Линейные приводы с шаговыми двигателями

Содержание
  1. Линейные шаговые актуаторы — принцип работы и основные характеристики
  2. Основные конструктивные исполнения шаговых линейных актуаторов
  3. Как выбрать шаговый актуатор
  4. Технические характеристики линейных шаговых актуаторов
  5. Гибридный шаговый линейный актуатор (Hybrid Stepper Linear Actuator)
  6. Точность позиции 0,005- 0,127 мм, усилие 2- 2224Н, перемещение до 200-500 мм.
  7. Линейные шаговые двигатели
  8. Как получить любой линейный шаговый двигатель, в любую точку РФ за 2-3 дня, и выиграть в цене?
  9. Забудьте про простой вашего оборудования, обратитесь в Stepmotor
  10. Что такое линейные шаговые двигатели и актуаторы
  11. Конструкция актуатора
  12. Принцип работы линейного двигателя
  13. Типы линейных шаговых двигателей
  14. Компания StepMotor это:
  15. Что говорят о нас клиенты?
  16. Асинхронный ЛД
  17. Трубчатый линейный двигатель
  18. Синхронный ЛД
  19. Как выбрать линейный шаговый двигатель?
  20. 1. Условия эксплуатации.
  21. 2. Нагрузка на систему
  22. 3. Электроснабжение
  23. 4. Скорость передвижения
  24. 5. Длина хода
  25. 6. Проверка рабочего цикла
  26. Области применения линейных шаговых двигателей
  27. Купить линейный шаговый двигатель

Линейные шаговые актуаторы — принцип работы и основные характеристики

Классические линейные актуаторы чаще всего конструируются на базе коллекторных двигателей постоянного тока, реже — на основе асинхронных приводов переменного тока. В этих устройствах для преобразования вращения в линейное движение используется редуктор, винт и гайка, соединенные с валом мотора. Такие устройства получаются недорогими и просты в эксплуатации. Однако, их применение ограничено недостатками применяемых двигателей — с их помощью трудно осуществлять позиционирование или задание точной скорости. Поэтому при решении инженерных задач прецизионного линейного перемещения небольшой нагрузки часто используют шаговые актуаторы.

Шаговый актуатор решает те же задачи, что и линейный актуатор на базе коллекторных или асинхронных двигателей, но с большей точностью. Конструкции шаговых актуаторов могут незначительно отличаться. Обычно в них не используется редуктор. В настоящий момент чаще всего встречаются три наиболее популярные варианты конструктивного исполнения: non-captive, with external nut, captive.

Читайте также:  Реверсивный рубильник 3200а с моторным приводом

Основные конструктивные исполнения шаговых линейных актуаторов

Шаговый актуатор со свободным штоком — имеет в своей конструкции полый вал (полый ротор) с внутренней гайкой. Вместо внешнего вала используется винт, который при вращении гайки перемещается в осевом направлении, т.е. получается актуатор с подвижным исполнением ходового винта. Винт проходит насквозь и может выходить на полную длину с обеих сторон двигателя. У иностранных производителей этот тип исполнения часто называется non-captive.

Шаговый актуатор с внешней гайкой — это почти классическое исполнение шагового двигателя. Отличие его в том, что вал существенно удлинен (в соответствии с необходимой длиной хода) и на него нанесена резьба. Для преобразования вращательного движения в поступательное используется гайка, которая перемещается вдоль винта-вала двигателя. Сам винт, в отличие от исполнения со свободным штоком, линейного перемещения не выполняет. У иностранных производителей этот тип исполнения часто называется with external nut или external linear.

Шаговый актуатор с выдвижным штоком — это исполнение самое близкое к классическим линейным актуаторам. Линейное движение осуществляется не при помощи вала самого мотора, а за счет внешнего штока, соединенного с валом двигателя. Вариант конструктивного исполнения — вал с резьбой проходит ротор двигателя насквозь и приводит в движение внешний шток, который уже используется для перемещения нагрузки. Сам резьбовой вал закрыт корпусом. Такое исполнение часто называется captive.

Как выбрать шаговый актуатор

В случае использования шагового двигателя инженеру необходимо сначала решить задачу преобразования вращательного движения в поступательное, затем вычислить параметры необходимой механики и после этого подобрать подходящие элементы для осуществления линейного перемещения нагрузки. В случае использования шагового актуатора можно сразу подбирать исполнение, характеристики которого удовлетворяют требованиям системы.

Читайте также:  23 оптические носители которые может прочитать ваш привод

Таким образом, чтобы выбрать подходящий линейный шаговый актуатор, необходимо определить следующие требования системы:

  • Какое конструктивное исполнение актуатора подходит:
    • допустимо ли вращение вала (винта) актуатора;
    • как нагрузка будет крепиться к штоку (валу) актуатора;
    • требуется ли (допустимо ли) движение винта с обратной стороны двигателя;
  • Какие требования система предъявляет к характеристикам линейного движения:
    • скорость перемещения
    • усилие в осевом направлении
    • заданная точность позиционирования
    • допустимая дискретность перемещения
    • максимальная величина линейного перемещения (длина хода)
  • Какой блок управления будет использован:
    • какой будет алгоритм работы актуатора
    • какой контроллер будет управлять работой шагового двигателя
    • ток фазы двигателя актуатора и выходной ток драйвера ШД
    • напряжение питания для блока управления

    Технические характеристики линейных шаговых актуаторов

    При решении технических задач в качестве исходных данных приводятся параметры линейного движения: скорость поступательного движения, усилие в осевом направлении, максимальная величина перемещения, дискретность или точность позиционирования.

    Усилие на валу актуатора в первую очередь зависит от крутящего момента шагового двигателя. Так как его момент зависит от скорости вращения ротора, необходимо определить требуемое усилие на заданной скорости. Чем выше скорость, тем ниже момент (это общее свойство всех шаговых двигателей) и, как следствие, ниже осевое усилие на штоке. В случае, если алгоритм работы актуатора предполагает несколько режимов скоростей, необходимо либо определить максимальное усилие для всех режимов и выбрать актуатор с шаговым двигателем с запасом по моменту, либо определить требуемые усилия на каждой из планируемых скоростей и выбрать актуатор, точно подходящий поставленной задаче. В технических характеристиках шагового актуатора обычно указывается максимальное усилие, т.е. то усилие, которое можно получить на штоке при минимальной (близкой к нулю) скорости. Необходимо помнить, что при ненулевой скорости усилие на валу (и на штоке актуатора) будет ниже. Чем выше скорость, тем меньше выходное усилие. Точные значения и вид кривой зависимости усилия от скорости зависят от применяемого драйвера ШД, от режима дробления шага, напряжения питания.

    При преобразовании вращательного движения в линейное поступательное в шаговых актуаторах используется винтовая передача. Следовательно, выходное усилие на штоке также зависит от шага винта.

    Еще одна характеристика шаговых двигателей, имеющая свои особенности — скорость вращения. Двигатели этого типа не могут стартовать сразу с высокой скоростью. Для достижения заданной величины скорости требуется плавный разгон. В противном случае происходит выход из синхронизации шагового двигателя, и его вращение прерывается. Максимально возможная стартовая скорость и величина ускорения зависят в первую очередь от используемого драйвера, коммутирующего обмотки мотора, а также от электрических параметров самого двигателя и характера нагрузки.

    Так как для преобразования вращения вала в линейное перемещение штока используется винтовая передача, выходная скорость зависит от шага винта актуатора.

    Максимальная величина перемещения (максимальный ход актуатора):

    В первую очередь необходимо определить, на какое максимальное расстояние будет перемещаться нагрузка. Во всех случаях максимальная величина перемещения ограничена длиной резьбового вала двигателя.

    В случае использования актуаторов со свободным штоком необходимо учитывать, что из общей длины вала необходимо вычесть длину, необходимую для удержания винта внутри гайки шагового двигателя. Также нужно помнить, что при втягивании нагрузки винт проходит ротор двигателя насквозь, т.е. с обратной стороны мотора необходимо соответствующее перемещению свободное пространство.

    В случае использования актуаторов с внешней гайкой нужно помнить, что гайка также имеет свою длину, которую необходимо вычесть из общей длины резьбового вала актуатора.

    При использовании актуаторов с выдвижным штоком максимальная величина перемещения зависит от длины резьбовой части вала и от конструктивного исполнения корпуса, закрывающего винт.

    Дискретность и точность перемещения:

    Принцип работы шаговых двигателей таков, что перемещение осуществляется дискретными отрезками — шагами. Минимальная величина углового перемещения зависит от конструкции двигателя (количества полюсов) и от возможностей драйвера ШД дробить шаг. К примеру, если стандартный шаг гибридного шагового двигателя составляет 1,8° (200 шагов соответствуют одному полному обороту), а драйвер может дробить шаг на 1/16, то минимальное угловое перемещение вала составит 0,1125°. Однако, необходимо помнить, что точность установки шага двигателя ограничена геометрией исполнения его зубцов. Например, если точность позиционирования составляет 5% от значения полного шага, то большие величины дробления не имеют смысла, так как погрешность перемещения в этом случает сопоставима или превосходит величину перемещения. Например, для двигателя с шагом 1,8° и точностью 5% при дроблении шага 1/32 величина перемещения составит 0,05625°±0,09°.

    При вращении каждый оборот вала двигателя соответствует линейному перемещению актуатора, равному шагу его винта. При выполнении дискретного углового перемещения вала двигателя происходит линейное перемещение, которое зависит от величины шага винта. На точность отработки перемещения влияет качество изготовления и точность винта.

    Источник

    Гибридный шаговый линейный актуатор (Hybrid Stepper Linear Actuator)

    Точность позиции 0,005- 0,127 мм, усилие 2- 2224Н, перемещение до 200-500 мм.

    Компания Вексон предлагает:

    1. Подбор, конфигурирование и сборку изделия под проект
    2. Специальные оптовые цены для регулярных заказов
    3. Стандартное изделие по каталогу с быстрой доставкой

    Точность позиции до 0,0015 мм, усилие до 75 Н, перемещение до 200 мм.

    Точность позиции до 0,003 мм, усилие до 90 Н, перемещение до 250 мм.

    Точность позиции до 0,0015 мм, усилие до 220 Н, перемещение до 300 мм.

    Точность позиции до 0,0015 мм, усилие до 337 Н, перемещение до 400 мм.

    Точность позиции до 0,004 мм, усилие до 890 Н, перемещение до 400 мм.

    Точность позиции до 0,00127 мм, усилие до 2224 Н, перемещение до 500 мм.

    Точность позиции до 0,0025 мм, усилие до 75 Н, перемещение до 200 мм.

    Точность позиции до 0.003 мм, усилие до 133 Н, перемещение до 250 мм.

    Точность позиции до 0,0015 мм, усилие до 220 Н, перемещение до 300 мм.

    Точность позиции до 0,0015 мм, усилие до 337 Н, перемещение до 400 мм.

    Точность позиции до 0,0127 мм, усилие до 890 Н, перемещение до 500 мм.

    Источник

    Линейные шаговые двигатели

    Как получить любой линейный шаговый двигатель, в любую точку РФ за 2-3 дня, и выиграть в цене?

    Забудьте навсегда проблемы с оперативной доставкой линейных шаговых двигателей. В 99% случаях вы получите ваш линейный шаговый двигатель за 2-3 дня. Есть замена любым шаговым двигателям. ЦЕНА ниже, чем у конкурентов.

    Забудьте про простой вашего оборудования, обратитесь в Stepmotor

    Обращаясь в Stepmotor, вы получаете гарантию на линейные шаговые двигатели 24 месяца, паспорта на русском языке и доставку за 2-3 дня. Каждый клиент получит техническую консультацию по настройке и установке БЕСПЛАТНО.

    Что такое линейные шаговые двигатели и актуаторы

    Линейные шаговые двигатели, которые также называют актуаторами, являются самыми простыми и в тоже время эффективными системами для организации линейного перемещения. В первую очередь линейные шаговые двигатели обеспечивают прямолинейное движение, которое также может сочетаться с ускорением.

    Конструктивно линейные шаговые двигатели представляют собой компактную по размерам систему с силовой установкой постоянного или переменного тока, редуктором и выдвижным штоком. Система позиционирования просто и быстро организует линейные перемещения объектов

    Конструкция актуатора

    Актуаторы обладают сборной конструкцией, в состав которой входят следующие конструктивные элементы. Основной элемент конструкции линейного шагового двигателя – узел, внутри которого располагается линейная направляющая и шариковинтовая передача. Винт шариковинтовой передачи проходит через центральную часть каретки подвижного блока.

    Сборная конструкция линейного ШД позволяет изменять комплектацию силовой установки в зависимости от конкретных потребностей и задач. Таким образом значительно расширить функционал силовой системы не составляет особого труда, а также не требует «вливания» значительного количества денежных средств, т.к. основная часть конструкции остается неизменной.

    Принцип работы линейного двигателя

    Линейный двигатель состоит из двух стандартных элементов: ротора и статора. Однако в отличие от привычных нам шаговых двигателей в данном случае ротор, который обычно выполняет вращательные движения, остается статичным в течение всего периода работы. Именно поэтому в терминологии ЛШД ротор называется вторичным элементом. Статор, как и обычно, остается неподвижным и носит название первичного элемента силовой установки.

    Функция ротора, вторичного элемента в системе – получать энергию от первичного элемента электродвигателя.

    Типы линейных шаговых двигателей

    Сегодня данные силовые установки применяются в различных областях промышленности, в связи с чем было создано множество различных типов линейных шаговых двигателей. Самые распространенные среди них – синхронные и асинхронные силовые установки. Их отличительной особенностью является схожесть по принципу работы с двигателями вращательного движения.

    Серия двигателя Напряжение, В Ток, А Усилие, Н
    25BYZ (подробнее) 5-16 0.23 7-30
    35/57BYZ (подробнее) 12 0.23 25-31

    Значительно реже используются следующие типы линейных шаговых двигателей:

    • Постоянного тока;
    • Электромагнитные;
    • Магнитоэлектрические;
    • Магнитострикицонные;
    • Пьезоэлектрические и т.д.

    Компания StepMotor это:

    2990 линейных двигателей в наличии на складе в СПб

    Более 2500 тысяч довольных клиентов

    Отгрузка в день оформления

    Доставка по всей РФ за 2-3 дня

    100% цена ниже конкурентов

    10 заводов изготовителей

    Что говорят о нас клиенты?

    ООО “ТЕГАС” выражает благодарность ООО “ТД Степмотор” за качественную работу по поставкам оборудования, также техническую поддержку и помощь в формировании технических заданий. Считаем возможным рекомендовать компанию ООО “ТД Степмотор”, как квалифицированную и компетентную организацию в решении подобных задач.

    Асинхронный ЛД

    При подключении силовой установки к сети переменного тока, появляется магнитное поле, поле чего ось обмотки статора начинает вращаться. Как только в это магнитное поле при превращении начнут пересекать проводники обмотки ротора, появляется электродвижущая сила, которая со своей стороны заставляет ток течь по обмотке провода. При взаимодействии тока с магнитным полем появятся дополнительная сила, действующая на перемещение магнитного поля. Именно из-за воздействия этой силы начинает двигаться вторичный элемент системы, ротор. Передвижение вторичного элемента асинхронного линейного двигателя происходит со скольжением.

    Материалом вторичного элемента может быть медь, сталь или алюминий. Если в конструкции используется немагнитный материал вторичного элемента, то в схеме системы должно быть предусмотрено замыкание магнитного потока через ферромагнитные элементы.

    В качестве альтернативы обмотки вторичного элемента силовой установки может быть использован металлический лист. Расположить этот элемент можно либо в шине между старом и ферромагнитным сердечником, либо – между двумя первичными элементами.

    Трубчатый линейный двигатель

    Трубчатый или коаксиальный линейный двигатель – один из подтипов линейных асинхронных ШД. В качестве статора системы используется труба, во внутренней части которой взаимодействуют обмотки статора и металлические шайбы. Взаимодействующие элементы являются частью магнитопровода. Группы катушек образуют обмотки отдельных фаз силовой установки. Вторичный элемент системы имеет аналогичную форму трубы и располагается внутри статора. Вторичный элемент состоит из ферромагнитного материала.

    Во вторичном элементе образуются электрический ток по его же окружности, при воздействии которых совместно с магнитным полем появляется сила на вторичном элементе, которая вызывает движение ротора вдоль трубы. Магнитный ток во вторичном элементе трубчатого линейного двигателя, в отличие от классического линейного двигателя, где движение имеет радиальное направление, перемещается аксиально.

    Синхронный ЛД

    Основным преимуществом синхронного ЛД является наличие зазора между старом и ротором, высоким КПД и низким коэффициентом мощности. КПД синхронного линейного двигателя достигает значения в 96%. Однако значение мощности такого типа двигателя является крайне низким, а его значение при расчетах всегда приближено к единице.

    Наиболее эффективно использовать синхронные ЛД можно в высокоскоростных транспортных средствах. Благодаря им можно значительно повысить комфортные условия движения состава, а также улучшить его экономические характеристики.

    Как выбрать линейный шаговый двигатель?

    1. Условия эксплуатации.

    Если ваша силовая установка будет использоваться на предприятии, где система будет изолирована от воздействия внешней среды, и будет поддерживаться постоянный температурный режим, то мы сможем предложить для решения ваших задач довольно обширный ряд силовых установок.

    Если же установка будет эксплуатироваться при экстремальных условиях: на улице, под воздействием осадков и при перепаде температур, то будьте готовы к тому, что вариантов подходящих силовых установок будет не так много, а стоимость оборудования будет значительно отличаться от стандартного. В этом случае для ваших задач подойдут системы из специального каталога.

    2. Нагрузка на систему

    Перед тем как купить линейный шаговый двигатель обратите внимание на тот факт, что предельная нагрузка на силовую установку одновременно является и максимальной. Таким образом давать предельные нагрузки на такие силовые установки ни в коем случае не рекомендуется даже в экстренных ситуациях!

    3. Электроснабжение

    Если в вашем случае требуется использовать в качестве источника питания системы батарею, то вы можете без проблем использовать ее в качестве альтернативного источника питания. В этом случае дополнительно к системе в некоторых случаях требуется подключение двигателя постоянного тока.

    Как правило, электропитание установки берется от сети. Если в систему подается переменный ток, то нет необходимости дополнительно интегрировать в нее силовую систему с переменным током, поскольку трансформация переменного тока в постоянный может быть выполнена внутри двигателя самостоятельно.

    4. Скорость передвижения

    Заранее проанализируйте, с какой скоростью должна перемещаться ваша силовая установка, поскольку ЛШД могут передвигаться в различном диапазоне скоростей. В зависимости от скорости движения системы мы подберем для вас подходящий тип двигателя.Скорость передвижения может быть как очень медленной, так и крайне высокой. При выборе подходящей скорости помните, что нужно учитывать не только скорость движения установки, но и нагрузку, которую эта систему будет регулярно испытывать.

    5. Длина хода

    Длина хода напрямую влияет на размер всей системы. Размер актуатора в вытянутом положении зависит от длины хода силовой установки. При подборе линейного шагового двигателя заранее продумайте общий размер силовой установки, поскольку уместить актуатор с большой длиной хода в компактное пространство практически невозможно.

    6. Проверка рабочего цикла

    Проверка рабочего цикла силовой системы должна производиться на самой первой стадии работы. Данное условие было создано из-за перегревов в условиях долгой работы. Как правило, практически все актуаторы при полной работы испытывают перегрев.

    Области применения линейных шаговых двигателей

    Как правило, линейные шаговые двигатели применяют в тех случаях, когда классические ротационные двигатели не могут справиться с поставленной задачей из-за отсутствия подходящих параметров или, попросту, ЛШД самостоятельно могут положительно повлиять на свойства конструкции. Основной областью применения ЛШД является область пассажирских перевозок.

    Если вы ищите способ, как организовать автоматическое открытие/закрытие ворот, шлагбаумов и дверей гаража, то актуаторы в этом случае является незаменимой вещью. Кстати, это самый простой способ их применения в обычной жизни.

    Электротранспорт не может обойтись без линейных шаговых электродвигателей в первую очередь из-за обеспечения транспортному средству подходящего характера движения. Электротранспорт может равномерно разгоняться и двигаться с постоянной скоростью именно благодаря применению ЛШД. Значение скорости и ускорения лимитированы динамическими характеристиками транспортного средства и рельсового полотна, а также комфортабельностью и безопасностью перевозки пассажиров или груза.

    Для транспортировки промышленных материалов: угля, древесины и т.п. линейные шаговые двигатели используются в конвейерных поездах. Конструкция работы ШЛД следующая: индукторы электропривода размещаются параллельно рельсовому полотну, дополнительная часть конструкции силовой установки располагается непосредственно на поезде или подвижном вагоне. В городском электротранспорте, наоборот, основной элемент ЛШД – индукторы – располагаются на подвижном составе, а вторичный – вдоль рельсового полотна.

    Цилиндрический линейный двигатель часто применяется в приводах разъединителей тяговых подстанций. Он не только помогает упростить конструкцию системы, но и повышает ее общую надежность и быстродействие.

    Производственные автоматизированные линии также используют актуаторы в различных конструкциях: это все подъемных механизмы и системы вентиляции, в том числе эскалаторы и роботы для упаковки продукции.

    В строительстве невозможно обойтись без сваезабивных молотов, в основе работы которых ЛШД выполняет ударные движения. Основным преимуществом конструкции сваезабивных молотов является простота производства деталей, термостойкость и отсутствие сложных условий для внедрения в эксплуатацию.

    На стреле располагается статор, который с помощью специальной лебедки может двигаться по вертикальной оси. Вторичный элемент двигателя встраивается в ударную систему конструкции. Подъем ударного элемента выполняется посредствам направления бегущего поля вверх, а перед максимальной точкой вертикального положения силовая установка выключается, так что система падает вниз под действием силы тяжести и собственного веса. Для увеличения энергии удара двигатель остается в рабочем состоянии, но переводится перед точкой вертикального максимума в реверсивный режим работы. Чем глубже уходит свая, чем ниже на лебедке опускается статор силовой установки.

    В металлургической промышленности используются магнитогидродинамические наносы, позволяющие перекачивать, транспортировать смешивать и дозировать электропровододящие жидкости, жидкий металл, а на атомных ЭС – жидкометаллический теплоноситель. В конструкции гидродинамических насосов отсутствуют подвижные механические элементы, а канал для транспортировки жидкого металла может быть полностью загерметезирован.

    Другой обширной областью применения является медицина. Актуаторы используются в медицинской мебели, которая используется в стоматологии, гинекологии и хирургии. Все подвижные элементы мебели работают за счет встроенных в них актуаторов. Например, это стоматологические кресла с подвижными элементами, массажные кресла, тренажеры для восстановления после травм, а также инвалидные кресла.

    Купить линейный шаговый двигатель

    В Торговом Доме «Степмотор» в Санкт-Петербурге вы можете не только купить линейный шаговый двигатель, линейный привод с шаговый двигателем и актуатор, но и обязательно получите квалифицированную консультацию наших менеджеров по всем техническим возможностям каждой силовой установки.

    Мы с удовольствием подберем шаговые двигатели, подходящие именно для вашего заказа, а также предоставим скидку при оптовом заказе или повторном обращении в наш Торговый Дом. Мы рады ответить на ваши вопросы ежедневно по будним дням с 9 до 18 по бесплатной по России горячей линии: 8-800-5555-068

    Источник

Оцените статью
Авто Сервис