Elektrisk lineær aktuator: 9 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Denne instruktør handler om at lave en kraftfuld lineær aktuator med typiske husholdningsværktøjer ud fra et minimum af komponenter fra isenkræmmeren - ingen fræsning eller drejning, men der vil blive skåret og boret lidt! Denne instruktør guider dig gennem detaljerne i designet af en lineær aktuator der passer til dine behov ved hjælp af en elektrisk skruetrækkermotor.

Kraftige lineære aktuatorer er forståeligt nok dyre, da præcisionsmekanisk design er påkrævet for pålidelig drift og sjældent kan begrundes for et enkelt projekt i hjemmet.

En lineær aktuator forventes at trække eller skubbe en last i ét plan (f.eks. Ind og ud eller op og ned), så den er designet til en bestemt maksimal belastning og en afstand, kendt som "kastet".

Den største vanskelighed i et projekt som dette er manglen på bearbejdningsevne til at lave pålidelige koblinger til drevet og skyderen. Skruetrækkerens sekskantaksel og et gevindrør fra D.i.y møbelbeslag løste disse problemer.

Trin 1: Her er et billede af den enhed, jeg lavede til at åbne og lukke drivhusets dobbeltvindue:

Der er to dele til denne instruerbare, idet vi har en elektrisk del og en mekanisk del.

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

Denne enhed er i stand til at udøve en høj kraft og skal betjenes med ekstrem forsigtighed.

En nødsituation "STOP" kontrol anbefales

og mekanismen skal være helt lukket, hvis den er monteret på et tilgængeligt sted.

Trin 2: De nødvendige værktøjer til at lave denne lineære aktuator i denne instruks er:

En Hacksav

A Drill & Drill Bits, der passer til fastgørelsesskruerne, f.eks. 2,5 mm & 3 mm

Skruetrækker til skruerne

To M6 skruenøgler

En flad fil eller sand/glaspapir til afgratning

Trin 3: De mekaniske dele, der er nødvendige for at lave den lineære aktuator i denne instruks, er:

Blyskruen M6 gevindstang på 310 millimeter lang

En styreramme 2 fra 10 x 20 x 1,5 mm u-lige retvinklet aluminium (530 mm ramme tba) 3 fra 10 x 20 x 1,5 mm u-lige retvinklet aluminium (50 mm tværbøjler og beslag) 2 fra 10 x 20 x 1,5 mm u-lige retvinklet aluminium (20 mm afstandsstykker) i alt 1150 mm

Den bevægelige del - skyderen 1 off 10 x 10 kvadratisk sektion aluminium (450 mm lang) 1 off 10 x 10 square section aluminium (12 mm long) total 462mm

M6 møtrikker og skiver og fastgørelsesskruer: 1 off M6 gevindrør (x25mm) 4 off M6 Møtrikker 2 off M6 Skiver fixeringsskruer i alt 14

En motor fx elektrisk skruetrækker

Trin 4: De elektriske dele, der er nødvendige for at styre den lineære aktuator i denne instruks, er:

Strømforsyning

afbryderen

Skifte-relæ

Grænsekontakter

Tilslutningskabel

En elmotor - gearet ned

Den elektriske skruetrækker, der bruges her, er nominelt 2,4 volt og blev kørt på to Ni-Cad genopladelige celler, så en passende strømforsyning ville være en Personal Computer P. S. U, der giver mulighed for 3,3 volt og 5 volt drev. Strømmen (ampere) kan være op til 6 ampere. så alle komponenter og ledninger skal være passende.

Som det sker, besluttede jeg mig for at blive hos de to Ni-Cad genopladelige celler, da operationen ville være intermitterende, og det betød, at jeg kunne bruge den eksisterende oplader!

Trin 5: Dette afsnit er designprocessen, hvor konstruktionen følger i det næste afsnit

Rammen sikrer alt i forhold til hinanden og tager belastningen; den bevægelige del glider i rammen og bevæges af en "vandrende" møtrik på blyskruen, der drives af en elektrisk motor. Blyskruen fastgøres i motorenden, og "vandrende" møtrik fastgøres til den bevægelige del, så når skruen drejes, tvinger den den bevægelige del til at følge bevægelsen. Jeg bruger de dele, der er tilbage fra smørehusaktuatoren, som er:

M6 gevindstang på 310 millimeter lang

10 x 20 x 1,5 mm u-lige retvinklet aluminium (1,2 meter lang)

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

En elmotor - gearet ned

Dimensionerne af de krævede dele er alle relateret til "kastet", hvilket betyder, hvor langt den "vandrende" møtrik kan bevæge sig. der er tre sektioner af en blyskrue, dvs. hver ende og den "vandrende" møtrik.

Hver fast ende af gevindstangen har et afsnit, der reducerer det tilgængelige skruegevind; den nyttige gevindlængde bliver 310 mm -25 (stang) -40 (møtrikker og leje = 245 mm, hvilket er den effektive kørselsafstand.

Den bevægelige del har tre sektioner; forbindelsen til "vandrende" møtrik, "kast" og forlængelse: "Kast" er føringsskruens bevægelse, og forlængelsen er den længde, der kræves for stabilitet plus rækkevidde til objektet, der drives.

Jeg bruger halvdelen af "kast" -afstanden i rammen til stabilitet, så så 245/2 = 122,5, så tilføjer jeg skruelængden til 122,5 + 310 = 432,5 mm minus slut-stop-afstanden omkring 24 mm, så ca. 405 mm er minimum, og jeg vil runde det op til 450 mm, hvilket giver det ekstra at lave vedhæftningen. (310/2 = 160 *3 = 465 mm)

Rammen skal omslutte blyskruen, støttelængden og give en montering til elmotoren.

Jeg bruger 10 x 20 x 1,5 mm afskæringer til tværbøjler og holder skyderen i styrerammen.

Jeg bruger 10 x 10 firkantede aluminiumsafskæringer til at lokalisere ledeskruens forhold til den 10 x 10 firkantede sektion af aluminium i bevægelse.

Trin 6: Mekaniske dele:

Så nødvendige dele bliver: 1 off M6 gevindstang på 310 millimeter lang 5 off M6 Nuts 2 off M6 Washers

2 fra 10 x 20 x 1,5 mm u-lige retvinklet aluminium (450 mm stel t.b.a)

3 off 10 x 20 x 1,5 mm u-lige retvinklet aluminium (50 mm tværstiver og beslag)

i alt 1260 mm

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

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

i alt 462 mm

fastgørelsesskruer i alt 14

En elektrisk motor - gearet ned

Elmotoren skal justeres og fastgøres til rammen, og dette gøres med to støttestænger: I dette tilfælde er motordiameteren 40 mm, hvilket betyder, at midten er på 20 mm, som skal flugte med blyskruegevindet. De to støttestænger er skruet fast i rammen og "vugger" elmotoren, så de er i afstand til at sænke midterlinjen.

2 fra 10 x 10 firkantet aluminium, lang nok til at understøtte elmotoren.

Blyskruen løber centralt i rammens 10 mm kanal, og støttestængerne er monteret på undersiden af rammen: Lidt matematik. ved hjælp af retvinklede trekanter giver en tilstødende side på 5 mm og en hypotenuer på 40/2 = 20 mm, så 20 i kvadrat = 400 minus 5 i kvadrat (25) = 375, hvoraf kvadratroden er 19.365; "vugge" -bredden for 40 mm diameter er to gange denne ved 38,7, hvilket vil tabe den elektriske motors midterlinje lige så, men pas på, at en tolerance på kun +/- 0,5 mm = 4 til 6 mm forskel!

Trin 7: Klargøring af delene

Gevindstangen skal skæres af en skruetrækker, og det første billede her viser, hvordan jeg formåede at holde den sikker til skæring med Hacksaw.

der laves en lille åbning til lokalisering af skruer i hver ende af gevindstangen som vist på det andet billede her og derefter monteret i enden af skyderstangen som vist på det tredje billede her.

Aluminiumssektionerne skæres i længden:

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

plus en lille guide

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

som bruges til den faste ende.

2 fra 10 x 20 x 1,5 mm u-lige retvinklet aluminium (450 mm stel tb.a) 2 fra 10 x 20 x 1,5 mm u-lige retvinklet aluminium (50 mm tværbøjler)

inklusive

2 fra 10 x 20 x 1,5 mm u-lige retvinklet aluminium (20 mm afstandsstykker)

fordi M6-møtrikkerne skal rotere med blyskruen, så afstandsstykker bruges til at udvide skyderkanalen som en del af tværstivningen.

En professionel enhed ville have en koaksial skyder og blyskrue:

M6 gevindrøret er monteret inde i skyderen 1 fra M6 gevindrør (x25mm)

1 off M6 gevindstang på 310 millimeter lang

4 off M6 nødder

2 off M6 skiver.

To understøtninger tilføjes til montering af elmotoren i 10 x 10 kvadratisk aluminium.

Trin 8: Montering af mekanismen

På disse billeder kan du se konstruktionen af den faste ende af blyskruen.

Blyskruen skrues ind i skyderen og glides ind i kanalen, så der føres nogle 100 mm gevind gennem den faste guide til sikring som beskrevet nedenfor

Den lille guide er fastgjort i kanalen komplet med afstandsstykkerne, da M6-møtrikkerne skal rotere med blyskruen. Den lille guide forhindrer skruegevindet i at skære på lejearealet, og jeg brugte et bekvemt stykke 8 x 8 firkantet aluminium inde i den lille guide som leje.

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

Teknikken, der bruges her, er at fastgøre blyskruen på plads med et par låsemøtrikker.

Hvis en møtrik er monteret på en skrue, og en anden løber op ved siden af, kan de få dem til at blive på plads ved at stramme den ene mod den anden.

Sekvensen på blyskruen er 2 x M6 møtrikker, 1 x M6 skive, den faste guide, 1 x M6 skive, 2 x M6 møtrikker.

Tricket her er at køre på de to første møtrikker og skive forbi den faste guide, derefter tilføje den næste skive og sætte de to andre møtrikker for enden af blyskruen, låst på plads: For at afslutte køres de to længste møtrikker tilbage for at røre ved den faste guide, så holdes den længste møtrik, mens den indre møtrik er låst mod den, så der efterlades en lille smule slutspil, så blyskruen kan rotere frit.

Motorens "vugge" -stykker skrues på plads i henhold til beregningerne baseret på skruetrækkerlegemets diameter, og skruetrækkerboret er justeret ind i sporet på blyskruen.

Der er to tips, jeg har at tilbyde hjælp til at gøre enheden pålidelig:

1). Der vil uundgåeligt være en lille fejljustering, så jeg har fundet ud af, at det er bedst at montere en slags muffe over mødet mellem blyskruen og skruetrækkerboret; den anden muffe på en eller anden strømledning eller et hvilket som helst plastrør er tilstrækkeligt.

2). En fjeder i skruetrækkermekanismen, der holder boret på plads mod blyskruens ende; en passende fjeder kan findes i en bortkastet sæbedispenser.

Endelig skrues et tværelement til skyderen, som tjener til at holde skyderen i kanalen og bekvemt aktiverer grænsekontakterne.

Trin 9: Elektricitet

Ingen lineær aktuator ville være komplet uden at begrænse enheder til at stoppe over at køre i hver ende af "thow", og med en elektrisk motor er det let at montere mikrokontakter, som har fordelen af både normalt åbne og normalt lukkede kontakter.

Det første billede viser mikrokontakterne klar til ledningsføring. Bemærk: De viste mikrokontakter er maksimalafbryderne, så ekstra kontakter er nødvendige for automatisk at standse motoren i en anden position.

Billedet ovenfor viser den klassiske ledningsføring af kontakten med dobbeltpolet / dobbeltkast til reversering af en DC-motor, dvs. to sæt uafhængige switch-over-kontakter.

Elmotoren er forbundet til de almindelige kontakter, vist her som sort og rød, mens strømmen suppleres til et par kontakter, vist her som blå og brun, som derefter krydsforbinder til det andet kontaktpar, den gule og blå ledninger.

I dette tilfælde udskiftes krydset ledninger med mikrokontakten normalt lukkede kontakter for at forhindre overløb, og eventuelle ekstra grænseafbrydere forbindes simpelthen i serie: På denne switch er den brune ledning fjernet for at modsætte sig den blå.

Ved test skal du kontrollere, at motoren kører i den rigtige retning, og at kontakterne fungerer i den rigtige forstand!