Co to jest siłownik liniowy?
Siłownik liniowy to dowolne urządzenie, które wytwarza pracę poprzez przekształcanie energii nieliniowej w ruch liniowy. Istnieje wiele różnych rodzajów pierwotnych źródeł energii stosowanych w siłownikach liniowych, od silników elektrycznych po ciśnienie płynu i powietrza oraz rozszerzalność cieplną. Każdy typ lub klasa siłownika nadaje się do różnych zastosowań w oparciu o wymagania dotyczące wielkości, mocy wyjściowej, potencjału i mocy. Należą do nich otwieracze drzwi, wytrzymałe siłowniki maszynowe i małe, precyzyjne sterowniki procesów.
Istnieje zdumiewająca liczba procesów, maszyn i urządzeń, które wykorzystują urządzenia zapewniające liniowe sterowanie. Obejmują one od skromnego otwieracza do tac DVD po gigantyczne siłowniki hydrauliczne zdolne do wytworzenia dziesiątek tysięcy funtów nacisku. Podstawową zasadą stojącą za tymi niezbędnymi urządzeniami jest konwersja jednego, zwykle małego, nieliniowego źródła energii na ruch liniowy o zwiększonej wielkości. Istnieje kilka powszechnie stosowanych pierwotnych źródeł energii w siłownikach liniowych; każdy ma swój własny mechanizm konwersji. Najczęściej są to ruchy obrotowe lub przepływ płynu pod ciśnieniem, chociaż istnieje kilka rzadziej używanych typów, takich jak siłowniki gorącego wosku.
Siłownik liniowy ze źródłem obrotowym zwykle wykorzystuje silnik elektryczny do dostarczania energii wejściowej. Ten siłownik wykorzystuje krzywki lub śruby pociągowe w celu przekształcenia energii obrotowej silnika w ruch linii prostej. Przykład śruby pociągowej jest popularnym wyborem, ponieważ zapewnia szeroki zakres potencjału długości przedłużenia. Silnik obraca grubozwojową śrubę pociągową, która przechodzi przez nakrętkę przymocowaną do ramienia siłownika. Nakrętka i siłownik są zabezpieczone przed obracaniem się, w wyniku czego przesuwają się śruba pociągowa w górę i w dół, gdy się obraca, zapewniając ruch liniowy.
Siłownik liniowy typu krzywkowego wykorzystuje krzywkę mimośrodową połączoną z ramieniem siłownika za pomocą szeregu połączeń lub szczeliny w powierzchni krzywkowej. Gdy krzywka się obraca, popycha ramię siłownika do przodu lub cofa. Ten wariant nie ma tak dużego zakresu ruchu jak siłownik ze śrubą pociągową, ale jest w stanie uzyskać bardzo dokładne dane wejściowe. W napędach krzywkowych często stosuje się elektroniczne silniki krokowe, które pozwalają na większą kontrolę postępu i dodatkową dokładność niezbędną do precyzyjnej kontroli procesu.
Siłowniki hydrauliczne i pneumatyczne wykorzystują sprężony gaz lub ciecz do osiągnięcia ruchu liniowego i mają największy potencjał wyjściowy. Systemy te składają się z tłoka umieszczonego w szczelnie zamkniętej rurce z zaworami na obu końcach. Tłok jest połączony z tłoczyskiem uruchamiającym, który przechodzi przez uszczelnienie na jednym końcu rurki. Zewnętrzne źródło gazu lub cieczy pod ciśnieniem, zazwyczaj powietrza lub oleju hydraulicznego, jest wprowadzane do cylindra przez jeden z zaworów. W zależności od tego, czy płyn jest wprowadzany powyżej czy poniżej tłoka, siłownik przesunie się do przodu lub do tyłu.
Istnieje wiele innych, rzadziej używanych rodzajów siłowników liniowych, takich jak siłowniki termiczne, które wykorzystują rozszerzanie materiałów, takich jak wosk, do dostarczania ruchu liniowego. Inne typy obejmują siłowniki piezoelektryczne, magnetyczne oraz siłowniki zębatkowe. Być może najprostszym ze wszystkich jest ręczny typ śruby podobny do tego, który służy do regulacji noniusza. Ten typ siłownika liniowego wykorzystuje tę samą zasadę, co odmiany śrub pociągowych, ale zazwyczaj ma drobniejszy gwint dla bardziej precyzyjnej regulacji.