Elektrické lineárne aktuátory sú základným nástrojom v našom každodennom živote, pretože pomáhajú automatizovať množstvo procesov. Tieto dôležité zariadenia možno často integrovať do mnohých aplikácií, kde môže byť dôležitá citlivosť na hluk, napríklad v moderných nemocničných posteliach. Keď sa pozriete na typy aktuátorov so zreteľom na obmedzenie hluku, je zrejmé, že elektrické aktuátory sú lepšou voľbou. Elektrické lineárne aktuátory vydávajú menej hluku než pneumatické systémy, čo je jeden z hlavných dôvodov, prečo elektrické aktuátory v mnohých oblastiach (vrátane zdravotníckych zariadení) vytláčajú pneumatiku.
So zreteľom na to si kladieme otázku: okrem ich prevahy nad pneumatickými systémami, čo môže spôsobiť, že lineárny aktuátor znie inak alebo pracuje hlasnejšie než zvyčajne? Nadmerný hluk je ťažké riešiť, keďže pravdepodobne nejde o jediný zdroj problému. Tento článok predstaví niektoré z najčastejších príčin nadmerného hluku v lineárnych aktuátoroch.
Nedokonalosti tolerancií vodiacej skrutky a posuvnej matice
Tento problém sa prejavuje periodickým mechanickým hlukom, ktorý vzniká pri pohybe aktuátora. Hluk je zvyčajne výraznejší pri veľkých zaťaženiach, čo sa pripisuje tomu, že vodiaca skrutka a matica do seba správne nezapadajú. Ak je vodiaca skrutka s maticou príliš voľná, môžu pri pohybe motora vznikať vibrácie; naopak, ak sú vodiaca skrutka a matica príliš tesné, v dôsledku trenia sa zvýši hluk a dôjde k poklesu rýchlosti. Nižšie uvádzame dve videá: prvé ukazuje posuvnú maticu a vodiacu skrutku pri normálnej funkcii a druhé demonštruje efekt, keď sú príliš tesné.
Príliš tesná medzera medzi posuvnou maticou a vodiacou skrutkou
Posuvná matica a vodiaca skrutka fungujú normálne
Ak máte podozrenie, že medzera medzi posuvnou maticou a vodiacou skrutkou je príliš malá, dá sa to otestovať rozobratím jednotky a pootočením matice. Pootočenie matice by ju malo roztočiť okolo vodiacej skrutky a posúvať vpred. Ak je odpor nadmerný alebo sa pri otáčaní matice otáča aj samotná vodiaca skrutka, pravdepodobne ide o problém s hlukom, pretože trenie je príliš vysoké. Ide o výrobný problém – buď máte chybnú maticu, alebo poškodenú vodiacu skrutku. Tento problém by mal byť pokrytý zárukou výrobcu, no možno ho vyriešite výmenou posuvnej matice.
Problémy so statorom motora
Motor je uložený medzi dvoma ložiskami. Ak sú ložiská vo svojich puzdrách voľné, pohyb motora spôsobuje vibrácie. Tieto vibrácie môžu viesť k väčšiemu hluku v prevodovke v dôsledku rozstupu ozubenia rotora alebo ku kvíleniu priamo v motore. Voľné ložiská môžu dokonca spôsobiť problémy s nadmerným prúdom, ak uviaznu v polohe, ktorá núti motor kompenzovať dodatočný krútiaci moment. Nasledujúci obrázok zobrazuje ložisko prilepené na hriadeli rotora namiesto toho, aby pevne sedelo vo svojom puzdre.
Nasledujúce dve videá zobrazujú, že posuvnú maticu je pri normálnej prevádzke ľahké otáčať; druhé video ukazuje, keď je tento mechanizmus po prechode na nevyhovujúci stator ťažšie ovládateľný.
Normálna prevádzka – posuvná matica sa ľahko otáča
Po prechode na nevyhovujúci stator je posuvnú maticu ťažšie otáčať
Na definitívne overenie tohto prípadu môžete podľa druhého videa manuálne otáčať vodiacu skrutku. Otáčanie vodiacej skrutky spôsobí pohyb rotora a ideálne by ložiská mali umožniť jeho voľný pohyb. Ak je však problém s nadmerným opotrebením ložísk alebo s ich nevyrovnaním, vodiacu skrutku bude ťažké otáčať. Tento problém možno vyriešiť vložením ložísk späť do ich puzdier a uistením sa, že sú úplne dosadnuté. Pravdepodobne sa však opäť vráti, preto je najlepšie ložiská úplne vymeniť. Niekedy sa tento problém môže objaviť aj jednoducho preto, že aktuátor starne, takže môže byť najlepšie vymeniť celý aktuátor.
Hluk v prevodovke: rozstup zubov a zarovnanie hriadeľa
Ak ozubené kolesá v prevodovke nemajú správny kontakt, môžu spôsobovať nadmerný hluk. Toto je pravdepodobne najčastejšia príčina nadmerného hluku kovových ozubených kolies. Pri normálnej prevádzke by sa ozubené kolesá mali s primeraným mazivom do seba hladko zasúvať. Ak sú kolesá príliš blízko, vzniká nadmerné trenie a môžu sa zadierať alebo o seba šúchať. Hoci by to viedlo k oveľa tichšej a plynulejšej prevádzke, zároveň by to spôsobovalo opotrebovanie kolies a potenciálne viaznutie ozubenia.
Alternatívne môže byť vzdialenosť medzi kolesami príliš veľká. V takom prípade bude vôľa vytvárať veľa hluku a prevádzka nebude plynulá. Úroveň hluku je mimoriadne citlivá na vzdialenosť medzi kolesami, čo nám ponecháva pomerne malý priestor na chybu.
Ukážka/ilustrácia citlivosti na rozstup ozubených kolies
Požiadavky na rozstup ozubenia môžu byť porušené v dôsledku výrobných tolerancií kolies – obe do seba zapadajúce kolesá môžu byť na dolnej hranici spektra a nezapadnú správne. Je tiež možné, že z rôznych dôvodov je samotný rotor mierne naklonený, čo by ovplyvnilo medzeru medzi kolesami.
Problém môžete vyriešiť kúpou novej sady náhradných kolies. Je tiež možné skontrolovať ložiská na rotore – ak sú nevyrovnané, medzera medzi kolesami môže byť väčšia. Ak je zdrojom hluku rozstup ozubenia, ide pravdepodobne o výrobný problém. V takom prípade skontrolujte, či je hluk mimo špecifikácie, a ak áno – aktuátor vymeňte.
Nedostatok maziva v prevodovke
Mazanie prevodov v uzavretej prevodovke s relatívne nízkou rýchlosťou, ako je v aktuátore, sa zvyčajne robí tukom namiesto oleja. Ak je na kolesách málo maziva, mechanické trenie bude príliš veľké a kolesá nielenže budú produkovať viac hluku, ale aj sa oveľa rýchlejšie opotrebujú. Nedostatok maziva je výrobný problém – vo vnútri prevodovky by ho malo byť všeobecne dosť na celú životnosť aktuátora. Nedostatočné mazanie v prevodovke spôsobí tiež vibrácie a môže viesť k prehrievaniu kolies.
Našťastie ide o problém, ktorý sa dá ľahko vyriešiť. Môžete pridať mazivo na kolesá, aby ste problém odstránili, alebo prípadne rovnomernejšie a efektívnejšie rozložiť už prítomné mazivo vo vnútri prevodovky. Ak z nejakého dôvodu nie je k dispozícii žiadne mazivo, spýtajte sa výrobcu, aké mazivo použiť, a problém odstráňte.
Záver
Lineárne aktuátory sa zvyčajne volia ako tichšia alternatíva k hydraulickým a pneumatickým aktuátorom. Aj tak však môžu byť elektrické aktuátory z viacerých dôvodov pomerne hlučné, pričom tie najčastejšie sú uvedené vyššie. Je dôležité všímať si hluk vychádzajúci z aktuátorov počas prevádzky, pretože môže signalizovať chybný aktuátor a poukazovať na vážny výrobný problém. Takéto skoré kroky vám môžu ušetriť čas pri diagnostike v budúcnosti. Žiaľ, vo väčšine prípadov sa nadmerný hluk nedá odstrániť bez výmeny poškodených dielov alebo dokonca celého aktuátora.
Ak je zvuk vášho lineárneho aktuátora nepravidelný a spôsobuje nadmerný hluk, je rozumné preskúmať a opraviť/vymeniť poškodené komponenty. Prípadne nás kontaktujte a naši inžinieri vám radi pomôžu tento problém vyriešiť.