Bir lineer aktüatör seçmenin en önemli adımlarından biri, uygun kuvvet değerini belirlemektir. Uygulamanın bir yükü dikey olarak kaldırmasını gerektirdiği durumlarda bu oldukça basittir; zira kaldırılan yükün ağırlığı, aktüatörden istenen kuvvetle aynıdır. Kapaklar, zemin kapakları ve pencerelerde yaygın olarak görülen menteşeli bir uygulama söz konusu olduğunda durum daha zorludur.
Bu yazıda, temel kuvvet kavramlarını göstermek için örnek bir zemin kapağı uygulaması kullanacağım. Amaç, aktüatörün montaj pozisyonunun, aktüatörden gerçekte istenen kuvvet üzerindeki etkilerini görsel olarak vurgulamaktır. Böylece aktüatörünüzü mümkün olan en verimli şekilde monte edebilir veya daha az verimli montaj pozisyonları için daha yüksek kuvvetli bir aktüatör seçmeyi değerlendirebilirsiniz.
Zemin Kapağının Ağırlığı
Örnek zemin kapağı uygulamamızda, yük kapının kendisidir. Kapının simetrik bir cisim olduğunu varsayarsak, kütle merkezi tam ortasında olacaktır. Yerçekimi kuvveti de burada etki eder. Kapının açılması için bu kuvvetin üstesinden gelinmelidir.
Yerçekimi Kuvvetinin Açısı
Kapının altında olduğunuzu ve onu yukarı itmeniz gerektiğini hayal edin. Kapı tamamen kapalıyken en fazla kuvvet gerektirdiğini göreceksiniz. Açıldıkça, ihtiyaç duyulan kuvvet kademeli olarak azalır; tamamen açıldığında ise yukarıda tutmak için neredeyse hiç kuvvet gerekmez.
Bunun nedeni, aşağıdaki diyagramda görüldüğü gibi, kapı üzerindeki yerçekimi kuvvetinin iki bileşene ayrılmasıdır. Okların boyutlarının, diğer kuvvetlere göre gereken kuvveti temsil ettiğine dikkat edin.
Bu senaryoda, elinizle uyguladığınız kuvvet yalnızca kapıya dik olan kuvveti karşılamalıdır; bu da sarı oklarla gösterilmiştir. Bu kuvvet, kapı tamamen kapalıyken yerçekimi kuvvetine eşittir ve kapı tamamen açıldığında sıfıra iner. Bir lineer aktüatör kurarken de durum aynıdır. Yani bu uygulamada en büyük kuvvet, kapı tamamen kapalıyken gereklidir.
Zemin Kapağında Kuvvetin Uygulandığı Nokta
Yukarıdaki diyagramda, sarı oklar, kapıya o noktadan basıldığında kapıyı hareket ettirmek için gereken kuvvetleri gösterir. Bu uygulamada kapı bir kaldıraç gibi davranır. Bunun anlamı şudur: Yerçekimi kuvvetinin uygulandığı noktaya kıyasla menteşeden daha uzağa kuvvet uygularsanız, daha az kuvvete ihtiyaç duyarsınız.
Aktüatör Kuvvetinin Açısı
Daha önce, kapıyı açmak için gereken kuvvetin kapının açısına bağlı olarak nasıl değiştiğini tartışmıştık. Aynı kavram aktüatörün açısı için de geçerlidir. Aktüatörün uyguladığı kuvvet, yukarıdaki diyagramda görüldüğü gibi iki bileşene ayrılır.
Aktüatöre dik olan kuvvet (sarı) kapıyı hareket ettiren tek bileşendir. Aktüatör kapıya paralel olduğunda, büyük bir kuvvet uygulanmasına rağmen kapı açılmaz. Öte yandan, aktüatör kapıya dik olduğunda, kapıyı açmak için uygulanan kuvvetin %100’ünden yararlanılabilir. Özetle, kapıya paralel olan tüm kuvvetler boşa gider.
Sonuç olarak, montaj açısından en verimli pozisyon, aktüatörün kapının en ucuna (kaldıraç etkisini maksimize eder) ve kapıya dik olacak şekilde (kapıya aktarılan aktüatör kuvvetini maksimize eder) bağlanmasıdır.
Ayrıca kapıyı istenen yüksekliğe açmak için gerekli aktüatörün hareket uzunluğunu da dikkate almak gerekir. Aktüatör menteşeye daha yakın monte edilirse (daha fazla kuvvet gerektirir), çok daha kısa bir hareket yeterli olacaktır. Bu durumda, kuvvet verimliliği ile alan verimliliği arasında bir denge söz konusudur.
Uygulamanız için en ideal lineer aktüatörü seçme yolculuğunuzda bu makalenin faydalı olduğunu umuyorum. Bizi aramanızı ve 1-800-676-6123 numaralı telefondan yardımsever mühendislerimizle konuşmanızı teşvik ediyoruz.
