Лінійний привід переміщує вантаж, який може бути вузлом, компонентами або готовим виробом, по прямій лінії. Він перетворює енергію на рух або силу та може живитися від рідини під тиском або повітря, а також від електрики. Ось розбивка поширених лінійних приводів, їх переваг та недоліків.

Як вони працюють?

• Пневматичні лінійні приводи складаються з поршня всередині порожнистого циліндра. Тиск від зовнішнього компресора або ручного насоса переміщує поршень всередині циліндра. Зі збільшенням тиску циліндр рухається вздовж осі поршня, створюючи лінійну силу. Поршень повертається у вихідне положення або за допомогою сили пружини, або за рахунок подачі рідини з іншого боку поршня.

• Гідравлічні лінійні приводи працюють аналогічно до пневматичних, але циліндр рухається нестисливою рідиною з насоса, а не стисненим повітрям.

• Електричний лінійний привід перетворює електричну енергію на крутний момент. Електродвигун, механічно з'єднаний з приводом, обертає ходовий гвинт. Різьбова ходова або кулькова гайка з відповідною різьбою, що збігається з різьбою гвинта, не обертається разом з гвинтом. Коли гвинт обертається, гайка рухається вздовж різьби. Напрямок руху гайки залежить від напрямку обертання гвинта, а також повертає привід у початкове положення.

【Пневматичні приводи】

Переваги

• Переваги пневматичних приводів полягають у їхній простоті. Більшість пневматичних алюмінієвих приводів мають максимальний номінальний тиск 150 фунтів на квадратний дюйм з діаметром отвору від ¼ до 8 дюймів, що відповідає зусиллю приблизно від 30 до 7500 фунтів. Сталеві приводи мають максимальний номінальний тиск 250 фунтів на квадратний дюйм з діаметром отвору від ¼ до 14 дюймів, і вони створюють зусилля від 50 до 38 465 фунтів на квадратний дюйм.

• Пневматичні приводи створюють точний лінійний рух, забезпечуючи точність, наприклад, у межах 0,1 дюйма та повторюваність у межах 0,001 дюйма.

• Типове застосування пневматичних приводів пов'язане з зонами екстремальних температур. Типовий діапазон температур становить від -40°F до 250°F. З точки зору безпеки та перевірки, завдяки використанню повітря пневматичні приводи уникають використання небезпечних матеріалів. Вони відповідають вимогам вибухозахисту та безпеки машин, оскільки не створюють магнітних перешкод через відсутність двигунів.

• За останні роки пневматика зазнала значного прогресу в мініатюризації, матеріалах та інтеграції з електронікою та моніторингом стану. Вартість пневматичних приводів низька порівняно з іншими приводами. Наприклад, за даними Bimba Manufacturing, середній пневматичний привід коштує від 50 до 150 доларів. Пневматичні приводи також легкі, потребують мінімального обслуговування та мають міцні компоненти, що робить пневматику економічно ефективним методом лінійного руху.

Недоліки

• Втрати тиску та стисливість повітря роблять пневматику менш ефективною, ніж інші методи лінійного руху. Обмеження компресора та подачі повітря означають, що робота за нижчого тиску матиме менші зусилля та нижчі швидкості. Компресор повинен постійно працювати під тиском, навіть якщо нічого не рухається.

• Щоб бути справді ефективними, пневматичні приводи повинні бути розраховані на певний розмір. Отже, їх не можна використовувати для інших застосувань. Для точного керування та ефективності потрібні пропорційні регулятори та клапани, але це підвищує витрати та складність.

• Навіть якщо повітря легкодоступне, воно може бути забруднене маслом або мастилом, що призводить до простоїв та необхідності технічного обслуговування. Компанії все одно повинні платити за стиснене повітря, що робить його витратним матеріалом, а компресор і трубопроводи є ще однією проблемою технічного обслуговування.

【Гідравлічні приводи】

Переваги

• Гідравлічні приводи міцні та підходять для застосування з високими зусиллями. Вони можуть створювати зусилля, у 25 разів більші, ніж пневматичні циліндри такого ж розміру. Вони також працюють під тиском до 4000 фунтів на квадратний дюйм.

• Гідравлічні двигуни мають високе співвідношення потужності до ваги, на 1-2 к.с./фунт більше, ніж пневматичний двигун.

• Гідравлічний привід може підтримувати постійну силу та крутний момент без подачі насосом більшої кількості рідини або тиску через нестисливість рідин

• Насоси та двигуни гідравлічних приводів можуть бути розташовані на значній відстані з мінімальними втратами потужності.

Недоліки

• Гідравліка може пропускати рідину. Як і у випадку з пневматичними приводами, втрата рідини призводить до зниження ефективності. Однак витік гідравлічної рідини призводить до проблем із чистотою та потенційного пошкодження навколишніх компонентів і ділянок.

• Гідравлічні приводи потребують багатьох супутніх деталей, включаючи резервуар для рідини, двигуни, насоси, випускні клапани та теплообмінники, а також обладнання для зниження шуму. Через це системи лінійних рухів є великими та важкими для розміщення.

【Електричні приводи】

Переваги

• Електричні приводи пропонують найточніше позиціонування з керуванням. Прикладом діапазону точності є +/- 0,000315 дюйма та повторюваність менше 0,0000394 дюйма. Їхні налаштування масштабовані для будь-якої мети або вимог до сили, а також вони тихі, плавні та повторювані.

• Електричні приводи можна швидко підключати до мережі та перепрограмовувати. Вони забезпечують негайний зворотний зв'язок для діагностики та технічного обслуговування.

• Вони забезпечують повний контроль профілів руху та можуть включати енкодери для керування швидкістю, положенням, крутним моментом та прикладеною силою.

• Щодо рівня шуму, вони тихіші, ніж пневматичні та гідравлічні приводи

• Оскільки немає витоків рідин, небезпека для навколишнього середовища усувається.

Недоліки

• Початкова вартість одиниці електричного приводу вища, ніж у пневматичних та гідравлічних приводів. Згідно з прикладом Bimba Manufacturing, вартість електричного приводу може коливатися від 150 до понад 2000 доларів США залежно від його конструкції та електроніки.

• Електричні приводи не підходять для всіх середовищ, на відміну від пневматичних приводів, які безпечні в небезпечних та вогненебезпечних зонах

• Безперервно працюючий двигун перегріватиметься, що збільшить знос редуктора. Двигун також може бути великим і створювати проблеми з монтажем.

• Обраний двигун фіксує обмеження сили, тяги та швидкості приводу на фіксованих значеннях. Якщо потрібен інший набір значень сили, тяги та швидкості, двигун необхідно замінити.