Um atuador linear move uma carga, que pode ser uma montagem, componentes ou um produto acabado, em linha reta.Ele converte energia em movimento ou força e pode ser alimentado por fluido pressurizado ou ar, bem como eletricidade. Aqui está uma análise dos atuadores lineares comuns, suas vantagens e desvantagens.

Como eles funcionam?

• Os atuadores lineares pneumáticos consistem em um pistão dentro de um cilindro oco.A pressão de um compressor externo ou bomba manual move o pistão dentro do cilindro.À medida que a pressão aumenta, o cilindro se move ao longo do eixo do pistão, criando uma força linear.O pistão retorna à sua posição original por uma força de retorno ou por fluido fornecido ao outro lado do pistão.

• Os atuadores lineares hidráulicos operam de forma semelhante aos atuadores pneumáticos, mas um líquido incompressível de uma bomba, em vez de ar pressurizado, move o cilindro.

• Um atuador linear elétrico converte energia elétrica em torque.Um motor elétrico conectado mecanicamente gira um parafuso de avanço.Um cabo roscado ou porca esférica com roscas correspondentes que correspondam às do parafuso é impedido de girar com o parafuso.Quando o parafuso gira, a porca é conduzida ao longo das roscas.A direção em que a porca se move depende da direção em que o parafuso gira e também retorna o atuador à sua posição original.

【Atuadores Pneumáticos】

Vantagens

• Os benefícios dos atuadores pneumáticos vêm da sua simplicidade.A maioria dos atuadores pneumáticos de alumínio tem uma pressão máxima de 150 psi com diâmetros variando de?a 8 pol., o que se traduz em aproximadamente 30 a 7.500 lb. de força.Os atuadores de aço têm uma classificação de pressão máxima de 250 psi com tamanhos de furo variando de?a 14 pol., e geram forças que variam de 50 a 38.465 lbf.

• Atuadores pneumáticos geram movimento linear preciso fornecendo precisão, por exemplo, de 0,1 polegada e repetibilidade de 0,001 polegada.

• As aplicações típicas dos atuadores pneumáticos envolvem áreas de temperaturas extremas.Uma faixa de temperatura típica é de -40°F a 250°F.Em termos de segurança e inspeção, ao utilizar ar, os atuadores pneumáticos evitam o uso de materiais perigosos.Eles atendem aos requisitos de proteção contra explosão e segurança de máquinas porque não criam interferência magnética devido à falta de motores.

• Nos últimos anos, a pneumática tem visto muitos avanços na miniaturização, materiais e integração com a eletrônica e monitoramento de condições.O custo dos atuadores pneumáticos é baixo em comparação com outros atuadores.De acordo com a Bimba Manufacturing, por exemplo, o atuador pneumático médio custa entre US$ 50 e US$ 150.Os atuadores pneumáticos também são leves, exigem manutenção mínima e possuem componentes duráveis ​​que tornam a pneumática um método econômico de movimento linear.

Desvantagens

• As perdas de pressão e a compressibilidade do ar tornam a pneumática menos eficiente do que outros métodos de movimento linear.As limitações do compressor e do fornecimento de ar significam que as operações a pressões mais baixas terão forças mais baixas e velocidades mais lentas.Um compressor deve funcionar continuamente com pressão operacional, mesmo que nada esteja se movendo.

• Para serem verdadeiramente eficientes, os atuadores pneumáticos devem ser dimensionados para um trabalho específico.Portanto, eles não podem ser usados ​​para outras aplicações.O controle preciso e a eficiência exigem reguladores e válvulas proporcionais, mas isso aumenta os custos e a complexidade.

• Embora o ar esteja facilmente disponível, ele pode ser contaminado por óleo ou lubrificação, causando tempo de inatividade e manutenção.As empresas ainda têm que pagar pelo ar comprimido, tornando-o um consumível, e o compressor e as linhas são outro problema de manutenção.

【Atuadores Hidráulicos】

Vantagens

• Os atuadores hidráulicos são robustos e adequados para aplicações de alta força.Eles podem produzir forças 25 vezes maiores que cilindros pneumáticos de igual tamanho.Eles também operam em pressões de até 4.000 psi.

• Os motores hidráulicos têm uma elevada relação potência/peso, 1 a 2 HP/lb maior do que um motor pneumático.

• Um atuador hidráulico pode manter a força e o torque constantes sem que a bomba forneça mais fluido ou pressão devido à incompressibilidade dos fluidos

• Os atuadores hidráulicos podem ter suas bombas e motores localizados a uma distância considerável com perda mínima de potência.

Desvantagens

• O sistema hidráulico vazará fluido.Assim como os atuadores pneumáticos, a perda de fluido leva a uma menor eficiência.No entanto, vazamentos de fluido hidráulico levam a problemas de limpeza e possíveis danos aos componentes e áreas circundantes.

• Os atuadores hidráulicos exigem muitas peças complementares, incluindo um reservatório de fluido, motores, bombas, válvulas de liberação e trocadores de calor, juntamente com equipamentos de redução de ruído.Isto cria sistemas de movimentos lineares que são grandes e difíceis de acomodar.

【Atuadores Elétricos】

Vantagens

• Atuadores elétricos oferecem posicionamento com controle de mais alta precisão.Um exemplo de faixa de precisão é +/- 0,000315 pol. e uma repetibilidade inferior a 0,0000394 pol. Suas configurações são escalonáveis ​​para qualquer finalidade ou exigência de força e são silenciosas, suaves e repetíveis.

• Os atuadores elétricos podem ser conectados em rede e reprogramados rapidamente.Eles oferecem feedback imediato para diagnóstico e manutenção.

• Eles fornecem controle completo dos perfis de movimento e podem incluir codificadores para controlar velocidade, posição, torque e força aplicada.

• Em termos de ruído, são mais silenciosos que os atuadores pneumáticos e hidráulicos

• Como não há vazamentos de fluidos, os riscos ambientais são eliminados.

Desvantagens

• O custo unitário inicial de um atuador elétrico é superior ao de atuadores pneumáticos e hidráulicos.De acordo com o exemplo da Bimba Manufacturing, um atuador elétrico pode variar de US$ 150 a mais de US$ 2.000, dependendo de seu design e eletrônica.

• Os atuadores elétricos não são adequados para todos os ambientes, ao contrário dos atuadores pneumáticos, que são seguros em áreas perigosas e inflamáveis

• Um motor em funcionamento contínuo irá superaquecer, aumentando o desgaste da engrenagem de redução.O motor também pode ser grande e criar problemas de instalação.

• O motor escolhido bloqueia a força, o empuxo e os limites de velocidade do atuador em uma configuração fixa.Se for desejado um conjunto diferente de valores para força, impulso e velocidade, o motor deverá ser alterado.