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直线电机的优缺点及应用注意事项

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本文摘要:(由ai生成)

直线电机因其简单结构、高动态响应和精度等优点在许多应用中取代传统机械结构,但存在耗电量大、振动、发热和不能自锁紧等局限性。选择时需考虑耗电量、振动、发热和安全锁紧机构。高批量生产和定位运动频繁场合中直线电机表现优异,但在单件复杂零件加工中优势不明显。企业应根据应用场景选择直线电机,以实现最优配置。本文为网络转载或改编,版权归原作者所有。


直线电机出现以前,几乎所有的直线运动不得不通过较为复杂的传动机构,从而实现直线运动的功能。随着直线电机的诞生,传统结构的空间被不断挤压。在一些特殊环境下,比如在负载较大,且竖直运动等的工况下, 传统的直线结构(主要为丝杆模组)依然发挥着不可替代的优异功能。除此之外,越来越多的场所被直线电机所占据。直线电机取代传统机械结构,已然成为行业公认的一个趋势,并且正在被越来越多的行业所认可。

   
  那么,是什么样的“魅力”,能够让直线电机一跃成为行业的“新宠”,甚至风头盖过已经在市场上叱咤多年的丝杆模组呢?    

   
  直线电机的应用优势体现    
  总结直线电机的应用优势,大致上包括以下几点:    
  (1)在机械结构方面:    
直线电机拥有非常简单的机械结构,在运动过程中没有机械接触,传动力是在气隙中产生,除了直线电机导轨以外没有任何其它的摩擦。直线电机在运动过程中也无需经过中间转换机构而直接产生直线运动,致使系统结构大大简化的同时减少了运动惯量。    
  (2)在运动控制方面:    
直线电机动态响应性能和定位精度大大提升,并且可以保证其可靠性。由于直线电机消除了影响精度的中间传动环节,从而使系统的精度几乎完全取决于位置检测元件,在合适的反馈装置下甚至可达亚微米级的精度。    
  (3)在运行方面:    
直线电机行程在理论上是不受任何限制的,且性能不会因为行程的大小改变而受到影响。    
  (4)在运动平稳方面:    
直线电机除了起支撑作用的直线导轨或气浮轴承外,没有其它机械连接或转换装置,从而使其在搭载高性能导轨的情况下,运行十分的平稳。    
  (5)在加速度方面:    
直线电机可以提供很大的加速度, 以及很宽的速度运行范围, 其加速度最大可以做到10G,运动速度可以从每秒几微米到数米,尤其在高速状态下其优势更为显著。    
  (6)在机电维护方面:    
直线电机的维护简单,由于部件少,运动时无机械接触,从而大大降低了零部件的磨损,只需很少甚至无需维护,使用寿命更长。    
  (7)在速度方面:    
直线电机适合高速直线运动,因为不存在离心力的约束, 普通材料亦可以达到较高的速度,通常情况下初、次级间用气垫或磁垫保存间隙,运动时无机械接触,运动部分也就无摩擦和噪声,所以传动零部件没有磨损,可大大减小机械损耗,避免拖缆、钢索、齿轮与皮带轮等所造成的噪声,从而提高整体效率。    
  (8)在适应性方面:    
直线电机的初级铁芯可以用环氧树脂封成整体,具有较好的防腐、防潮性能,便于在潮湿、粉尘和有害气体的环境中使用,而且可以设计成多种结构,满足不同情况的需要。    
   

   
  直线电机应用的考量要点    
  直线电机拥有自身无可比拟的优越性,但其自身的局限性存在以下缺点,从而导致在做设计选择的时候,需要综合考量,选择优等配置,需要注意的选用考量点包括:    
  (1)直线电机的耗电量大,尤其在进行高荷载、高加速度的运动时,电机的瞬间电流对设备的供电系统会带来沉重负荷。    
  (2)直线电机振动高也是其不可忽视的一个短板, 直线电机的动态刚性极低,不能起到缓冲阻尼作用,在高速运动时容易引起设备其它部分的共振,从而影响设备整体的性能。    
  (3)直线电机发热量大,固定在工作台底部的直线电机动子是高发热部件,如果安装位置不利于自然散热, 将会对设备的恒温控制造成很大挑战。    
  (4)直线电机不能自锁紧,为了保证操作安全,直线电机驱动的运动轴,尤其是垂直运动轴,必须要额外配备锁紧机构,增加了设备的复杂性。    

   
  小结    
  众所周知,直线电机的主要优点是高速度和高加速度,以机床为例,在机床加工过程中,加速度超过10m/ s2时,所节省的辅助时间,对整个加工过程的工时来说并没有太大意义;只有在工时非常短的加工中,高加速度才有意义。也就是说,对于模具、风叶等单件复杂零件的切削加工,直线电机的优点并不明显。    
  基于以上原因,选择发展直线电机的设备企业都采用扬长避短的手法, 一是将直线电机应用在面向大批量生产、定位运动多、方向频繁转变的场合, 如汽车零部件加工机床,快速原型机及半导体生产机等;二是用于荷载低、工艺范围大的场合,例如电加工机床、等离子切割机、水切割机等。    

   
   
   
机械设计的内容讲解到此结束,欢迎各位进行补充。    


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来源:非标机械专栏

振动半导体汽车理论电机材料传动控制模具
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首次发布时间:2024-05-11
最近编辑:6月前
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调节阀的正反作用和气开气闭、流开流闭

本文摘要:(由ai生成) 本文介绍了调节阀的气开-气闭、正作用-反作用以及流开-流闭概念,并讨论了气动执行器的作用形式。调节阀的FC/FO选择基于工艺安全。气动阀门适用于快速切断或调节流量,可多样控制。气开式调节阀流通面积随信号压力增大而增大,气关式相反。免责声明指出文章为网络转载或改编,版权归原作者所有。 调节阀的气开-气闭是相对调节阀整机而言。随着膜头气体压力的增加,阀门逐渐打开为气开阀,随着膜头气体压力的增加,阀门逐渐关闭为气闭阀。没有信号时气开阀为关闭状态,气闭阀为全开状态。调节阀的正作用-反作用是相对气动薄膜调节阀的执行机构而言,膜头上部进气,推杆向下运动叫正作用。下部进气,推杆向上运动叫反作用。流开-流闭是对介质而言的。在节流口介质的流动方向向着阀门打开方向流动时称为流开型,反之,向着阀门的关闭方向流动时为流闭型。一、气动执行器的作用形式 (1)气动执行机构的正、反作用。当气动执行机构的输入气压增加时,推杆向下运动,称为正作用;相反,输入气压增加时,推杆向上运动,称为反作用(见图9-16)。(2)调节机构的正装和反装。阀芯有正装和反装两种形式。阀芯下移,阀芯与阀座间的流通截面积减小的称为正装阀;相反,阀芯下移时,流通截面积增加的称为反装阀(见图9-16)。对于双导向正装阀,只要将阀杆与阀芯下端相接,即为反装阀。公称直径Dg<25mm的阀,一般为单导向式,因此只有正装阀。(3)气动执行器的作用形式。气动执行器有气开式和气关式两种形式。信号压力增加时阀开,称为气开式;反之,信号压力增大时阀关,称为气关式。由于执行机构有正、反作用,调节阀(具有双导向阀芯)也有正、反作用,因此气动执行器的气开或气关即由此组合而成,如图9-16所示。对于小口径调节阀,通常采用改变执行机构的正、反作用来实现气开或气关;对于大口径调节阀,则通常是改变调节阀的正、反作用来实现气开或气关。二、定位器定位器是配合气动薄膜执行机构使用的。1)阀门定位器的正作用:输入信号增大时,输出到膜头的气压增大;2)阀门定位器的反作用:输入信号增大时,输出到膜头的气压减小;正作用执行机构与正作用定位器配合实现正作用执行机构的功能;正作用执行机构与反作用定位器配合实现反作用执行机构的功能;反作用执行机构与正作用定位器配合实现反作用执行机构的功能;反作用执行机构与反作用定位器配合实现正作用执行机构的功能;三、调节阀的FC(气开或故障关)或FO(气关或故障开)气开气关的选择是根据工艺生产的安全角度出发来考虑。当气源切断时,阀门是处于关闭位置安全还是开启位置安全。例如一个加热炉的燃烧控制,调节阀安装在燃料气管道上,根据炉膛的温度或被加热物料在加热炉出口的温度来控制燃料的供应。这时,宜选用气开阀更安全些。气开式调节阀就是说在断气的情况下阀门是全闭的,有气时阀门才会打开。没有信号时阀门是关闭的,输入信号阀门才会打开。而且信号越大阀门开度越大。信号最大时阀门全开。气开型(Air to Open)是当膜头上空气压力增加时,阀门向增加开度方向动作,当达到输入气压上限时,阀门处于全开状态。反过来,当空气压力减小时,阀门向关闭方向动作,在没有输入空气时,阀门全闭。故有时气开型阀门又称故障关闭型(Fail to Close,FC)。气关型(Air to Close)动作方向正好与气开型相反。当空气压力增加时,阀门向关闭方向动作;空气压力减小或没有时,阀门向开启方向或全开为止。故有时又称为故障开启型(Fail to Open,FO)。那么在使用过程中,通常会出现的几项故障位置为(FO、FC、FL),在阀门故障关/故障开中故障是指:气源故障时阀门的动作。对于气动阀门故障位置,主要分为几种情况:1、气动阀门装置联锁动作情况下,阀门位置应有以下几种情况:FC-气源丢失,阀门处于关闭位置FO-气源丢失,阀门处于打开位置FL-气源丢失,阀门处于时刻位置并一直保持FLC-气源丢失,阀门保位但趋于关闭,阀门处于关闭位置(气缸中气体消耗完)FLO-气源丢失,阀门保位但趋于打开,阀门处于打开位置(气缸中气体消耗完)2、调节阀或开关阀参与装置联锁动作情况下,阀门位置应有以下几种情况:FC-气源丢失或电磁阀失电,阀门处于关闭位置;FO-气源丢失或电磁阀失电,阀门处于打开位置;AFL/EFC-1)气源丢失电磁阀未失电,阀门保位;2)不管气源是否丢失电磁阀失电,阀门处于关闭位置;AFL/EFO-1)气源丢失电磁阀未失电,阀门保位;2)不管气源是否丢失电磁阀失电,阀门处于打开位置。气动阀门通过输出信号实现阀门的切断、接通、调节等功能,其启闭速度相对较快,常用于快速两位切断使用,也可以用于调节流量使用,搭配不同的配件,就能达不到各种不一样的控制方式。气开式调节阀随信号压力的增大而流通面积也增大;而气关式则相反,随信号压力的增大而流通面积减小。 机械设计的内容讲解到此结束,欢迎各位进行补充。 -End-免责声明:本文系网络转载或改编,仅供学习,交流所用,未找到原创作者,版权归原作者所有。如涉及版权,请联系删。 来源:非标机械专栏

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