Niektórzy zapomnieli już o wyciskaniu ciężarów na siłowni, bo mają swoje własne centrum fitness w domu. Siłowniki elektryczne mają sporo wspólnego z podnoszeniem ciężarów i coraz chętniej zaglądają do domów, garaży i ogrodów, choć ich korzeni raczej upatrujemy w przemyśle.
Jak działa siłownik elektryczny?
Siłownik elektryczny to urządzenie mechaniczne, które wykorzystuje silnik elektryczny do poruszania się w określonym kierunku i wywierania siły na przeciwnym końcu, zwanej “łapą” lub “tłokiem”. Przypomina silnik prądu stałego. Jest to wydajne i wszechstronne narzędzie stosowane w zastosowaniach przemysłowych i komercyjnych, takich jak obróbka metali, przemysł drzewny, maszyny rolnicze, meble, medycyna czy robotyka profesjonalna. Spróbujemy opisać jego działanie w pigułce.
Siłownik elektryczny składa się z elementów takich jak silniki, przekładnie, tłoki, prowadnice i łożyska. Silnik elektryczny napędza przekładnię, która zmienia prędkość i moment obrotowy, co umożliwia poruszanie się tłoka. Tłok porusza się wzdłuż prowadnic, które utrzymują go w stałym kierunku i zapobiegają jego zniekształceniom. Łożyska zapewniają płynną pracę siłownika i zmniejszają tarcie, co wpływa na jego żywotność i wydajność. Chciałoby się rzec – ot, cała filozofia. Siłownik elektryczny może być jednak sterowany ręcznie lub za pomocą zaawansowanych systemów automatyzacji. W zależności od konstrukcji i zastosowania siłowniki mają różne rozmiary, kształty, moce i prędkości. Wszystkie te czynniki wpływają na jego zdolność do wywierania siły i przenoszenia obciążeń, co decyduje o jego funkcjonalności i zastosowaniach.
Siłowniki elektryczne – rodzaje
Bez tego ani rusz, bo pojęcie “siłownik elektryczny” jest zbiorcze i pojemne. Wszystkie przekształcają energię elektryczną na ruch mechaniczny, ale istieją różne typy siłowników elektrycznych, z których każdy działa w inny sposób i ma swoje zastosowanie.
Siłowniki liniowe
Siłowniki liniowe służą do poruszania się w linii prostej. Ich główną cechą jest to, że ruch jest liniowy, czyli wzdłuż osi siłownika. Siłownik liniowy wykorzystuje mechanizmy takie jak śruby, pasy lub łańcuchy napędowe, aby przekształcić ruch obrotowy w ruch liniowy.
Siłowniki obrotowe
Siłowniki obrotowe służą do poruszania się wokół osi obrotowej. Ich główną cechą jest to, że ruch jest obrotowy, czyli wokół osi siłownika. Siłowniki obrotowe wykorzystują zwykle koła zębate, przekładnie lub silniki krokowe, aby analogicznie do poprzednika przekształcić energię elektryczną w ruch obrotowy.
Siłowniki kątowe
Siłowniki kątowe służą do… poruszania się pod różnymi kątami. Skoro ruch jest kątowy, to poruszają się pod różnymi kątami w stosunku do osi siłownika. Siłowniki kątowe wykorzystują przekładnie, przekładnie ślimakowe lub silniki krokowe, aby przekształcić energię elektryczną w ruch kątowy.
Wszystkie te typy siłowników elektrycznych mają swoje zastosowanie w różnych dziedzinach takich jak przemysł, robotyka, medycyna czy motoryzacja. Zwykle trudno podzielić je wedle korzystających z niż branż, a do wyboru odpowiedniego typu siłownika należy wziąć pod uwagę wymaganie aplikacji, w której ma być użyty.
Siłownik elektryczny liniowy – działanie i zastosowania
Wiemy już, że elektryczny siłownik liniowy to urządzenie, które przekształca ruch obrotowy silnika AC lub DC w ruch liniowy. Może zapewniać zarówno ruchy pchania, jak i ciągnięcia. Dlaczego są tak uniwersalne? Ruch ten umożliwia podnoszenie, opuszczanie, przesuwanie, pochylanie, pchanie czy ciągnięcie obiektów za pomocą jednego przycisku. Siłowniki elektryczne liniowe są łatwe w obsłudze, bezpieczne w instalacji i konfiguracji. Obecnie na świecie używa się setek milionów siłowników do wykonywania wielu różnych zadań. Choć dotychczas były kojarzone z zastosowaniami przemysłowymi albo konstrukcyjnymi, o których mówi się, że są brudne, nudne lub niebezpieczne, to wraz z postępem automatyki domowej znajdujemy ich szerokie zastosowanie w domu i biurze do wykonywania nowatorskich zadań. Coraz chętniej instaluje się je tam, gdzie wymagane jest na przykład jak podnoszenie wyświetlaczy, projektorów czy biurek, wysuwanie głośników, albo podnoszenie urządzeń kuchennych. Zapewniają pełną kontrolę nad bezpiecznym i dokładnym sterowaniem ruchem, są energooszczędne i mają długą żywotność przy niewielkiej albo praktycznie zerowej konserwacji. Sama instalacja elektrycznego siłownika liniowego pozostaje bardzo prosta w porównaniu do systemów hydraulicznych lub pneumatycznych. Zajmują mniej miejsca i są znacznie tańsze niż siłowniki hydrauliczne i pneumatyczne, ponieważ nie posiadają pomp ani węży. Spójrzmy na to ważne rozróżnienie.
Podnośniki elektryczne a podnośniki hydrauliczne
Siłownik hydrauliczny wykorzystuje płyn do popychania tłoka do przodu i do tyłu, natomiast elektryczny siłownik liniowy wykorzystuje silnik prądu zmiennego lub stałego do napędzania śruby wiodącej. Śruba wiodąca jest wyposażona w nakrętkę, która porusza się w górę i w dół, przekształcając ruch obrotowy w ruch liniowy. Układ hydrauliczny jest zdolny do osiągania ogromnych sił, ale takie układy wymagają pomp wysokociśnieniowych, zaworów i przewodów rurowych oraz zbiornika na cały ten płyn hydrauliczny.
Oczywiście jeśli dysponujemy dużą ilością miejsca, a cena nie stanowi problemu, to układ hydrauliczny może być dobrym rozwiązaniem. Z punktu widzenia eksploatacji stosowanie hydrauliki ma jednak pewne wady. Główną z nich jest kontrola. W przypadku tych systemów precyzja sterowania jest bardzo mała. Elektryczny siłownik liniowy zapewnia nie tylko precyzję, ale też niski całkowity koszt eksploatacji w porównaniu z innymi systemami. Systemy siłowników elektrycznych pozostają ciche, czyste, nietoksyczne i energooszczędne. Spełniają one stale rosnące wymagania i przepisy dotyczące urządzeń przyjaznych dla środowiska.
Siłowniki elektryczne – gdzie się je stosuje?
Zastosowania siłowników elektrycznych są szerokie. Na przestrzeni lat sporo ich przybyło, a oto niektóre z nich.
- Luki (włazy)
- Podnośniki urządzeń kuchennych
- Sterowanie przepustnicy
- Schody wysuwane
- Regulatory pługów śnieżnych
- Maszyny w logistyce i transporcie
- Ukryte drzwi
- Panele słoneczne
- Drzwi, bramy i okna przesuwne
- Urządzenia rolnicze
- Animatronika i robotyka
- Sterowanie amortyzatorami i stanowiska pracy o regulowanej wysokości
- Automatyka domowa, ruchome telewizory lub projektory
Wybór siłownika elektrycznego – parametry i to, co należy wziąć pod uwagę
Przy wyborze siłownika elektrycznego należy wziąć pod uwagę kilka czynników.
- Typ siłownika. Mowa o wspomnianych wcześniej typach – to silniki liniowe, obrotowe i kątowe. Wybór odpowiedniego typu zależy od wymagań aplikacji, w której siłownik będzie używany.
- Moc siłownika. Określona przez producenta jako maksymalna moc, którą siłownik może osiągnąć. Warto pamiętać, że sposób podnoszenia może znacznie zwielokrotnić wymaganą moc.
- Długość skoku siłownika określa, jak daleko siłownik liniowy będzie się poruszał w jednym kierunku.
- Prędkość siłownika jest ważnym czynnikiem zwłaszcza w przypadku aplikacji, w których wymagana jest szybka reakcja. Ogólnie rzecz biorąc im większa wymagana siła, tym wolniejszy będzie ruch siłownika. Warto pamiętać, że siła i prędkość wzajemnie się równoważą. Istnieją sposoby na zwiększenie prędkości w niektórych typach zastosowań, na przykład instalacja siłownika w pobliżu punktu obrotu do otwierania i zamykania, jednak im bliżej punktu obrotu, tym więcej siły potrzeba (zasada działania dźwigni).
- Stopień ochrony. Ten parametr określa, jak dobrze siłownik jest chroniony przed czynnikami zewnętrznymi takimi jak woda, pył czy olej.
- Rodzaj sterowania. Siłowniki elektryczne mogą być sterowane ręcznie, automatycznie lub za pomocą systemu sterowania.
