Руководство по электрическим линейным приводам

Введение

 

Когда какое-либо устройство толкает, тянет, поднимает, опускает, позиционирует или вращает груз, чаще всего используется электрический линейный привод. Электрические приводы во всех типах оборудования обеспечивают надежное и точное перемещение. Преимущество этих приводов перед гидравлическими или пневматическими состоит в том, что отсутствуют риски утечки масла, не требуется техническое обслуживание и обеспечивается длительный срок службы.

 

В последние годы потребность в автоматизации растет экспоненциально. Везде, где утверждается современность, появляется автоматизированная регулировка оборудования. Практически всегда, куда бы вы ни посмотрели, вы сможете найти хотя бы один из трех типов электрических приводов (электрический линейный привод, подъемная колонна, мотор-редуктор), работающих в бесконечном множестве вариантов применения.

 

Более 15 лет TiMOTION производит и поставляет системы электрических линейных приводов для производителей промышленного, медицинского и домашнего оборудования. Наша цель? Предложить индивидуальное решение.  

 

TiMOTION предлагает широкий ассортимент электрических приводов и сопутствующих устройств с весьма специфическими характеристиками.  Поэтому наши международные команды тщательно изучают каждый проект, чтобы понять потребности и предложить идеальную комбинацию продуктов для каждого варианта применения.

 

Процесс выбора имеет решающее значение для проектирования качественной системы электрического привода в каждом проекте. Будучи вашим партнером, компания TiMOTION обеспечит сопровождение этого процесса, чтобы вы могли сделать правильный выбор. Мы подготовили данное руководство, стремясь предоставить вам необходимую информацию. В нем вы шаг за шагом узнаете все, что необходимо для успешного начала проекта и выбора оптимального решения для вашего оборудования.

 

Содержание
	Глава 1. Что такое линейный электропривод и как его выбрать?
	Глава 2. Сравнение различных типов приводов
	Глава 3. Компоненты электрического линейного привода
	Глава 4. Опции безопасности для электрического линейного привода
	Глава 5. Характеристики нагрузки и скорости электрического линейного привода
	Глава 6. Степень защиты оболочки IP
	Глава 7. Линейные электроприводы и датчики положения

 

 

Глава 1. Что такое линейный электропривод и как его выбрать?

 

В первой части мы рассмотрим, что такое линейный привод, какие существуют типы электроприводов и как их следует выбирать в соответствии с заданными требованиями.

 

Что такое линейный электропривод?

Электрический привод представляет собой устройство, которое преобразует вращательное движение двигателя в линейное. Электрический привод можно интегрировать в любое оборудование для толкания, вытягивания, подъема, опускания, позиционирования или поворота груза. Линейное движение создается комбинацией вращения двигателя, ходового винта и гайки. Двигатель приводит в движение ходовой винт, который вращается по часовой стрелке или против нее, и заставляет гайку (принудительно) перемещаться по винту, создавая толкающее или тянущее усилие.

Электрические линейные приводы надежнее гидравлических и пневматических, поскольку не требуют обслуживания. Кроме того, они более точны и упрощают обратную связь по положению.

 

Типы электроприводов

TiMOTION разрабатывает и производит электрические линейные приводы различных типов. Они настраиваются в соответствии с потребностями заказчика и областью применения.

 

Параллельные электроприводы

Двигатель расположен параллельно ходовому винту. Параллельные электроприводы, как правило, приводятся в движение цилиндрическими зубчатыми передачами с большим выбором передаточных отношений. Эти приводы позволяют работать в большем диапазоне нагрузок и скоростей, но более шумные, чем приводы, оснащенные передачами с червячной передачей. Вот примеры параллельных приводов TiMOTION: MA2, MA5, TA2P, TA29, TA16 и VN1.

 

 

Электроприводы, расположенные под прямым углом, или Г-образные электроприводы

Двигатель расположен перпендикулярно ходовому винту. Г-образные электроприводы обычно приводятся в движение червячными передачами. У этих приводов меньший выбор передаточных отношений, чем у прямозубых зубчатых передач, поэтому они считаются менее эффективными, но более тихими, и характеризуются повышенным усилием самоторможения. Вот примеры приводов TiMOTION, расположенных под прямым углом: TA42, TA23, TA31, TA37.

 

 

Соосные электроприводы

Двигатель расположен на одной оси с ходовым винтом. Поэтому соосные электроприводы характеризуются бóльшим установочным размером. Обычно они приводятся в движение планетарным редуктором и специально разрабатываются для работы в условиях ограниченного пространства. Однако уровень шума соосных приводов выше. Вот примеры соосных приводов TiMOTION: JP3 и JP4.

 

 

Мотор-редукторы

Мотор-редукторы позволяют создавать универсальные системы с использованием одного или нескольких ходовых винтов. Компактные электрические мотор-редукторы обычно имеют червячную передачу и являются идеальным выбором для механической синхронизации. Вот примеры мотор-редукторов TiMOTION: TGM1, TGM2, TGM3, TGM4, TGM5 и TGM7.

 

 

Сдвоенные двигатели

Сдвоенные двигатели обеспечивают независимое или синхронное перемещение в двух направлениях. Обычно в таких двигателях используют червячную передачу, что обеспечивает более тихое перемещение. Примером может служить сдвоенный двигатель TiMOTION TT1.

 

 

Ползунковые электроприводы

Ползунковые электроприводы позволяют осуществлять линейное перемещение без использования внешнего цилиндра. Переднее крепление соединено с приводной гайкой, которая перемещается по ходовому винту. Примером ползункового электрического привода может служить TA5P.

 

 

Электрические колонны с регулируемой высотой

TiMOTION производит подъемные колонны для применения в промышленности, медицине и эргономичных устройствах. Такие колонны позволяют перемещать большие грузы вертикально и при этом хорошо сохраняют устойчивость. Наши промышленные и медицинские колонны используют в конструкциях медицинских и бариатрических кроватей, а также производственных рабочих мест, регулируемых по высоте. Колонны обеспечивают безопасность и комфорт пользователей. Вот примеры электрических колонн TiMOTION для использования в промышленности и медицине: TL3, TL17, TL27, TL10H, TL18AC.

 

TiMOTION также предлагает ряд эргономичных приводов для колонн по стандарту BIFMA для рабочих столов с регулируемой высотой. Предлагаются колонны различных цветов, форм и положений, а также конструкции в двух- или трехсекционном исполнении. Примеры эргономичных колонн TiMOTION для рабочих столов, регулируемых по высоте: TL4, TL5, TL7, TL9, TL13, TL14 и TL15.

 

 

Как выбрать электропривод, подходящий для конкретной области применения?

Надлежащий выбор электропривода очень важен для любого успешного проекта автоматизации. Существует множество моделей приводов с параллельным, Г-образным и соосным расположением двигателей. Такие модели могут использоваться во многих областях.

 

Специфические требования предполагают создание уникального проектного решения. Чтобы правильно выбрать привод, необходимо учитывать область применения и соответствующие технические ограничения: по скорости, нагрузке, продолжительности включения, доступному пространству и рабочей среде.

 

Определение нагрузки

Прилагаемая нагрузка является ключевым фактором при выборе привода и определяет параметры его компонентов (двигателя, приводной гайки, ходовых винтов, шестерен, шарикоподшипников и т. д.). Важно определить, в каком направлении должен перемещаться привод (должен ли он тянуть, толкать, двигаться вертикально или горизонтально) и какой должна быть длина хода штока. Нагрузка также будет зависеть от диаметра цилиндра и штока привода. Все эти факторы влияют на допустимую нагрузку привода и его прочность.

 

Определение скорости

Скорость является основополагающим критерием при выборе привода. Не все механизмы или материалы выдерживают работу на высоких скоростях. Высокая скорость при повышенной нагрузке может привести к преждевременному износу привода и повлиять на срок его службы. Поэтому для защиты каждого устройства от повреждений устанавливают предельные скорость и нагрузку, которые нельзя превышать. Скорость зависит в том числе от шага резьбы ходового винта и характеристик двигателя.

 

Определение продолжительности включения

Продолжительность включения, характеризующая соотношение между временем работы устройства и временем его простоя, существенно отличается для различных областей применения. Продолжительность включения является определяющим фактором при выборе привода, а также материалов и механизмов для его изготовления. За счет этого обеспечивается оптимальный срок службы оборудования и ограничивается скорость износа механических деталей или возможный перегрев. Электроприводы с параллельным расположением двигателя, например приводы с цилиндрической зубчатой передачей, выдерживают более высокую продолжительность включения и большее количество циклов работы.

 

Определение свободного пространства

Выбор привода учитывает также наличие свободного пространства в системе. Помимо нагрузки, длины хода и скорости, важно рассмотреть вопрос о том, будет ли привод работать в ограниченном пространстве, существуют ли ограничения по размеру и требования, которые необходимо учитывать при интеграции в данной области применения. Например, благодаря расположению двигателя по оси ходового винта, соосные электроприводы оказываются более компактными и поэтому идеально подходят для установки в ограниченном пространстве. Размеры привода зависят от его конфигурации (соосное, Г-образное или параллельное расположение двигателя).

 

Определение рабочей среды

Окружающая среда, в которой будет работать оборудование, является одним из важнейших параметров при выборе надлежащего электропривода. Оборудование будет работать в помещении или на открытом воздухе? Будет ли оно подвержено воздействию пыли, твердых загрязняющих веществ или влаги? Будет ли привод подвергаться интенсивной очистке с использованием моющих средств или же мойке под высоким давлением? Используемые материалы и обеспечиваемые степени защиты (IP) будут различаться в зависимости от требований к рабочей среде. Требуется ли бесшумная работа? Г-образные электроприводы, благодаря пластиковым червячным передачам, обеспечивают более тихий ход, который идеально подходит для медицинского или бытового оборудования.

 

Выбор типа электропривода зависит от многих параметров. Важно выбрать линейный привод, который будет соответствовать требованиям для данной области применения.

Каждая область применения подразумевает перечень требований, которые являются существенными при выборе соответствующего электропривода. Однако бюджет заказа также учитывается при проектировании. Чтобы подобрать наиболее подходящее устройство, необходимо оценить все указанные параметры.

 

Глава 2. Сравнение различных типов приводов

Существует 3 типа приводов: пневматические, гидравлические и электрические — и множество расхожих стереотипов в отношении них. Хотя для определенных областей применения может быть предложен конкретный тип привода, технический прогресс и инновации позволили добиться большей взаимозаменяемости, обеспечив разнообразие вариантов для вашего проекта.

 

Но сначала необходимо понять, как работает каждая из этих систем, чтобы сделать выбор, в наибольшей мере соответствующий вашим потребностям.

 

Три типа приводов 

 

Пневматические линейные приводы

Привод пневматического типа преобразует энергию сжатого воздуха в механическую (движение). Этот механизм состоит из поршня, движущегося на металлическом стержне внутри цилиндра, разделяемого на два полых пространства, которые называются камерами. Сжатый воздух, поступающий в одну из камер, толкает поршень, что заставляет воздух во второй камере выходить из нее. Такая передача энергии обеспечивает перемещение пневматического привода.

 

Гидравлические линейные приводы

Подобно пневматическим приводам гидравлические линейные приводы работают за счет сжатия жидкости (обычно масла), нагнетаемой насосом внутрь цилиндра. Используется тот же принцип: давление, создаваемое жидкостью, обеспечивает линейное перемещение штока вдоль оси поршня.

Гидравлические линейные приводы могут выдерживать очень высокие нагрузки и обеспечивают большую длину хода, но такие приводы нельзя запрограммировать.

 

Электрические линейные приводы

Компактные и программируемые, электрические линейные приводы обеспечивают высокое усилие, точность и скорость с управляемым ускорением и торможением. Электрические приводы преобразуют вращательное усилие двигателя (электрическую энергию) в линейное движение. Приводимый в действие двигателем ходовой винт своим вращательным движением поступательно перемещает гайку и тем самым создает толкающее или тянущее усилие для движения нагружающего компонента. Электрические линейные приводы являются достойной альтернативой пневматическим или гидравлическим приводам. Это обусловлено отсутствием риска утечки воздуха или масла и неудобств, связанных с использованием трубопроводов и компрессоров. Такие приводы надежны и не требуют регулярного обслуживания в отличие от своих аналогов.

 

Преимущества и недостатки

Каждый тип привода имеет свои специфические характеристики, которые важно изучить для выбора наиболее подходящего типа линейного привода для вашего проекта.

 

Характеристики	Пневматический привод	Гидравлический привод	Электрический привод
Система	Простая	Умеренно сложная	Точная система управления. Комплексное управление множеством различных устройств.
Мощность	Высокая	Очень высокая	Высокая
Управление	Простые клапаны	Требуется вмешательство пользователя	Электрическое управление; гибкость управления обеспечивается с помощью электронного блока управления
Точность позиционирования	Сложность обеспечения точного положения	Позиционирование посередине длины хода требует дополнительных компонентов и вмешательства пользователя	Возможно управление позиционированием и скоростью, что позволяет обеспечить синхронизацию
Скорость	Очень быстрая	Умеренно быстрая	Умеренно быстрая
Возможная нагрузка	Высокая	Очень высокая	Можно повышать в зависимости от скорости и желаемого позиционирования
Срок службы	Умеренный	Большой	Большой
Ускорение	Очень большое	Очень большое	Умеренное
Устойчивость к ударным нагрузкам	Способна выдерживать ударные нагрузки	Взрывозащищенность, устойчивость к ударным нагрузкам и искробезопасность	Ограниченная способность выдерживать ударные нагрузки
Окружающая среда	Повышенный уровень шума	Утечки и утилизация гидравлических жидкостей	Минимальное воздействие
Компоненты	Компрессор, шланги, электрическая часть	Насос, трубопроводы, электрическая часть	Только электрическая часть
КПД	Низкий	Низкий	Высокий
Надежность	Отличная	Хорошая	Хорошая
Объем работ по техобслуживанию	Высокий	Высокий	Практически не требуется
Стоимость приобретения	Низкая	Высокая	Высокая
Эксплуатационные расходы	Умеренные	Высокие	Низкие
Расходы на техобслуживание	Низкие	Высокие	Низкие

 

Определив основные характеристики своего проекта с самого начала, вы сможете исключить линейные приводы, которые не могут им соответствовать. Затем будет достаточно оценить общую стоимость возможной системы линейного перемещения, в том числе первоначальные инвестиции, затраты на эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт, а также оценить потенциальные риски, связанные с каждым типом системы. Потом выполните сравнение и выберите варианты, представляющие наибольший интерес для проекта. 

 

Глава 3. Компоненты электрического линейного привода

 

Существует множество электрических приводов разной формы, размеров и мощности. Благодаря вертикальной интеграции компания TiMOTION разрабатывает, производит и изготавливает на заказ все компоненты своих электрических приводов в соответствии с требованиями клиентов и сферой применения.

Для реализации инновационных решений, приспособленных к вашим условиям, важно понимать принцип работы электрического привода и его компонентов.

 

 

A. Переднее/заднее крепление

Крепление представляет собой U-образную металлическую проушину с отверстиями, через которые пропускают крепеж: штифт или болт. Фиксация с использованием U-образных проушин спереди или сзади привода обеспечивает его установку на оборудовании. Крепления TiMOTION бывают круглыми, U-образными (с пазом) или с отверстием в штоке. TiMOTION разрабатывает и приспосабливает U-образные проушины для каждого варианта применения.

 

B. Внешний цилиндр

Этот алюминиевый цилиндр из экструдированного алюминия, также называемый защитным цилиндром, закрывает снаружи все устройство и находящиеся внутри компоненты электрического привода.

 

C. Внутренний шток

Внутренний шток, также называемый выдвижным, ходовым, приводным или поршнем, обычно изготавливают из алюминия или нержавеющей стали. Во втянутом состоянии во внутреннем штоке находится ходовой винт. Шток прикреплен к гайке с резьбой и выдвигается или втягивается по мере перемещения гайки по ходовому винту.

 

D. Ходовой винт

Ходовой винт, также называемый вращающимся или подъемным винтом, представляет собой длинный прямой стержень, который вращается внутри привода. При вращении ходового винта гайка движется вдоль него и за счет этого внутренний шток выдвигается или втягивается, что обеспечивает линейное перемещение.

 

E. Аварийный ограничитель

Расположенный на конце ходового винта аварийный ограничитель предназначен для предотвращения чрезмерного выдвижения внутреннего штока.

 

F. Уплотнение

Уплотнение представляет собой закрепленный на торце внешнего цилиндра герметичный компонент, который предотвращает попадание твердых частиц и жидкостей внутрь цилиндра. Уплотнение обеспечивает хорошую герметичность пространства между внутренним штоком и внешним цилиндром и определяет степень защиты оболочки (IP) электрического линейного привода. Электрические линейные приводы TiMOTION могут иметь степень защиты корпуса IP42, IP66, IP68 и IP69K.

 

G. Гайка

Гайка с трапецеидальной резьбой или шарико-винтовой парой крепится к внутреннему штоку и перемещается по ходовому винту, заставляя внутренний шток выдвигаться или втягиваться. Гайку изготавливают из металла или пластика и иногда снабжают шпонкой для предотвращения вращения внутреннего штока.

 

H. Конечные выключатели

Конечные выключатели контролируют положение внутреннего штока при его полном выдвижении или втягивании и посылают соответствующий сигнал и/или отключают питание двигателя. Эти выключатели предотвращают чрезмерное выдвижение или втягивание штока электрического привода.

 

I. Шестерни

Шестерня, изготавливаемая из стали или пластика, вводится в зацепление с другими шестернями, которое изменяет соотношение скорости приводного механизма (например, двигателя автомобиля) и скорости приводимых в движение компонентов (например, колес автомобиля). Шестерня, непосредственно связанная с двигателем, называется приводной шестерней. TiMOTION предлагает различные варианты шестерен в зависимости от типа оборудования (червячные передачи или прямозубые шестерни).

 

J. Кожух двигателя

Кожух двигателя, в котором размещаются все внутренние компоненты мотор-редуктора, защищает его от повреждений. Кожух двигателя TiMOTION обычно изготавливают из высококачественного пластика, за исключением моделей промышленного назначения, в которых для кожуха используется экструдированный алюминий.

 

K. Двигатель постоянного тока

Двигатель постоянного тока обеспечивает всю мощность, необходимую для работы электрического привода. Существует несколько типов двигателей постоянного тока, но TiMOTION использует щеточные двигатели, состоящие из следующих компонентов.

 

Статор

Эта наружная часть двигателя является неподвижной и состоит из кожуха двигателя, двух неподвижных магнитов и фланцев двигателя. Статор создает постоянное магнитное поле вокруг ротора.

 

Ротор

Ротор, также называемый якорем, является внутренней частью двигателя. Эта деталь является подвижной (она вращается) и состоит в основном из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, вала двигателя, коллектора и медных обмоток.

 

Щеточно-коллекторный узел

Щеточно-коллекторный узел состоит из пары пластин на валу двигателя. Эти пластины обеспечивают два соединения с обмоткой электромагнита. Щеточно-коллекторный узел используется для изменения полярности в двигателе и позволяет ему работать без потери крутящего момента.

 

Угольные щетки

В угольных щетках используют трение скольжения для передачи электрического тока от статора к ротору двигателя.

 

Вал двигателя

Вал двигателя соединяется с редуктором.

Примечание. TiMOTION также производит двигатели переменного тока. Этот тип двигателя предлагается, например, для промышленного электрического привода MA1.

 

Глава 4. Опции безопасности для электрического линейного привода

В компании TiMOTION считают, что качество и безопасность идут рука об руку с дизайном и функциональностью. Мы являемся вертикально интегрированным производителем электрических приводов и можем индивидуализировать их характеристики в соответствии с потребностями наших клиентов.

С учетом среды, в которой будет работать электрический привод, и воздействующих факторов важно усилить его стабильность и устойчивость.

Вот несколько вариантов, которые следует рассмотреть при создании проекта.

 

Устройство механического расцепления при перегрузке (предохранительная муфта)

Устройство механического расцепления при перегрузке представляет собой встроенное устройство, которое срабатывает, когда электрический привод достигает заданного предела нагрузки. Устройство механического расцепления отсоединяет двигатель от приводной шестерни и защищает электрический привод от возможного повреждения из-за перегрузки, а затем снова осуществляет соединение.

 

Позистор

Позистор (терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления) по сути действует как предохранитель, который отключает питание двигателя в случае перегрева или отказа. Наши электродвигатели могут иметь опцию сертификации UL, которая предусматривает наличие позистора. 

Компания Underwriter Laboratories (UL) более ста лет является мировым лидером в области безопасности продукции и сертификации на соответствие стандартам и требованиям национальной безопасности. Компания TiMOTION гарантирует, что ее продукция проходит соответствующие внешние испытания для получения сертификата UL.

 

Предохранительная гайка

Предохранительная гайка представляет собой приводную гайку с трапецеидальной резьбой, со стальной шайбой внутри, которая используется для удержания нагрузки в случае выхода из строя гайки. Предохранительная гайка рекомендуется, например, для нагрузок свыше 6 000 Н. Электрические приводы TiMOTION могут быть оснащены этой опцией для повышения прочности и надежности.

 

Функция только прямого хода

Стандартная приводная гайка, в отличие от гайки «только прямого хода», имеет резьбу для накручивания на внутренний шток. Функция «только прямого хода» предотвращает зажимание или раздавливание постороннего предмета, попавшегося на пути оборудования и тем самым защищает оборудование и его электрическую часть от поломки, которая может быть вызвана принудительным втягиванием.

 

Эта функция особенно полезна для кресел с подставкой для ног. Если под подставку для ног случайно попадёт какой-либо предмет, то подставка не будет двигаться, если она упрётся в данный предмет.

 

Такая возможность предусмотрена в следующих электрических линейных приводах, специально разработанных для оборудования, создающего комфорт, или для медицинского оборудования: TA5P, TA6, TA14, TA31, TA38M, TA16, TA23, TA42, TA43.

 

Устройство быстрого механического расцепления

Устройство быстрого механического расцепления состоит из рукоятки или троса, которые позволяют вручную рассоединить детали привода для быстрого возврата оборудования в распрямленное положение в случае экстренной ситуации. Эта функция особенно часто используется в медицинском оборудовании, например в больничных кроватях, чтобы обеспечить быстрый возврат спинки кровати в горизонтальное положение для проведения экстренной сердечно-легочной реанимации (СЛР). 

Данная опция предусмотрена в следующих электрических приводах, сертифицированных для применения в медицинском оборудовании: TA31QR, TA15.

 

 

Устройство ручного расцепления

Устройство ручного расцепления позволяет отсоединить внутренний шток от переднего крепления (U-образной проушины) и обеспечить свободное вращение штока. Устройство ручного расцепления позволяет без использования двигателя втягивать электрический привод и вручную возвращать его в исходное положение. Эта функция особенно подходит для медицинских подъемных систем, поскольку позволяет вручную опускать пациента в горизонтальное положение, например в случае поломки устройства.

Такую опцию можно встретить в следующих электрических линейных приводах, используемых в медицинской технике: TA23, TA36, TA37.

 

 

Ручной привод

Ручной привод — это устройство безопасности, разработанное в первую очередь для медицинского сектора. Оно позволяет медицинскому работнику вручную изменять положение кровати, например в экстренных случаях или при отключении электроэнергии. Эта опция настраивается в соответствии с особенностями применения, в частности, она предусмотрена в электрическом приводе медицинского назначения TA10, а также в электрических приводах промышленного назначения MA1 и MA2 для особых промышленных применений.

 

 

Тормоз ходового винта

Тормоз ходового винта устанавливается на шестерню ходового винта. Это односторонний тормоз, который автоматически срабатывает при вращении вала двигателя в определённую сторону и отпускается, если двигатель начинает вращаться в обратном направлении.

 

Тормоз двигателя

Тормоз двигателя устанавливается сверху или снизу вала двигателя. Тормоз двигателя повышает долговечность электрического привода, усиливая его самоблокировку. В целях обеспечения качества большинство электрических приводов TiMOTION в стандартной комплектации оснащены тормозом двигателя.

 

 

Электромеханический тормоз

Электромеханический тормоз устанавливается на валу двигателя. Такой тормоз замедляет или останавливает двигатель, оказывая механическое сопротивление вращению ходового винта и приводится электромагнитной катушкой. Эта опция безопасности доступна на электрическом линейном приводе MA1.

 

Механический тормоз

Механический тормоз может быть добавлен для повышения устойчивости электрического привода, когда обратная нагрузка может быть достаточно высока.

 

Глава 5. Характеристики нагрузки и скорости электрического линейного привода

 

При разработке нового проекта для вашей компании необходимо учитывать множество характеристик, чтобы выбрать решение, идеально подходящее для электрического линейного перемещения.

 

Задавая индивидуальные параметры, такие как характеристики ходового винта, количество оборотов двигателя в минуту (об/мин), передаточное отношение и скорость электрического привода, компания TiMOTION подбирает привод с возможными нагрузками и скоростями в соответствии с вашими потребностями.

 

Различные типы ходовых винтов

Тип выбранного ходового винта частично определяет скорость электрического привода и его нагрузку. TiMOTION производит электрические линейные приводы с резьбовым ходовым винтом или с шарико-винтовой парой. Используется три типа резьбы: прямоугольная, трапецеидальная и треугольная. 

 

Резьбовой ходовой винт

TiMOTION изготавливает винт с трапецеидальной резьбой (используется с трапецеидальной гайкой). Трапецеидальная резьба выдерживает большую нагрузку, но не позволяет работать так же быстро, как шарико-винтовая пара, из-за повышенного трения между гайкой и резьбой винта. Резьбовой винт может быть использован во всех электрических приводах TiMOTION, например в TA2, TA4, TA6, TA23.

 

Ходовой винт с шарико-винтовой парой

В наших электрических линейных приводах используется и другой тип ходового винта — с шарико-винтовой парой. Это относится к MA1. Шарико-винтовая пара создает меньшее трение, чем трапецеидальная резьба, и вращение шариков гайки по круговой траектории вокруг винта оказывается лучше, чем скольжение в трапецеидальной резьбе. Следовательно, шарико-винтовая пара позволяет использовать более высокие скорости. Однако шарико-винтовой механизм исключает преимущества самоторможения, и требуется механический тормоз, для того чтобы помочь приводу не втянуться под нагрузкой и удержать шток в заданном положении.

 

Спецификации

Характеристики ходового винта также оказывают значительное влияние на скорость электрического привода и особенно на допустимую нагрузку. Характеристики ходового винта зависят от шага резьбы, хода резьбы и числа заходов.

Шаг резьбы — это расстояние между соседними вершинами профиля резьбы в направлении, параллельном оси резьбы. Ход резьбы — это линейное расстояние, проходимое гайкой за один полный оборот винта. Число заходов резьбы — это количество начальных выступов резьбы на винте.

 

Скорость вращения (об/мин) и передаточное отношение

Еще одним фактором, определяющим скорость и нагрузку электрического привода, являются задаваемая скорость вращения и передаточное отношение зубчатой передачи.

 

Передаточное отношение представляет собой отношение количества оборотов в минуту (об/мин) ведущей шестерни к числу оборотов в минуту ведомой шестерни. Например, если ведущая прямозубая шестерня имеет 12 зубьев, а ведомая шестерня — 24 зуба, то ведомая шестерня в два раза больше ведущей. Чтобы ведомая шестерня сделала один оборот, ведущая шестерня должна повернуться дважды, поэтому передаточное отношение равно 2:1.

 

В зависимости от требуемого соотношения усилия и скорости в зацепление могут быть добавлены дополнительные шестерни. В электрическом линейном приводе связь усилия и скорости описывается следующей формулой: механическая мощность = усилие × скорость.

 

Как это используется? Предположим, что в вашем случае прилагается особенно большая нагрузка. В этом случае TiMOTION может добавить дополнительные шестерни и изменить передаточное отношение, чтобы создать в механизме больший крутящий момент, что в конечном итоге позволит приложить к ходовому винту большее перемещающее усилие.

 

Требуемая механическая мощность

При определении скорости и нагрузки электрического привода также учитывают значение механической мощности, которая потребляется приводимым в действие устройством. Эта мощность измеряется в ваттах. В отношении тока, скорости и нагрузки двигателей постоянного тока следует помнить следующую основную информацию: при увеличении нагрузки ток увеличивается, а скорость имеет тенденцию к снижению (как показано на графиках выше).

 

Помимо этой фундаментальной взаимосвязи, на нагрузку и скорость влияет множество других электромеханических параметров, например тип используемого источника питания или мощность двигателя. При производстве электрических приводов TiMOTION учитывает каждый из этих параметров, чтобы выбрать наиболее подходящее решение для своих клиентов.

 

TiMOTION выпускает трансформаторы, совместимые с нашими электрическими линейными приводами и дающие на выходе 12, 24 и 36 В постоянного тока. Поскольку большинство приводов TiMOTION работает на постоянном токе, наши блоки управления могут преобразовывать переменный ток в постоянный, чтобы клиенты могли подключать свое оборудование к розеткам с напряжением 220 В переменного тока.

 

TiMOTION также может интегрировать в блок управления трансформатор импульсного типа (Switch Mode Power Supply) или тороидальный трансформатор. Трансформаторы импульсного типа можно запитывать от сетей 110 и 220 В переменного тока, что позволяет нашим клиентам подключать свою продукцию к различным розеткам во всех странах мира.

 

Далее приведены сводные таблицы обозначений и коэффициентов пересчета. В первой таблице указаны характеристики напряжения; во второй — коэффициенты пересчета ньютонов (Н) в фунт-силы и килограмм-силы (кгс); в третьей — коэффициенты пересчета миллиметров (мм) в дюймы.

 

Указание величины напряжения

 

12 вольт (пост.)	12В (пост.)	12 В(пост.)
24 вольта (пост.)	24В (пост.)	24 В(пост.)
36 вольт (пост.)	36В (пост.)	36 В(пост.)
48 вольт (пост.)	48В (пост.)	48 В(пост.)
110 вольт (пер.)	110В (пер.)	110 В(пер.)
220 вольт (пер.)	220В (пер.)	220 В(пер.)

 

 

Пересчет единиц силы (Н — фунт-силы — кгс)

 

1 ньютон (Н)	0,22481 фунт-силы
1 ньютон (Н)	0,1 килограмм-силы (кгс)

 

 

 Длина (мм — дюймы)

 

1 миллиметр (мм)

0,03937 дюйма

 

Глава 6. Степень защиты оболочки IP

 

Срок службы электрического линейного привода зависит не только от компонентов (ходового винта, гайки и т. д.), из которых он состоит, но и от уровня защиты от твердых частиц и жидкостей, которые могут попасть в механизмы. TiMOTION гарантирует высокий уровень защиты своей продукции, используя защитное уплотнение вокруг внешних компонентов.

 

Что такое степень защиты оболочки IP?

В зависимости от среды, в которой находится приводимое в действие оборудование, мы подбираем уровень защиты нашей продукции в соответствии с вашими потребностями. Этот уровень рассчитывается на основе степени защиты оболочки (IP). Обозначение IP обычно состоит из двух цифр, которые указывают на уровень защиты устройства.

 

Как расшифровывается степень защиты оболочки IP?

Первая цифра указывает уровень защиты от попадания в устройство твердых частиц, например мусора или пыли. Эта цифра варьируется от 0 (отсутствие защиты) до 6 (высокая степень защиты от пыли).

Вторая цифра указывает уровень защиты от попадания в устройство жидкостей, например воды. Эта цифра варьируется от 0 (отсутствие защиты) до 8 (высокая степень защиты от жидкостей).

 

Защита оболочки повышает срок службы оборудования и обеспечивает соответствие стандартам безопасности для пользователей. TiMOTION подвергает всю свою готовую продукцию предпродажным испытаниям в более жестких условиях, чем условия ее фактического использования, чтобы гарантировать качество и долговечность своей продукции.

Линейные электрические приводы можно индивидуализировать в соответствии с требуемыми степенями защиты IP, наиболее распространенными из которых являются: IP42, IP54, IP66 и IP69K.

 

IP42

Степень защиты оболочки IP42 обычно применяется для оборудования, используемого внутри помещений, где пыль и вода не создают значительных рисков. Такую степень используют, например, в подъемниках телевизоров, диванов, кресел и даже регулируемых кроватей. Это идеальная степень защиты для оборудования, создающего комфорт. Примеры электрических приводов, в том числе для колонн, с такой степенью защиты: TVL3, TA5P, TA6 и TA14.

 

IP54

Степень защиты оболочки IP54 является более универсальной, поскольку обеспечивает более высокий уровень защиты и позволяет электрическому приводу работать в более тяжёлых условиях, например в больнице, стоматологическом кабинете или на складе. Эта степень защиты оболочки доступна в качестве опции для таких электрических приводов, как TA4 и TA23.

 

IP66

Степень защиты оболочки IP66 — это один из наших самых высоких уровней защиты от твердых частиц и жидкостей. В этом случае обеспечивается полная защита от попадания пыли и струй воды под высоким давлением. Это позволяет устройствам работать в особо жестких внешних условиях, например на строительных площадках или в фермерских хозяйствах. IP66 также может представлять интерес для медицинского оборудования, требующего интенсивного ухода с использованием моющих средств для соблюдения строгих гигиенических стандартов (медицинских кроватей, подъемников для пациентов). IP66 предлагается в качестве опции для следующих электрических линейных приводов: TA16, TA23 и TA31.

 

IP67 и 68

Электрические линейные приводы промышленного назначения JP3 и JP4 могут быть оснащены опциями IP67 или IP68. Это самые высокие уровни защиты от жидкостей, предполагающие полную герметизацию устройства. Благодаря классу защиты IP67 устройство можно погружать в жидкость на глубину до одного метра на 30 минут. Степень защиты оболочки IP68 допускает погружение на глубину более 1 метра в течение 1 часа. Такой уровень защиты особенно важен для промышленного применения, например для задвижек, клапанов и других устройств, находящихся в непосредственном контакте с водой. Обратите внимание на то, что только IP67 и IP68 допускают погружение в воду.

 

IP69K

Мы также предлагаем класс защиты IP69K для определенных областей применения. IP69K считается самым высоким уровнем защиты на промышленном рынке. Эта степень защиты оболочки позволяет мыть оборудование под высоким давлением и при высоких температурах. Обратите внимание на то, что устройства со степенью защиты IP69K не погружают в воду. Электрические линейные приводы с IP69K особенно подходят для работы в сельскохозяйственной среде с повышенным содержанием пыли, грязи и химикатов. Эта опция часто используется в наших промышленных электрических приводах MA1, MA2, MA5, JP3 и JP4.

Чтобы узнать больше о степенях защиты оболочки, нажмите здесь!

 

 

Выбор надлежащей системы электрических линейных приводов для ваших условий применения — это процесс, который необходимо внимательно изучить перед покупкой. TiMOTION предлагает множество вариантов индивидуализации и качественное обслуживание клиентов, помогая тем самым создавать идеальные решения.

 

Мы считаем, что, прежде чем перейти к конкретной модели, необходимо ознакомиться с компонентами электрического линейного привода. Сейчас нас будут интересовать различные датчики положения.

 

Оснащенные датчиками положения электрические приводы сообщают блоку управления свое положение во время перемещения. В этом случае электроприводы становятся более эффективными. Датчики положения остаются незаменимыми и настоятельно рекомендуются для самых сложных систем. При синхронизированных движениях такие датчики становятся незаменимыми для обеспечения плавного перемещения, независимо от разницы прилагаемых нагрузок.

 

Эти датчики важны и в других случаях, когда необходимо знать положение перемещающегося привода. Хорошим примером может служить запоминание требуемых положений.

 

В своих системах компания TiMOTION использует 4 основных типа датчиков положения:

• датчики Холла;
• потенциометрические датчики;
• герконовые датчики;
• оптические датчики.

 

Датчики Холла

TiMOTION рекомендует использовать датчики Холла, так как они достаточно малы для использования в самых компактных системах и обеспечивают при этом высокоточный цифровой сигнал. В датчиках используется магнитное поле, которое имеет две основные характеристики: плотность потока и полярность.

Выходной сигнал, генерируемый датчиками Холла, зависит от плотности магнитного поля вокруг системы. Когда магнитное поле превысит некоторый заранее заданный порог, поле можно обнаружить; при этом будет генерироваться так называемое холловское напряжение.

Чаще всего используются высококачественные датчики Холла с увеличенным сроком службы.

 

ПРИМЕЧАНИЕ. Блоки управления TiMOTION предназначены только для получения информации, отправляемой датчиками Холла. Блоки не поддерживают сигналы датчиков другого типа (блоки могут быть рекомендованы для использования только после изучения запроса).

 

Потенциометрические датчики

Потенциометрические датчики широко используются в промышленности. Это тип переменного резистора с тремя клеммами, одна из которых соединена с ползунком, двигающимся по дорожке с высоким электрическим сопротивлением с двумя клеммами на концах. Схема позволяет получить между клеммой, подключенной к ползунку, и одной из двух других клемм напряжение, которое зависит от положения ползунка и напряжения, поданного на резистор.

 

Другими словами, сопротивление определяет положение ползунка. По мере вращения ходового винта изменяется значение сопротивления, и каждое значение сопротивления соответствует определенному положению ползунка датчика.

Потенциометрические датчики отличаются от датчиков Холла тем преимуществом, что положение привода сохраняется даже при отключении питания системы. 

Однако недостаток потенциометрических датчиков состоит в том, что они менее точны, чем датчики Холла, поскольку первые генерируют аналоговый сигнал и подвержены эффекту Джоуля. Однако это не ухудшает считывания общего положения.

 

Герконовые датчики

Герконовые датчики являются магнитными датчиками. Они снабжены электрическим выключателем, который активируется магнитным полем. Датчик представляет собой переключатель с парой контактов на стальных пластинках в герметичной стеклянной колбе. При наличии магнитного поля контакты размыкаются или, наоборот, замыкаются. Выключатель может приводиться в действие электромагнитной катушкой, а затем пластина выключателя возвращается в исходное положение. Герконовый выключатель размыкается или замыкается при вращении ходового винта, вызывающее перемещение штока электропривода.

TiMOTION использует этот тип датчика в системе управления с защитным ключом. Система программируется на отправку сигнала при вынимании ключа. Этот тип датчика может также располагаться непосредственно на наружном цилиндре некоторых приводов. За счет этого длина хода легко регулируется.

 

Оптические датчики

В электроприводах TiMOTION иногда используются оптические датчики. Датчики этого типа преобразуют свет в электронный сигнал. При вращении ходового винта вращается также колесо, экранирующее луч света в направлении оптического приёмника. Датчик посылает сигнал всякий раз, когда обнаруживает, что свет экранирован. Вращение экранирующего колеса позволяет оптическому датчику посылать двадцать пять сигналов за каждый полный оборот.

 

 

Заключение

 

Надеемся, данное руководство помогло вам лучше понять компоненты и функции электрического линейного привода и то, как он интегрируется и работает в системах электрического перемещения. TiMOTION производит электрические линейные приводы уже более 15 лет. Наша вертикальная интеграция позволяет индивидуализировать нашу продукцию с учетом конкретных потребностей наших клиентов.

 

Мы знаем, что надлежащая технология может решить большинство проблем и что электрические линейные приводы постепенно заменяют гидравлические и пневматические системы во многих областях применения.

 

TiMOTION использует свой опыт для поставки высококачественных индивидуализированных компонентов. Для получения дополнительной информации посетите наш веб-сайт или обратитесь в местный офис продаж.