Yksi tärkeimmistä vaiheista lineaarisen toimilaitteen valinnassa on oikean voimaluokan valitseminen. Tämä on melko suoraviivaista, kun sovellus vaatii kuorman nostamista pystysuoraan – nostettavan kuorman paino vastaa tällöin toimilaitteelta vaadittavaa voimaa. Haastavampi tilanne syntyy, jos kyseessä on saranoitu sovellus, kuten usein on kansissa, luukuissa ja ikkunoissa.
Tässä artikkelissa käytän esimerkkinä luukkusovellusta esitelläkseni voiman peruskäsitteitä. Tavoitteena on tuoda havainnollisesti esiin, miten toimilaitteen kiinnityspaikka vaikuttaa toimilaitteelta todellisuudessa vaadittavaan voimaan. Näin voit kiinnittää toimilaitteesi mahdollisimman tehokkaasti tai vaihtoehtoisesti valita suuremman voiman toimilaitteen vähemmän tehokkaita kiinnityspaikkoja varten.
Luukun paino
Esimerkkiluukussamme kuorma on itse ovi. Oletetaan, että ovi on symmetrinen kappale, jolloin painopiste on täsmälleen sen keskellä. Sieltä painovoiman vaikutus kohdistuu. Tämä on voima, joka on ylitettävä, jotta ovi saadaan avattua.
Painovoiman voiman kulma
Kuvittele, että olet luukun alla ja sinun täytyy työntää se auki. Huomaat, että eniten voimaa tarvitaan, kun ovi on täysin kiinni. Aukeamisen myötä tarvittava voima vähenee vähitellen, kunnes ovi on täysin auki, jolloin sitä on helppo pitää ylhäällä lähes ilman voimaa.
Tämä johtuu siitä, että luukkuun kohdistuva painovoima voidaan jakaa kahteen komponenttiin, kuten alla olevassa kuvassa. Huomaa, että nuolten koko kuvaa tarvittavan voiman suuruutta suhteessa muihin voimiin.
Tässä tilanteessa kätesi kohdistaman voiman tarvitsee vastata vain ovea vastaan kohtisuoraa voimaa, kuten keltaiset nuolet osoittavat. Tämä voima on aluksi yhtä suuri kuin painovoima, kun ovi on täysin kiinni, ja pienenee nollaan, kun ovi on täysin auki. Sama pätee, kun asennat lineaarisen toimilaitteen. Toisin sanoen suurin voima tässä sovelluksessa tarvitaan, kun ovi on täysin kiinni.
Voiman sijainti luukussa
Yllä olevassa kuvassa keltaiset nuolet ovat voimia, joita tarvitaan oven liikuttamiseksi, jos ovea työnnetään kyseisestä kohdasta. Tässä sovelluksessa ovi toimii vipuna. Tämä tarkoittaa, että jos kohdistat voiman kauemmas saranoista kuin painovoiman vaikutuskohta, tarvitset vähemmän voimaa.
Toimilaitteen voiman kulma
Kuten aiemmin mainittiin, oven avaamiseen tarvittava voima vaihtelee oven kulman mukaan. Sama pätee toimilaitteen kulmaan. Toimilaitteen tuottama voima jakautuu kahteen komponenttiin, kuten yllä olevassa kuvassa.
Vain toimilaitetta vastaan kohtisuora komponentti (keltainen) liikuttaa ovea. Kun toimilaite on luukun suuntainen, ovi ei avaudu, vaikka voimaa tuotettaisiin paljon. Kun toimilaite on luukkuun nähden kohtisuorassa, se pystyy hyödyntämään 100 % tuottamastaan voimasta avaamiseen. Käytännössä kaikki luukun suuntaiset voimat menevät hukkaan.
Yhteenvetona tehokkain kiinnityspaikka toimilaitteelle on luukun aivan ääripäässä (vipusuhde maksimoituu) ja luukkuun nähden kohtisuorassa (toimilaitteen oveen siirtyvä voima maksimoituu).
Huomioitavaa on myös toimilaitteen iskun pituus, jota tarvitaan luukun avaamiseen halutulle korkeudelle. Jos toimilaite kiinnitetään lähemmäs saranatappia (vaatii enemmän voimaa), tarvittava liikepituus on paljon lyhyempi. Tässä joudutaan tasapainottelemaan voimatehokkuuden ja tilatehokkuuden välillä.
Toivottavasti tästä artikkelista oli apua matkallasi kohti ihanteellisimman lineaarisen toimilaitteen valintaa sovellukseesi. Kannustamme sinua soittamaan meille ja keskustelemaan avuliaiden insinööriemme kanssa numerossa 1-800-676-6123.
