Atuador Linear Elétrico: 9 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Este Instructable é sobre como fazer um poderoso atuador linear com ferramentas domésticas típicas com o mínimo de componentes da loja de ferragens - sem fresamento ou torneamento, mas haverá um pouco de corte e perfuração! Este Instructable irá guiá-lo através dos detalhes de projetar um atuador linear para atender às suas necessidades, usando um motor elétrico de aparafusamento.

Atuadores lineares de serviço pesado são compreensivelmente caros, pois um projeto mecânico de precisão é necessário para uma operação confiável e raramente pode ser justificado para um projeto doméstico único.

Espera-se que um atuador linear puxe ou empurre uma carga em um plano (por exemplo, para dentro e para fora ou para cima e para baixo), de modo que seja projetado para uma certa carga máxima e uma distância, conhecida como "lançamento".

A principal dificuldade em um projeto como este é a falta de capacidade de usinagem para fazer acoplamentos confiáveis ao inversor e ao controle deslizante. O eixo hexagonal da chave de fenda e um tubo roscado das ferragens para móveis D.i.y resolveram esses problemas.

Etapa 1: Aqui está uma foto da unidade que fiz para abrir e fechar a janela dupla da estufa:

Existem duas partes para este Instructable em que temos uma parte elétrica e uma parte mecânica.

: AVISO:: AVISO:: AVISO:: AVISO:: AVISO:: AVISO:: AVISO:

Este dispositivo é capaz de exercer uma grande força e deve ser operado com extremo cuidado.

Um controle "STOP" de emergência é recomendado

e o mecanismo deve ser totalmente fechado se instalado em um local acessível.

Etapa 2: as ferramentas necessárias para tornar este atuador linear neste instrutível são:

Um Hacksaw

Uma broca e broca para se adequar aos parafusos de fixação, por exemplo, 2,5 mm e 3 mm

Chave de fenda para os parafusos de fixação

Duas chaves M6

Uma lima plana ou lixa / papel de vidro para rebarbação

Etapa 3: As peças mecânicas necessárias para fazer o atuador linear neste instrutível são:

A haste roscada do parafuso de chumbo M6 de 310 milímetros de comprimento

Uma moldura de guia 2 fora de 10 x 20 x 1,5 mm de alumínio em ângulo reto diferente (estrutura de 530 mm tba) 3 fora de 10 x 20 x 1,5 mm de alumínio em ângulo reto diferente (colchetes e colchetes de 50 mm) 2 fora de 10 x 20 x 1,5 mm de alumínio de ângulo reto ímpar (espaçadores de 20 mm) total 1150 mm

A parte móvel - o controle deslizante 1 de 10 x 10 seções quadradas de alumínio (450 mm de comprimento) 1 de 10 x 10 seções quadradas de alumínio (12 mm de comprimento) total 462 mm

Porcas e arruelas M6 e parafusos de fixação: 1 tubo roscado M6 (x25mm) 4 Porcas M6 2 parafusos de fixação de arruelas M6 total 14

Um motor, por exemplo, chave de fenda elétrica

Etapa 4: as peças elétricas necessárias para controlar o atuador linear neste instrumento são:

Fonte de energia

interruptor de energia

Relé de comutação

Chaves de limite

Fio de conexão

Um motor elétrico - desacelerado

A chave de fenda elétrica usada aqui é nominalmente de 2,4 volts e funcionava com duas células recarregáveis de Ni-Cad, de modo que uma fonte de alimentação adequada seria um computador pessoal P. S. U dando a opção de alimentação de 3,3 volts e 5 volts. A corrente (amperagem) pode ser de até 6 amperes. portanto, todos os componentes e fiação devem ser adequados.

Na verdade, decidi ficar com as duas células recarregáveis de Ni-Cad, pois a operação seria intermitente e isso significava que eu poderia usar o carregador existente!

Etapa 5: Esta seção é o processo de design com a construção seguindo na próxima seção

A estrutura protege tudo em relação ao outro e suporta a tensão da carga; a parte móvel desliza na estrutura e é movida por uma porca "móvel" no parafuso de avanço acionado por um motor elétrico. O parafuso de avanço é preso na extremidade do motor e a porca de "deslocamento" é fixada à parte móvel de modo que, quando o parafuso é girado, força a parte móvel a seguir o movimento. Estou usando as peças que sobraram do atuador da casa da torre, que são:

Haste roscada M6 de 310 milímetros de comprimento

10 x 20 x 1,5 mm de alumínio em ângulo reto diferente (1,2 metros de comprimento)

Alumínio de seção quadrada 10 x 10 (1,0 metros de comprimento)

Um motor elétrico - desacelerado

As dimensões das peças necessárias estão todas relacionadas ao "lançamento", ou seja, até onde a porca "móvel" pode se mover. há três seções de um parafuso de avanço, ou seja, cada extremidade e a porca "móvel".

Cada extremidade fixa da haste roscada possui uma seção que reduz a rosca disponível; o comprimento útil da rosca torna-se 310mm -25 (haste) -40 (porcas e rolamento = 245mm que é a distância efetiva de deslocamento.

A parte móvel tem três seções; a conexão com a porca de "deslocamento", o "lançamento" e a extensão: O "lançamento" é o curso do parafuso de avanço e a extensão é o comprimento necessário para a estabilidade mais o alcance do objeto que está sendo acionado.

Eu uso metade da distância de "projeção" no quadro para estabilidade, então, 245/2 = 122,5, então eu adiciono o comprimento do parafuso de avanço para dar 122,5 + 310 = 432,5 mm menos a distância final de cerca de 24 mm, então, cerca de 405 mm é o mínimo e vou arredondar para 450mm o que dá um extra para fazer a fixação. (310/2 = 160 * 3 = 465 mm)

A moldura deve envolver o parafuso de avanço, o comprimento do suporte e fornecer uma montagem para o motor elétrico.

Estou usando recortes de 10 x 20 x 1,5 mm para travessas e segurando o controle deslizante na estrutura de guia.

Estou usando sobras de alumínio de seção quadrada 10 x 10 para localizar a relação do parafuso de avanço com a parte móvel de alumínio de seção quadrada 10 x 10.

Etapa 6: Peças mecânicas:

Assim, as peças necessárias tornam-se: 1 haste roscada M6 de 310 milímetros de comprimento 5 porcas M6 2 arruelas M6

2 de 10 x 20 x 1,5 mm de alumínio de ângulo reto inigualável (quadro de 450 mm t.b.a)

3 de 10 x 20 x 1,5 mm de alumínio em ângulo reto inigualável (colchetes e colchetes de 50 mm)

total 1260mm

1 de alumínio de seção quadrada de 10 x 10 (450 mm de comprimento)

1 alumínio de seção quadrada de 10 x 10 (12 mm de comprimento)

total 462mm

parafusos de fixação total de 14

Um motor elétrico - desacelerado

O motor elétrico tem que ser alinhado e fixado ao quadro e isso é feito com duas hastes de suporte: Neste caso, o diâmetro do motor é de 40 mm, o que significa que o centro está a 20 mm que deve ser alinhado com a rosca do parafuso de avanço. As duas hastes de suporte são aparafusadas à estrutura e "sustentam" o motor elétrico de forma que sejam espaçadas para abaixar a linha central.

2 de alumínio de seção quadrada 10 x 10, longo o suficiente para suportar o motor elétrico.

O parafuso de avanço corre centralmente no canal de 10 mm da estrutura e as hastes de suporte são encaixadas na parte inferior da estrutura: Um pouco de matemática. o uso de triângulos retos dá um lado adjacente de 5 mm e hipotecas de 40/2 = 20 mm, então 20 ao quadrado = 400 menos 5 ao quadrado (25) = 375, dos quais a raiz quadrada é 19,365; a largura do "berço" para 40 mm de diâmetro é o dobro em 38,7, o que reduzirá a linha central do motor elétrico, mas cuidado com a tolerância de apenas +/- 0,5 mm = 4 a 6 mm de diferença!

Etapa 7: Preparando as peças

A haste roscada precisa de um corte de slot de chave de fenda e a primeira foto aqui mostra como consegui segurá-la segura para cortar com a serra.

uma pequena fenda para os parafusos de localização é feita em cada extremidade da haste roscada como mostrado na segunda imagem aqui e então montada na extremidade da haste deslizante como mostrado na terceira imagem aqui.

As seções de alumínio são cortadas no comprimento:

1 de alumínio de seção quadrada de 10 x 10 (450 mm de comprimento)

mais um pequeno guia

1 alumínio de seção quadrada de 10 x 10 (12 mm de comprimento)

que é usado para o fim fixo.

2 off 10 x 20 x 1,5 mm de alumínio de ângulo reto diferente (quadro de 450 mm t.b.a) 2 off 10 x 20 x 1,5 mm de alumínio de ângulo reto diferente (colchetes de 50 mm)

Incluindo

2 de 10 x 20 x 1,5 mm de alumínio de ângulo reto diferente (espaçadores de 20 mm)

porque as porcas M6 precisarão girar com o parafuso de avanço, então os espaçadores são usados para alargar o canal deslizante como parte da contraventamento.

Um dispositivo profissional teria um controle deslizante coaxial e parafuso de avanço:

o tubo roscado M6 é encaixado dentro do controle deslizante 1 fora do tubo roscado M6 (x25mm)

1 haste roscada M6 de 310 milímetros de comprimento

4 porcas M6

2 arruelas M6.

Dois suportes são adicionados para montar o motor elétrico de alumínio de seção 10 x 10 quadrada.

Etapa 8: Montagem do mecanismo

Nestas fotos você pode ver a construção da extremidade fixa do parafuso de avanço.

O parafuso de avanço é aparafusado no controle deslizante e deslizado no canal de modo que uma rosca de 100 mm seja passada através da guia fixa para fixação, conforme descrito abaixo

A pequena guia é fixada no canal completo com as peças espaçadoras, pois as porcas M6 precisarão girar com o parafuso de avanço. A pequena guia evita que a rosca do parafuso corte na área do rolamento e usei uma peça conveniente de alumínio de seção quadrada 8 x 8 dentro da pequena guia como rolamento.

1 alumínio de seção quadrada de 10 x 10 (12 mm de comprimento)

A técnica usada aqui é fixar o parafuso de avanço no lugar com um par de porcas de segurança.

Se uma porca for encaixada em um parafuso e outra for passada ao lado dela, as duas podem ser mantidas no lugar, apertando uma contra a outra.

A sequência no parafuso de avanço é de 2 x porcas M6, 1 x arruela M6, a guia fixa, 1 x arruela M6, 2 x porcas M6.

O truque aqui é passar as duas primeiras porcas e a arruela passando pela guia fixa, em seguida, adicionar a próxima arruela e definir as outras duas porcas na extremidade do parafuso de avanço, travadas no lugar: Para terminar, as duas porcas mais distantes são colocadas de volta para tocar a guia fixa, então a porca mais distante é mantida enquanto a porca interna é travada em direção a ela, deixando um pouco de folga para que o parafuso de avanço possa girar livremente.

As peças do "berço" do motor são aparafusadas de acordo com os cálculos baseados no diâmetro do corpo da chave de fenda e a ponta da chave de fenda é alinhada na ranhura do parafuso de avanço.

Tenho duas dicas para oferecer ajuda para tornar a unidade confiável:

1). Haverá inevitavelmente alguns pequenos desalinhamentos, então descobri que é melhor encaixar algum tipo de luva sobre a união do parafuso de avanço e da chave de fenda; a outra manga de algum cabo de alimentação ou qualquer tubo de plástico será suficiente.

2). Uma mola no hexágono da chave de fenda mantém a broca no lugar contra a extremidade do parafuso de avanço; uma mola adequada pode ser encontrada em um dispensador de sabão descartável.

Finalmente, um membro transversal é aparafusado ao cursor que serve para segurar o cursor no canal e convenientemente ativa os interruptores de limite.

Etapa 9: a parte elétrica

Nenhum atuador linear estaria completo sem dispositivos de limitação para parar de funcionar em qualquer extremidade do "thow" e com um motor elétrico é fácil instalar microinterruptores, que têm o benefício de contatos normalmente abertos e normalmente fechados.

A primeira foto mostra os microinterruptores prontos para a fiação. Observação: os microinterruptores mostrados são os interruptores de limite máximo, portanto, interruptores extras são necessários para parar o motor automaticamente em uma posição diferente.

A imagem acima mostra a fiação clássica do interruptor de pólo duplo / duplo movimento para reverter um motor elétrico DC, ou seja, dois conjuntos de contatos de comutação independentes.

O motor elétrico é conectado aos contatos comuns, mostrados aqui como Preto e Vermelho, enquanto a energia é fornecida a um par de contatos, mostrado aqui como Azul e Marrom, que são então interligados ao outro par de contatos, o Amarelo e fios azuis.

Neste caso, a fiação cruzada é substituída pelos contatos normalmente fechados do microinterruptor para evitar sobrecarga e quaisquer interruptores de limite extras são simplesmente ligados em série: Nesta chave, o fio marrom é deslocado para se opor ao Azul.

Ao testar, certifique-se de verificar se o motor funciona na direção certa e se os interruptores operam no sentido certo!