Нагрузка, точность, скорость и перемещение.

Выбор компонентов линейного перемещения на этапе разработки проекта десятилетиями является источником разочарования для конструкторов и инженеров-технологов, особенно когда речь идет о сложных узлах, таких как линейные актуаторы. Рассмотрим на мгновение влияние линейного актуатора на общую конструкцию машины. Во-первых, в актуаторе направляющая и привод соединены вместе, являясь неотъемлемой частью устройства. Поэтому крайне важно, чтобы как выбор направляющей, так и выбор привода были правильными. Кроме того, актуатор оказывает значительное влияние на общие габариты машины. Например, изменение положения нагрузки на актуатор может вызвать большой моментный изгибающий момент и изменить требования к конструкции с одной направляющей на конструкцию с двумя направляющими, фактически удвоив или утроив общую ширину актуатора, а следовательно, и габариты машины.

Выбор исполнительного механизма, основанный на приблизительных оценках требований к производительности, безусловно, более рискован, чем выбор линейной направляющей или привода с минимальной информацией о применении. Тем не менее, довольно часто возникает ситуация, когда проектировщику или инженеру необходима разумная оценка системы, которая будет наилучшим образом подходить для его задачи, прежде чем будут определены все критерии применения.

Хотя для правильного расчета размеров требуется глубокое понимание требований к применению, общее решение, подходящее для первоначального проектирования и оценки стоимости, обычно может быть разработано на основе четырех ключевых критериев.

Нагрузка

Нагрузка, которую необходимо выдерживать, и её ориентация относительно системы — один из важнейших критериев при выборе линейного актуатора. Для лёгких нагрузок, которые устанавливаются практически непосредственно над подшипниками, можно использовать практически любую направляющую технологию — подшипники с рециркуляционным профилем, линейные втулки и валы или даже подшипники скольжения. Однако чем тяжелее нагрузка и чем больше момент (тангаж, крен и/или рыскание), тем надёжнее должен быть направляющий механизм, чтобы обеспечить достаточный срок службы и минимальное отклонение.

Точность

Понимание требований к точности и повторяемости позиционирования поможет сузить круг выбора приводного механизма. Низкоточная, точечная ориентация может быть достигнута с помощью пневматического привода или ременной системы, в то время как для обеспечения точности и повторяемости в диапазоне одного микрона потребуется шариковинтовая передача или даже линейный двигатель. Хотя нагрузка часто может быть компенсирована несколькими приводными технологиями, повторяемость зачастую является решающим фактором при выборе между этими вариантами.

Скорость

Средняя и максимальная скорости во время движения также помогут определить выбор приводного механизма. Например, эмпирическое правило гласит, что максимальная скорость для шариковинтовых передач составляет 1 м/с, хотя существуют способы достижения более высоких скоростей. Ременные приводы, с другой стороны, могут легко перемещаться со скоростью до 10 м/с, а максимальная скорость для линейных моторных приводов в основном ограничивается поддерживающим направляющим механизмом. Ускорение также играет роль как при выборе привода, так и направляющей.

Путешествовать

Хотя требуемый ход реже является определяющим фактором, важно убедиться, что выбранный тип линейного актуатора соответствует спецификации по длине хода. В частности, шариковые и ходовые винты имеют ограниченный диапазон хода. Опять же, эмпирическое правило для винтовых приводов — максимальная длина 3 метра. Хотя винты выпускаются и большей длины, с увеличением длины максимальная скорость снижается из-за критической скорости винта.

Хотя эти четыре критерия могут дать приблизительную оценку подходящих линейных актуаторов, для проведения полного процесса подбора и выбора необходимо определить и учесть ряд параметров применения. Чтобы помочь проектировщикам и инженерам собрать необходимую информацию для подбора, несколько производителей разработали простые аббревиатуры.