اختيار المشغل الخطي المناسب

إحدى الأشياء الرائعة في العمل لدى Progressive Automations هي سماع أفكار العملاء حول كيفية تخطيطهم لاستخدام مشغلاتنا. من تجهيزات المنزل إلى التطبيقات الصناعية، السماء هي الحد لإمكانات الأتمتة. ولتحويل أفكارك باستخدام مشغلاتنا الخطية إلى واقع، هناك العديد من المعايير التي يجب تحديدها حول التطبيق المقصود. في هذه السلسلة، نقدم تقنيات تصميم مفيدة لتحديد كيفية استخدام مشغلاتنا.

مقدمة

إذًا تريد رفع باب القبو؟ أم تحريك رف كتب مخفي؟ رائع! من أين نبدأ…

تتمثل الخطوة الأولى في أي تصميم بحركة خطية في تحديد كيفية تموضع المشغل لتحريك جسم ما. بمجرد تحديد ذلك، يمكن بسهولة تحديد الأبعاد الأساسية للمشغل — قوته وطوله. يمكن للاهتمام الدقيق بالتفاصيل في هذه المرحلة من التصميم أن يوفر المال فعليًا، إذ قد يكون النظام قادرًا على العمل دون مفاتيح إضافية للحد من الحركة (سنعود لذلك لاحقًا)؛ بينما قد ينتج عن التخطيط السيئ نظام حركة خطية يعمل ببطء غير ضروري، ويضع إجهادًا مفرطًا على البنية المحيطة، ويميل إلى الاحتراق، أو يكون غير آمن عمومًا.

أهداف التصميم

سيكون هدف عملية التصميم هذه اختيار مشغل وموقع تثبيت من شأنهما:

1. تعظيم مقدار الحركة في النظام،
2. الحفاظ على المشغل ضمن ظروف التشغيل الآمنة،
3. تقليل التآكل والإجهاد على المشغل.

اختيار مشغل

تُعد هذه الخطوة الأهم عندما تقرر إنشاء تطبيق يستخدم مشغلات كهربائية.

الطول الكلي

يمكن وصف المسافة بين ثقوب تثبيت المشغل (باستثناء المشغل على سكة PA-18) بالمعادلات التالية:

ملاحظة: إن جسم الغلاف (الذي يشمل المحرك والتروس وقاعدة التثبيت) ثابت الطول ومحدد لكل سلسلة من المشغلات، وهو مستقل عن طول الشوط. يمكن العثور على صفحة تحتوي على جداول الأطوال عند الانكماش والامتداد لجميع أطوال الأشواط المخزنة بانتظام لكل طراز من طرازات مشغلاتنا ضمن علامة التبويب من ثقب إلى ثقب في صفحة الموارد.

المفاتيح الحدّية

تأتي جميع المشغلات الخطية الكهربائية الخاصة بنا مزودة بمفاتيح حدّية مدمجة تعمل على إيقاف المحرك تلقائيًا عندما يصل المشغل إلى أقصى امتداد أو سحب. يعمل المفتاح الحدّي المدمج عن طريق قطع الدارة عن المحرك، لذلك يمكن الاعتماد عليه لإيقاف المشغل بأمان وبشكل ثابت عند نقطة محددة. إذا توقف المشغل عن الحركة لأنه انحشر بشيء ما، فإما أن ينكسر المشغل أو يُتلف الشيء المثبت عليه. لذا، فإن الطريقة الآمنة الوحيدة لإيقاف مشغل ليس في وضع الامتداد أو السحب الكامل هي إيقاف تطبيق الطاقة من الخارج.

من الممارسات الجيدة ترك مساحة للمشغل كي يتمكن من الامتداد أو السحب بالكامل، وترك مفاتيحه الحدّية المدمجة تحدد المجال الكلي للحركة في النظام. إذا تعذر جعل النظام بحيث يمكن للمشغل الامتداد أو السحب الكامل، فيمكن وضع مفاتيح حدّية خارجية داخل النظام بحيث يلامس المشغل (أو جزء متحرك آخر) المفتاح قبل أن يصل المشغل إلى أقصى امتداد أو سحب.

موقع التثبيت

سيؤثر موقع تثبيت المشغل على كلٍ من القوة القصوى التي سيتعين على المشغل دفعها وكذلك على طول الشوط. بشكل عام، كلما كان موقع التثبيت أكثر خفاءً أو انضغاطًا، زادت القوة المطلوبة لتحريك الجسم. من المهم تذكّر أن طريقة تثبيت المشغل يمكن أن تضاعف أو تُربّع القوة الظاهرية على المشغل بسهولة، لذا يجب دائمًا محاولة حساب القوة، حتى لو كان تقديرًا تقريبيًا.

من المفاهيم الخاطئة الشائعة حول المشغلات الخطية أنها يمكن أن تحل محل الدعامات الغازية (أي ممتصات الصدمات) عند تثبيتها في نفس المكان تمامًا. تساعد الدعامات الغازية المستخدم في تثبيت جسم في مكانه أو تقليل القوة المطلوبة لتحريكه؛ فهي لا تبذل كامل قوة الحركة كما يجب على المشغل أن يفعل. كما أن الدعامات الغازية منخفضة الارتفاع ويمكن تثبيتها بشكل متخفٍ للغاية. لذلك، لا ينبغي وضع مشغل في المكان نفسه الذي كانت فيه دعامة غازية سابقًا (مثل أسفل غطاء محرك سيارة) إلا بعد حساب القوة القصوى التي سيتعين على المشغل تحريكها.

ما لم يكن المشغل ينزلق بالجسم في نفس الاتجاه الذي تم تركيبه فيه، فمن المحتمل أن يدور المشغل في حوامل تثبيته أثناء تحريك الجسم. احرص على التأكد من أن لدى المشغل مساحة كافية للتحرك، وأن الاتصال الوحيد الذي يقوم به المشغل مع الهيكل الداعم يتم عبر حوامل التثبيت.

القوة والعزم

بعد اختيار طول وموقع تثبيت، فإن المهمة الوحيدة المتبقية عند اختيار مشغل هي حساب القوة القصوى الواقعة على المشغل. سيختبر المشغل قوى مختلفة اعتمادًا على طريقة تركيبه. وتتمثل طريقة سهلة لحساب القوة في الأنظمة ذات الحركة الدورانية في تحويل جميع القوى إلى عزوم.

ذراع العزم

تميل قوة الجاذبية إلى توليد عزم باتجاه عقارب الساعة، مع ذراع عزم يساوي نصف طول العارضة. تعتمد القوة التي يحتاجها المشغل لمعارضة هذا العزم على ذراع العزم الذي يشكله المشغل وعلى الزاوية التي يصنعها المشغل بالنسبة للعارضة.

الزاوية

يقع موقع التثبيت B في منتصف العارضة، وبالتالي فإن أذرع العزم الناتجة عن الجاذبية وعن المشغل متساوية. تقع موضعية التثبيت A بين المفصلة ومنتصف العارضة، لذا فإن ذراع العزم الذي سيشكله المشغل أصغر من ذراع العزم المتكون بفعل الجاذبية.

 

 

 

 

الشكل 1: عضو محوري مع إبراز مواقع تثبيت ممكنة

لذلك، يجب أن تكون القوة اللازمة من مشغل موضوع عند A أكبر مما لو كان موضوعًا عند B. ومن الواضح أنه في كلتا الحالتين، تحدث أكبر قوة عندما تكون العارضة أفقية؛ ومع خفض العارضة، تنخفض القوة اللازمة لإبقائها في مكانها لأن ذراع العزم الناتج عن الجاذبية يتناقص أيضًا.  

لقد تناول التحليل أعلاه كيفية تأثير موقع التثبيت في ذراع العزم والقوى المؤثرة على المشغل. ولتحديد القوة بشكل كامل يجب أخذ الزاوية بين المشغل والعارضة في الاعتبار. فمع انخفاض الزاوية بين العارضة والمشغل، ستزداد القوة على المشغل. وبما أن القوة على المشغل تكون في حدها الأقصى عندما تكون العارضة أفقية، ينبغي أن تكون الزاوية بين المشغل والعارضة أقرب ما تكون إلى تسعين درجة عند هذه النقطة.

بالطبع، قد يعني هذا تثبيت المشغل مباشرة أسفل العارضة على الأرض، وهو ما ليس عمليًا جدًا. انظر إلى موقعي التثبيت 1 و2 عند استخدامهما مع B: الزاوية المتشكلة بين المشغل في 1B أصغر من الزاوية في 2B، وبالتالي ستكون القوة المطلوبة أكبر للمشغل. لاحظ، مع ذلك، أنه مع المشغل في الموضع 2B لن يتمكن الجسم من التحرك بقدر ما يمكنه في، مثلًا، 1A. بشكل عام، كلما أثّر موقع التثبيت بطريقة تقلل القوة على المشغل، تقلص نطاق الحركة الكلي في النظام.

الخلاصة

بشكل عام، تعد عملية التصميم تكرارية: سيؤدي التصميم الأولي إلى تضييق قائمة المشغلات التي ستعمل في النظام، وقد تتضمن الدورة التالية من التصميم سلسلة محددة من المشغلات، وتُركّز الدورات اللاحقة على الطراز الدقيق الذي سيعمل مع النظام. على الرغم من أن لدينا تشكيلة كبيرة من المشغلات الخطية، فإننا نخزن قوى محددة وأطوال شوط بعينها فقط. نحتفظ بجميع الأحجام الأكثر استخدامًا من المشغلات في المخزون، ولكن إذا تطلب تطبيق متخصص شيئًا لا تراه في مخزون موقعنا، فاتصل بنا: يمكننا تصنيع مشغلات مخصصة وفق أي مواصفة تحتاجها!