ملخص فني

الحركة الخطية هي مجال من مجالات التحكم في الحركة يشمل العديد من التقنيات بما في ذلك المحركات الخطية، والمشغلات الخطية، والموجهات والمحامل الدوارة الخطية، من بين أمور أخرى.

المحركات الخطية - خيار دقيق

المحركات الخطية التقليدية هي في الأساس محرك دوار بمغناطيس دائم، يتم فرده وفرد أجزائه. وكأن الجزء الثابت والجزء الدوار قد تم قطعهما على طول مستوى شعاعي ثم فردهما لتوفير قوة دفع خطية. عند تزويد الجزء الثابت من المحرك بالطاقة، فإنه يُحدث حركة في الجزء المتحرك الذي يحتوي على مادة موصلة.

تشمل مزايا المحرك الخطي السرعات العالية وأوقات الاستجابة السريعة والدقة العالية والصلابة، ولأنه لا توجد مكونات نقل ميكانيكية، يتم التخلص من رد الفعل العكسي.

من عيوب المحركات الخطية أنها قد تكون أغلى ثمناً من الحلول التقليدية الأخرى. كما أنها تتطلب استجابة أفضل من وحدات التحكم، مثل زيادة عرض النطاق الترددي ومعدلات التحديث. وعادةً لا تستطيع المحركات الخطية توليد قوة مماثلة لبعض الحلول الأخرى، مثل براغي الكرات. ومن المشاكل الأخرى ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن فقد الطاقة (I²R)، مما قد يستدعي مراعاة اعتبارات تبريد خاصة.

يتضمن اختيار أفضل محرك خطي لتطبيق معين عددًا من العوامل بما في ذلك اعتبارات القوة والحرارة، والأحمال على المحامل، واعتبارات المساحة والخلوص.

كانت المحركات الخطية الأولى أسطوانية الشكل. في هذه المحركات، يكون المحرك أسطوانيًا ويتحرك لأعلى ولأسفل على قضيب أسطواني يحتوي على المغناطيسات. أما المحركات الخطية من نوع القناة U، فلها مساران مغناطيسيان متوازيان متقابلان، ويقع المحرك بينهما. ويستند المحرك على المسار المغناطيسي بواسطة نظام محامل. وأخيرًا، هناك المحركات الخطية المسطحة، والتي يمكن أن تكون من ثلاثة أنواع: بدون فتحات وبدون حديد، وبدون فتحات وحديد، وحديد ذو فتحات.

المحركات الخطية - تركيبات متكاملة مع مكونات الحركة التقليدية

تُنتج المحركات الخطية حركة خطية بشكل أساسي. أحيانًا يكون مصدر الحركة الأساسي غير خطي أو دوراني، مثل المحرك. في هذه الحالة، تقوم وسائل ميكانيكية أخرى، كالأحزمة والبكرات والسلاسل أو غيرها من المكونات الميكانيكية، بتحويل الحركة الدورانية إلى حركة خطية. كما تُنتج أنواع أخرى من المحركات الخطية حركة خطية من تلقاء نفسها، مثلاً عن طريق ضغط السوائل (الهيدروليكية أو الهوائية). تشمل المحركات الخطية الشائعة المحركات الميكانيكية والكهروميكانيكية والهيدروليكية والهوائية والكهرضغطية.

يستخدم المحرك الخطي ذو المصدر الدوار عادةً محركًا كهربائيًا لتوفير الطاقة اللازمة لتشغيله. ويمكن لهذا المحرك استخدام لولب رصاصي لتحويل الحركة الدورانية للمحرك إلى حركة خطية مستقيمة.

يعتمد اختيار المحرك الخطي الأنسب للتطبيق على عوامل مثل القدرة المطلوبة، والحجم، ومتطلبات الطاقة. هناك عدة عوامل مهمة يجب مراعاتها عند اختيار المحرك الخطي. أولها تحديد شوط الحركة المطلوب. ثانيًا، ما مقدار القوة المطلوبة من المحرك؟ أي ما وزن الجسم الذي سيحتاج المحرك إلى تحريكه؟ ثالثًا، كيف سيتم تركيب المحرك - أفقيًا أم رأسيًا؟

تُستخدم المحركات الخطية في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية مثل معدات مناولة المواد والروبوتات، بالإضافة إلى تطبيقات المستهلكين اليومية مثل الأجهزة المنزلية وفي معدات الكمبيوتر مثل رؤوس الطابعات والماسحات الضوئية.

أدلة الحركة الخطية الدوارة - لمرونة تصميم الشركات المصنعة للمعدات الأصلية

لا تُعدّ أدلة الدوران الخطية محركات بحد ذاتها، بل هي المكون الميكانيكي الذي يوجه الحركة الخطية، والتي قد تكون عبارة عن سكة أو عمود متصل بنوع من أجهزة التشغيل. تُسهم أدلة الدوران في تطبيقات الحركة الخطية في تقليل الاحتكاك في الآلات. وتُستخدم في مجالات متنوعة، بدءًا من أجهزة تصنيع أشباه الموصلات المتقدمة وصولًا إلى أدوات الآلات الكبيرة ومعدات البناء.

تأتي أدلة الدوران الخطية بأشكال مختلفة تشمل الطرق الخطية وأنظمة توجيه القضبان ذات الطرق الدوارة الخطية وأنظمة توجيه الأعمدة القائمة على الكرات المسننة.

تشمل الاعتبارات المهمة لاختيار دليل دوار للحركة الخطية الحمل، والحمل الساكن، والشوط، والسرعة، بالإضافة إلى الدقة المطلوبة. وقد يتطلب الأمر أيضًا تحميلًا مسبقًا حسب متطلبات التطبيق. يُعد التشحيم اعتبارًا مهمًا آخر، وكذلك أي طريقة لتقليل تلوث نظام الدليل الخطي بالعوامل البيئية كالغبار والملوثات الأخرى باستخدام منافيخ أو موانع تسرب خاصة.