Elektrisk lineær aktuator: 9 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Denne instruksjonsboken handler om å lage en kraftig lineær aktuator med typiske husholdningsverktøy fra et minimum av komponenter fra maskinvarebutikken - ingen fresing eller dreining, men det blir litt skjæring og boring! Denne instruksjonsguiden vil guide deg gjennom detaljene i utformingen av en lineær aktuator som passer dine behov ved å bruke en elektrisk skrutrekkermotor.

Kraftige lineære aktuatorer er forståelig dyre, ettersom mekanisk presisjonsdesign er nødvendig for pålitelig drift og kan sjelden begrunnes for et engangsprosjekt.

Det forventes at en lineær aktuator trekker eller skyver en last i ett plan (f.eks. Inn og ut eller opp og ned) slik at den er designet for en viss maksimal belastning og en avstand, kjent som "kastet".

Hovedproblemet i et prosjekt som dette er mangelen på maskineringsevne for å lage pålitelige koblinger til drivenheten og glidebryteren. Sekskantakselen på skrutrekker og et gjenget rør fra D.i.y møbelbeslag løste disse problemene.

Trinn 1: Her er et bilde av enheten jeg laget for å åpne og lukke drivhusvinduet:

Det er to deler til denne instruksen ved at vi har en elektrisk del og en mekanisk del.

: ADVARSEL:: ADVARSEL:: ADVARSEL:: ADVARSEL:: ADVARSEL:: ADVARSEL:: ADVARSEL:

Denne enheten er i stand til å utøve høy kraft og bør betjenes med ekstrem forsiktighet.

Det anbefales en nødstoppkontroll

og mekanismen bør være helt lukket hvis den er montert på et tilgjengelig sted.

Trinn 2: Verktøyene som trengs for å lage denne lineære aktuatoren i denne instruksjonsboken er:

En baufil

A Drill & Drill Bits som passer til festeskruene, for eksempel 2,5 mm og 3 mm

Skrutrekker for festeskruene

To M6 -nøkkler

En flat fil eller sand-/glasspapir for avgrading

Trinn 3: De mekaniske delene som trengs for å lage den lineære aktuatoren i denne instruksjonsboken er:

Ledeskruen M6 gjengestang på 310 millimeter lang

En styreramme 2 av 10 x 20 x 1,5 mm ulik rettvinklet aluminium (530 mm ramme tba) 3 av 10 x 20 x 1,5 mm ulik rettvinklet aluminium (50 mm tverrstivere og brakett) 2 av 10 x 20 x 1,5 mm u-like rettvinklet aluminium (20 mm avstandsstykker) totalt 1150 mm

Den bevegelige delen - glidebryteren 1 av 10 x 10 firkantet aluminium (450 mm lang) 1 av 10 x 10 firkantet aluminium (12 mm lang) totalt 462 mm

M6 muttere og skiver og festeskruer: 1 av M6 gjenget rør (x25mm) 4 av M6 muttere 2 av M6 skiver festeskruer totalt 14

En motor, for eksempel elektrisk skrutrekker

Trinn 4: De elektriske delene som trengs for å kontrollere den lineære aktuatoren i denne instruksjonsboken er:

Strømforsyning

strømbryteren

Skifte-relé

Grensebrytere

Tilkoblingskabel

En elektrisk motor - giret ned

Den elektriske skrutrekkeren som brukes her er nominelt 2,4 volt og ble kjørt på to Ni-Cad-ladbare celler, så en passende strømforsyning ville være en PC-PSU som gir muligheten til 3,3 volt og 5 volt drivenhet. Strømmen (Amperage) kan være opptil 6 ampere. så alle komponenter og ledninger må være passende.

Når det skjer, bestemte jeg meg for å bli hos de to Ni-Cad-ladbare cellene ettersom operasjonen skulle være periodisk, og det betydde at jeg kunne bruke den eksisterende laderen!

Trinn 5: Denne delen er designprosessen med konstruksjonen som følger i neste avsnitt

Rammen sikrer alt i forhold til hverandre og tar belastningen; den bevegelige delen glir i rammen og beveges av en "vandrende" mutter på blyskruen som drives av en elektrisk motor. Ledeskruen er festet i motorenden og den "bevegelige" mutteren er festet til den bevegelige delen, slik at når skruen dreies, tvinger den den bevegelige delen til å følge bevegelsen. Jeg bruker delene som er igjen fra smørehusaktuatoren, som er:

M6 gjengestang på 310 millimeter lang

10 x 20 x 1,5 mm ujevn rettvinklet aluminium (1,2 meter lang)

10 x 10 kvadratisk aluminium (1,0 meter lang)

En elektrisk motor - giret ned

Dimensjonene til de nødvendige delene er alle relatert til "kastet", noe som betyr hvor langt den "reiser" mutteren kan bevege seg. det er tre seksjoner av en blyskrue, dvs. hver ende og den "vandrende" mutteren.

Hver fast ende av gjengestangen har en seksjon som reduserer den tilgjengelige skruegjengen; den nyttige trådlengden blir 310 mm -25 (stang) -40 (muttere og lager = 245 mm som er den effektive reiseavstanden.

Den bevegelige delen har tre seksjoner; tilkoblingen til "reiser" -mutteren, "kastet" og forlengelsen: "Kastet" er føringsskruen og forlengelsen er lengden som kreves for stabilitet pluss rekkevidde til objektet som skal drives.

Jeg bruker halvparten av "kast" -avstanden i rammen for stabilitet, så så 245/2 = 122,5 så legger jeg til skruelengden for å gi 122,5 + 310 = 432,5 mm minus ende-stopp-avstanden ca 24 mm, omtrent 405 mm er minimum, og jeg kommer til å runde den opp til 450 mm, noe som gir ekstra for å lage festet. (310/2 = 160 *3 = 465 mm)

Rammen må omslutte blyskruen, støttelengden og gi en montering for elmotoren.

Jeg bruker 10 x 20 x 1,5 mm avskjæringer for tverrstivere og holder glidebryteren i føringsrammen.

Jeg bruker 10 x 10 firkantede aluminiumsavskjæringer for å finne forholdet mellom ledeskruen og den 10 x 10 kvadratiske aluminiums bevegelige delen.

Trinn 6: Mekaniske deler:

Så, nødvendige deler blir: 1 av M6 gjengestang på 310 millimeter lang 5 av M6 nøtter 2 av M6 skiver

2 av 10 x 20 x 1,5 mm ujevn rettvinklet aluminium (450 mm ramme tb.a)

3 av 10 x 20 x 1,5 mm ujevn rettvinklet aluminium (50 mm tverrstivere og brakett)

totalt 1260 mm

1 av 10 x 10 firkantet aluminium (450 mm lang)

1 av 10 x 10 firkantet aluminium (12 mm lang)

totalt 462 mm

festeskruer totalt 14

En elektrisk motor - giret ned

Den elektriske motoren må justeres og festes til rammen, og dette gjøres med to støttestenger: I dette tilfellet er motordiameteren 40 mm, noe som betyr at senteret er på 20 mm som må justeres med blyskruegjengen. De to støttestengene er skrudd fast i rammen og "vugger" den elektriske motoren slik at de er i avstand til å senke senterlinjen.

2 av 10 x 10 firkantet aluminium, lang nok til å støtte elmotoren.

Ledeskruen går sentralt i rammens 10 mm kanal og støttestengene er montert på undersiden av rammen: Litt matematikk. bruk av rettvinklede trekanter gir en tilstøtende side på 5 mm og en hypotenuer på 40/2 = 20 mm så 20 kvadrat = 400 minus 5 kvadrat (25) = 375 hvorav kvadratroten er 19.365; "vugge" -bredden for 40 mm diameter er to ganger denne på 38,7, noe som vil slippe den elektriske motorens midtlinje, men pass på at en toleranse på bare +/- 0,5 mm = 4 til 6 mm forskjell!

Trinn 7: Klargjøring av delene

Gjengestangen trenger et skrutrekkerspor, og det første bildet her viser hvordan jeg klarte å holde den sikker for å kutte med Hacksaw.

en liten spalte for å finne skruer er laget i hver ende av gjengestangen som vist på det andre bildet her og deretter montert i enden av glidebryteren som vist på det tredje bildet her.

Aluminiumseksjonene er kuttet i lengde:

1 av 10 x 10 firkantet aluminium (450 mm lang)

pluss en liten guide

1 av 10 x 10 firkantet aluminium (12 mm lang)

som brukes til den faste enden.

2 av 10 x 20 x 1,5 mm ujevn rettvinklet aluminium (450 mm ramme tb.a) 2 av 10 x 20 x 1,5 mm ujevn rettvinklet aluminium (50 mm tverrstivere)

gjelder også

2 av 10 x 20 x 1,5 mm ujevn rettvinklet aluminium (20 mm avstandsstykker)

fordi M6-mutrene må rotere med blyskruen, slik at avstandsstykker brukes til å utvide glidebryteren som en del av tverrstivningen.

En profesjonell enhet ville ha en koaksial glidebryter og blyskrue:

M6 gjenget rør er montert inne i glidebryteren 1 av M6 gjenget rør (x25mm)

1 av M6 gjengestang på 310 millimeter lang

4 av M6 nøtter

2 av M6 -skiver.

To støtter er lagt til for å montere elmotoren i 10 x 10 kvadratisk aluminium.

Trinn 8: Montering av mekanismen

På disse bildene kan du se konstruksjonen av den faste enden av blyskruen.

Ledeskruen skrus inn i glidebryteren og skyves inn i kanalen slik at noen 100 mm gjenger føres gjennom den faste føringen for festing som beskrevet nedenfor

Den lille guiden er festet i kanalen komplett med avstandsstykkene, ettersom M6-mutrene må rotere med blyskruen. Den lille guiden forhindrer at skruegjengen kutter på lagerområdet, og jeg brukte et praktisk stykke 8 x 8 firkantet aluminium inne i den lille guiden som et lager.

1 av 10 x 10 firkantet aluminium (12 mm lang)

Teknikken som brukes her er å fikse blyskruen på plass med et par låsemuttere.

Hvis en mutter er festet til en skrue og en annen løper opp ved siden av den, kan de to holdes på plass ved å stramme den ene mot den andre.

Sekvensen på ledeskruen er 2 x M6 muttere, 1 x M6 skive, den faste føringen, 1 x M6 skive, 2 x M6 muttere.

Trikset her er å kjøre på de to første mutrene og skiven forbi den faste føringen, deretter legge til den neste skiven og sette de to andre mutrene på enden av blyskruen, låst på plass: For å fullføre, kjøres de to lengste mutrene tilbake for å berøre den faste føringen, så holdes den lengste mutteren mens den indre mutteren er låst mot den, slik at det etterlater litt end-play slik at blyskruen kan rotere fritt.

Motorens "vuggestykker" skrus på plass i henhold til beregningene basert på diameteren på skrutrekkerhuset og skrutrekkerbiten er justert inn i sporet på blyskruen.

Det er to tips jeg har å tilby for å gjøre enheten pålitelig:

1). Det vil uunngåelig være en liten feiljustering, så jeg har funnet ut at det er best å passe en slags hylse over møtet mellom blyskruen og skrutrekkerbiten; den andre hylsen på en strømledning eller plastrør vil være tilstrekkelig.

2). En fjær i skrutrekkerfeste-sekskanten holder borkronen på plass mot ledeskrueenden; en passende fjær kan bli funnet i en såpedispenser.

Til slutt blir et tverrsnitt skrudd til glidebryteren som tjener til å holde glidebryteren i kanalen og praktisk aktiverer grensebryterne.

Trinn 9: Elektrisitet

Ingen lineær aktuator ville være komplett uten begrensende enheter for å stoppe over å kjøre i hver ende av "thow", og med en elektrisk motor er det enkelt å montere mikrobrytere, som har fordelen av både normalt åpne og normalt lukkede kontakter.

Det første bildet viser mikrobryterne klare for ledninger. Merk: Mikrobryterne som vises er maksimumsbryterne, så det kreves ekstra brytere for å stoppe motoren automatisk i en annen posisjon.

Bildet ovenfor viser den klassiske ledningen til bryteren for dobbeltpolet / dobbeltkast for reversering av en DC-motor, dvs. to sett med uavhengige vekslingskontakter.

Den elektriske motoren er koblet til de vanlige kontaktene, vist her som svart og rød, mens strømmen tilføres et par kontakter, vist her som blå og brun, som deretter krysskobles til det andre kontaktparet, den gule og blå ledninger.

I dette tilfellet er kryssoverføringene erstattet med mikrobryteren som normalt er lukkede kontakter for å forhindre overkjøring, og eventuelle ytterligere grensebrytere kobles rett og slett i serie: På denne bryteren fjernes den brune ledningen for å motsette seg den blå.

Når du tester, må du kontrollere at motoren går i riktig retning og at bryterne fungerer i riktig forstand!