Selecting The Appropriate Linear Actuator

Seleccionar el actuador lineal apropiado

Anna Sapiga
Anna Sapiga
PA Engineer

Una de las mejores cosas de trabajar en Progressive Automations es escuchar a los clientes contar cómo planean utilizar nuestros actuadores. Desde accesorios para el hogar hasta aplicaciones industriales, el cielo es el límite para la automatización. Para hacer realidad sus ideas sobre el uso de nuestros actuadores lineales, hay muchos parámetros que deben determinarse sobre la aplicación prevista. En esta serie, presentamos técnicas de diseño útiles para determinar cómo se pueden utilizar nuestros actuadores.

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Introducción

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El primer paso en cualquier diseño con movimiento lineal es determinar cómo se colocará el actuador para mover un objeto. Una vez determinado esto, se pueden determinar fácilmente las dimensiones básicas del actuador (su fuerza y ​​longitud). Una atención cuidadosa a los detalles en esta etapa del diseño puede realmente ahorrar dinero, ya que el sistema puede funcionar sin interruptores adicionales para limitar el movimiento (más sobre esto más adelante); Una mala planificación puede producir un sistema de movimiento lineal que se mueve innecesariamente lento, ejerce una tensión indebida sobre la estructura circundante, es propenso a quemarse o, en general, es inseguro.

Objetivos del diseño

El objetivo de este proceso de diseño será seleccionar un actuador y una posición de montaje que:

  1. maximizar la cantidad de movimiento en el sistema,
  2. mantener el actuador en condiciones de funcionamiento seguras,
  3. minimizar el desgaste y la tensión en el actuador.

Seleccionar un actuador

Este paso es el más importante cuando has decidido crear una aplicación que utiliza actuadores eléctricos .

Longitud total

La distancia entre los orificios de montaje de un actuador (con excepción del actuador de carril PA-18 ) se puede describir mediante las siguientes ecuaciones:


Ecuaciones de la distancia entre los orificios de montaje de un actuador.

Nota: el cuerpo de la carcasa (que incluye el motor, los engranajes y el soporte inferior) tiene una longitud constante y fija, específica de cada serie de actuadores y es independiente de la longitud de la carrera. En la pestaña Orificio a orificio de la página de recursos se puede encontrar una página que contiene tablas de las longitudes retraídas y extendidas de todos los tamaños de carrera disponibles regularmente para cada uno de nuestros modelos de actuador.

Finales de carrera

Todos nuestros actuadores lineales eléctricos vienen con interruptores de límite incorporados que detendrán automáticamente el motor cuando el actuador esté completamente extendido o retraído. El interruptor de límite incorporado funciona cortando el circuito del motor, por lo que se puede confiar en que detendrá el actuador de manera segura y consistente en un punto específico. Si el actuador deja de moverse porque se ha atascado contra algo, el actuador se romperá o romperá lo que sea que esté montado. Por lo tanto, la única forma segura de detener un actuador que no está completamente extendido o retraído es dejar de aplicar energía externamente.

Es una buena práctica permitir que el espacio del actuador se extienda o retraiga completamente y dejar que sus interruptores de límite incorporados dicten el barrido total del movimiento en un sistema. Si no se puede crear un sistema para que el actuador pueda extenderse o retraerse por completo, se pueden colocar interruptores de límite externos en el sistema para que el actuador (u otra parte móvil) haga contacto antes de que el actuador se extienda o retraiga por completo.

Ubicación de montaje

La ubicación de montaje del actuador afectará tanto a la fuerza máxima que el actuador tendrá que empujar como a la longitud de la carrera. En general, cuanto más oculta o discreta esté una ubicación de montaje, mayor será la fuerza necesaria para mover el objeto. Es importante recordar que la forma en que se monta un actuador puede fácilmente duplicar o cuadruplicar la fuerza aparente sobre el actuador, por lo que siempre se debe intentar calcular la fuerza, incluso si es sólo una estimación aproximada.

Un error común acerca de los actuadores lineales es que pueden reemplazar los amortiguadores de gas (es decir, los amortiguadores) si se montan exactamente en el mismo lugar. Los puntales de gas ayudan al usuario a mantener un objeto en su lugar o a reducir la fuerza necesaria para mover un objeto; no ejercen toda la fuerza de movimiento como debe hacerlo un actuador. Los amortiguadores de gas también tienen un perfil bajo y pueden montarse de forma muy discreta. Colocar un actuador en el mismo lugar donde alguna vez estuvo un amortiguador de gas (como debajo del capó de un automóvil) solo debe hacerse después de calcular la fuerza máxima que el actuador tendrá que mover.

A menos que el actuador esté deslizando un objeto en la misma dirección en la que está montado, es probable que el actuador gire en sus soportes a medida que mueve el objeto. Tenga cuidado de asegurarse de que el actuador tenga suficiente espacio para moverse y que el único contacto que haga el actuador con la estructura de soporte sea a través de los soportes de montaje .

Fuerza y ​​torsión

Después de haber seleccionado la longitud y la ubicación de montaje, la única tarea que queda al elegir un actuador es calcular la fuerza máxima sobre el actuador. Un actuador experimentará diferentes fuerzas dependiendo de cómo esté montado. Un método sencillo para calcular la fuerza en sistemas con movimiento de rotación es convertir todas las fuerzas en pares.

Brazo de palanca

La fuerza de gravedad tiende a crear un par en el sentido de las agujas del reloj, con un brazo de palanca igual a la mitad de la longitud de la barra. La fuerza que necesita un actuador para oponerse a este par depende del brazo de palanca formado por el actuador y del ángulo que forma el actuador con respecto a la barra.

Ángulo

La ubicación de montaje B está en el medio de la barra, por lo que los brazos de palanca de los pares debidos a la gravedad y el actuador son los mismos. La posición de montaje A está entre la bisagra y el centro de la barra, por lo que el brazo de palanca que formaría un actuador es más pequeño que el brazo de palanca formado por la gravedad.

Imagen de la figura 1

Figura 1: Miembro pivotante con posibles ubicaciones de montaje destacadas

Por tanto, la fuerza de un actuador posicionado en A tendrá que ser mayor que si estuviera posicionado en B. Debe quedar claro que en ambos casos la mayor fuerza se produce cuando la barra está en posición horizontal; A medida que se baja la barra, la fuerza necesaria para mantener la barra en su lugar disminuye porque el brazo de palanca debido a la gravedad también disminuye.


El análisis anterior consideró cómo la ubicación de montaje afecta el brazo de palanca y las fuerzas sobre un actuador . Para determinar completamente la fuerza es necesario considerar el ángulo formado entre el actuador y la barra. A medida que disminuye el ángulo entre la barra y el actuador, la fuerza sobre el actuador aumentará. Teniendo en cuenta que la fuerza sobre el actuador es mayor cuando la barra está horizontal, el ángulo entre el actuador y la barra debe ser lo más cercano posible a noventa grados en este punto.

Por supuesto, esto significaría que el actuador está montado directamente debajo de la barra, en el suelo, lo cual no es muy práctico. Considere las posiciones de montaje 1 y 2 utilizadas en combinación con B : el ángulo formado entre el actuador en 1B es menor que el ángulo en 2B , por lo que la fuerza sería mayor para un actuador. Sin embargo, tenga en cuenta que con el actuador en la posición 2B , el objeto no podrá moverse hasta, por ejemplo, 1A . En general, a medida que la posición de montaje se ve afectada de tal manera que se reduce la fuerza sobre el actuador, el rango total de movimiento en el sistema disminuye.

Conclusión

En general, el proceso de diseño es iterativo: el diseño preliminar reducirá la lista de actuadores que funcionarán en el sistema, la siguiente iteración del diseño podría incluir una serie de actuadores específicos y las iteraciones posteriores se centrarán en el modelo exacto que funcionará. para el sistema. Si bien tenemos una gran selección de actuadores lineales, solo disponemos de fuerzas y longitudes de carrera específicas. Mantenemos en stock todos los tamaños de actuadores más utilizados, pero si una aplicación específica requiere algo que no ve en stock en nuestro sitio web, llámenos: ¡podemos fabricar actuadores personalizados según cualquier especificación que necesite!