوماتیک از هوای فشرده برای تولید انرژی عملیاتی خود استفاده می کند. برخی به طور خاص برای کنترل شیرآلات 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 می تواند در هوا یا لوله های فرایند پایین فشار پایین تر رها شود. آنها معمولاً برای خودکار شیر های ربع گرد یا چند دورانی مانند شیرهای توپی یا پروانه ای استفاده می شوند.
اکچویتور پنوماتیک شامل یک یا چند محفظه هوا با پیستون یا دیافراگم 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، سپس حرکت داخلی را به حرکت چرخشی تبدیل می کند. اکچویتور 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 یک شیر دوار، از یک اکچویتور روتاری استفاده می شود. با این حال، طرح هایی نیز وجود دارد که از اکچویتور 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 روتاری پنوماتیک برای این برنامه ها می تواند طراحی را ساده کرده و عمر مفید را افزایش دهد. اکچویتور 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.
اکچویتور پنوماتیک سینگل یا دبل
اکچویتور پنوماتیک می توانند سینگل یا دبل باشند. یک اکچویتور پنوماتیک دبل هوا به دو طرف پیستون وارد شده است. فشار بیشتر هوا در دو طرف باعث ایجاد و باز شدن شیر می شود. از طرف دیگر، یک اکچویتور سینگل دارای هوا به یک طرف است و از یک یا چند فنر برای بازگشت پیستون به موقعیت خود استفاده می کند. اکچویتور پنوماتیک برگشت 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 بهتری را ارائه می دهند و با سرعت بالاتری کار می کنند. در برخی از کاربردها، بازگشت به حالت اولیه در صورت فشار یا افت توان می تواند مزیتی برای اکچویتور فنر برگشتی 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. هرچند اکچویتور های پره ای می توانند مستقیماً از فشار هوا گشتاور تولید کنند.
رک و پینیون
رک و پینیون، همانطور که در شکل زیر 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.
غالباً دو پیستون و رک در طرف مقابل یکدیگر نصب می شوند تا میزان گشتاور در پینون دو برابر شود همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. در این اکچویتور پنوماتیک دبل، دو محفظه در طرفین با هوای تحت فشار پر می شود 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.
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.
در مکانیزم اسکاچ یوک، محور پیستون از طریق یک پین و یک شکاف با یک محور دوار درگیر می شود ، همانطور که در شکل بالا 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 همچنین می توانند مجهز به دو پیستون مخالف باشند تا میزان گشتاور شفت خروجی دو برابر شود ، همانطور که در شکل بال 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.
یک اکچویتور نوع پره ای نشان داده شده در شکل بالا 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.
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 اکچویتور پنوماتیک
اولین گام در انتخاب یک اکچویتور پنوماتیک این است که نوع اکچویتور 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.
اکچویتورهای 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
محرک 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 محرک 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. اکچویتورهای پنوماتیک اغلب مهمترین آنها گشتاوری است که می توانند تولید یا متوقف کنند و این منجر به اندازه اکچویتور 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 هوا.
