Hamulec utrzymujący siłownika liniowego Training

Training Home| Previous Topic Next Topic

Budowa i teoria

Generalnie przemysłowe siłowniki liniowe są zaprojektowane tak, aby zapobiegać niepożądanemu ruchowi. Niepożądany ruch występuje wtedy, gdy obciążenie śruby, siłownika lub układu jest w stanie przemieścić urządzenie w odwrotnym kierunku przy braku zasilania.

Niepożądanemu ruchowi przemysłowych siłowników liniowych można zapobiegać na różne sposoby. Niektóre siłowniki mają samoczynnie blokujące się śruby pociągowe. Siłowniki ze śrubami kulowymi wykorzystują hamulce utrzymujące. Najpopularniejszym typem hamulca utrzymującego jest hamulec z owiniętą sprężyną.

Zapobieganie niepożądanemu ruchowi

Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, jak działa hamulec z owiniętą sprężyną, lub przejdź do kolejnego tematu (łącze).

Jak działa hamulec z owiniętą sprężyną

Głównym elementem hamulca z owiniętą sprężyną siłownika jest sprzęgło z owiniętą sprężyną. Podstawowe sprzęgło z owiniętą sprężyną składa się z dwóch piast i owiniętej sprężyny. Owinięta sprężyna ma średnicę wewnętrzną nieco mniejszą niż średnica zewnętrzna oby piast. Podczas montażu sprężyna jest wciskana na obie piasty.

Podstawowa konstrukcja owiniętej sprężyny

Obrót dowolnej piasty w kierunku rozwinięcia lub odwinięcia sprężyny pozwala na swobodny obrót piasty.

Ruch rozwijający sprężynę pozwala na swobodny ruch

Obrót piasty w kierunku zaciskania sprężyny powoduje jej ciaśniejsze owinięcie na piastach, łącząc je. Im większa jest siła obrotu, tym ciaśniej sprężyna trzyma piasty.

Ruch owijający lub zaciskający sprężynę powoduje połączenie

Jeśli jedna z piast jest utrzymywana nieruchomo, zespół ten może wykonać hamowanie. Jednak będzie to hamowanie tylko w jednym kierunku, a wolne koło w drugim. Do hamowania w obu kierunkach, tak jak hamulec z owiniętą sprężyną siłownika, potrzeba więcej elementów.

Hamulec siłownika z owiniętą sprężyną

Hamulec siłownika z owiniętą sprężyną jest generalnie dwoma sprzęgłami z owiniętą sprężyną. Sprzęgła mają wspólną piastę wejściową, znajdującą się na środku, oraz dwie piasty wyjściowe po obu stronach. Piasta wejściowa jest przymocowana do wału śruby, napędzanej przez silnik, co powoduje wydłużanie lub cofanie siłownika (kolor zielony na animacji).

Widok rozstrzelony hamulca siłownika (uproszczony)

Obrót zespołu wału i piasty wejściowej (kolor zielony) w prawo owija sprężynę ciaśniej na piaście wejściowej i lewej piaście wyjściowej, co powoduje ich zblokowanie. Sprężyna rozwija się na prawej piaście, co umożliwia jej poślizg.

Hamulec siłownika obracany w prawo

Obrót zespołu wału i piasty wejściowej (kolor zielony) w lewo powoduje zblokowanie piasty wejściowej i prawej piasty wyjściowej. Lewa piasta wyjściowa może się ślizgać.

Hamulec siłownika obracany w lewo

Silnik napędzający ruch

Gdy silnik obraca zespół śruby i piasty wejściowej w lewo, siłownik wysuwa się. Gdy siłownik wysuwa się, siła wysuwania popycha go w stronę lewej piasty. Jak przedstawiono wcześniej, lewa piasta jest piastą ślizgającą się w tym kierunku. Gdy silnik obraca śrubę w prawo, siłownik cofa się, a siła cofania przyciąga go w stronę prawej piasty, która jest piastą ślizgającą się w tym kierunku.

Na poniższej animacji:

Rura przedłużająca z umieszczoną w niej nakrętką jest reprezentowana przez niebieski cylinder.
Kierunek siły zewnętrznej, rozciągającej lub ściskającej, a także siły przeciwstawnej względem piasty są przedstawione w postaci pomarańczowych strzałek.
Żółta strzałka reprezentuje siły blokujące piasty i sprężynę razem przed obracaniem się zespołu śruby i piasty wejściowej.

Hamulec z owiniętą sprężyną siłownika rozszerza się i kurczy

Utrzymywanie obciążenia

Aby zespół działał jak hamulec, do końców zewnętrznych piast jest dodawany materiał cierny. Gdy obciążenie próbuje ścisnąć siłownik, lewa piasta wyjściowa jest dociskana do materiału ciernego, który ją hamuje. Podobnie gdy obciążenie rozciąga siłownik, prawa piasta wyjściowa jest dociskana do materiału ciernego, który ją hamuje.

Jednocześnie obciążenie ściskające lub rozciągające, przyłożone do siłownika, generuje tendencję do niepożądanego ruchu lub obrotu śruby. Ta próba obrotu zablokuje zespół wału śruby i piasty wejściowej względem jednej z piast wyjściowych. Gdy obciążenie próbuje ścisnąć siłownik, owinięta sprężyna zablokuje piastę wejściową względem lewej piasty wyjściowej. Gdy obciążenie próbuje rozciągnąć siłownik, owinięta sprężyna zablokuje piastę wejściową względem prawej piasty wyjściowej.

Na poniższym rysunku:

Kierunek niepożądanego ruchu śruby jest wskazywany przez czerwone strzałki.
Piasty i sprężyna zablokowane względem zespołu śruby i piasty wejściowej, próbującego wykonać niepożądany ruch, są wskazywane przez żółte strzałki.

Po lewej: hamowanie przy ściskaniu Po prawej: hamowanie przy rozciąganiu

Należy zauważyć, że zespół piasty wejściowej jest zablokowany względem piasty wejściowej, przyciskanej do materiału ciernego hamującego jej obrót. Dzieje się tak w scenariuszach ściskania i rozciągania, powstrzymując zespół śruby i piasty wejściowej przed obrotem. Przy zatrzymaniu obrotów zespołu rura wydłużania zachowuje położenie.

Obciążenia wspomagające

Obciążenie wspomagające jest obciążeniem, które działa w tym samym kierunku co ruch siłownika. Obciążenie ściskające, gdy silnik próbuje cofnąć siłownik, lub rozciągające, gdy silnik próbuje wysunąć siłownik.

Ten scenariusz jest taki sam jak dla napędu siłownika przez silnik, z jedną różnicą. Piasta dociskana do powierzchni ciernej będzie przeciwległą piastą wyjściową. Oznacza to, że obracająca się piasta będzie obracać się względem materiału ciernego (kolor różowy na animacji). W takiej sytuacji silnik będzie realizować napęd przez tarcie i wysuwanie lub wsuwanie siłownika. Jednak scenariusz ten powoduje pewne zużycie materiału ciernego.

Siłownik wysuwający się lub wsuwający z obciążeniem wspomagającym