Elektryczny siłownik liniowy: 9 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Ta instrukcja dotyczy stworzenia potężnego siłownika liniowego z typowymi narzędziami gospodarstwa domowego z minimum komponentów ze sklepu ze sprzętem - bez frezowania ani toczenia, ale będzie trochę cięcia i wiercenia! Ta instrukcja poprowadzi Cię przez szczegóły projektowania siłownika liniowego do własnych potrzeb za pomocą elektrycznego silnika śrubokrętowego.

Siłowniki liniowe o dużej wytrzymałości są, co zrozumiałe, drogie, ponieważ precyzyjna konstrukcja mechaniczna jest wymagana do niezawodnego działania i rzadko może być uzasadniona w przypadku jednorazowego projektu domowego.

Oczekuje się, że siłownik liniowy będzie ciągnąć lub pchać ładunek w jednej płaszczyźnie (np. do wewnątrz i na zewnątrz lub w górę i w dół), dlatego jest zaprojektowany dla określonego maksymalnego obciążenia i odległości, zwanej „rzutem”.

Główną trudnością w takim projekcie jest brak możliwości obróbki w celu wykonania niezawodnych połączeń z napędem i suwakiem. Sześciokątny wałek śrubokręta i gwintowana rurka z okuć meblowych DIY rozwiązały te problemy.

Krok 1: Oto zdjęcie urządzenia, które wykonałem, aby otworzyć i zamknąć podwójne okno szklarni:

Istnieją dwie części tego Instruktażu, ponieważ mamy część elektryczną i część mechaniczną.

:OSTRZEŻENIE::OSTRZEŻENIE::OSTRZEŻENIE::OSTRZEŻENIE::OSTRZEŻENIE::OSTRZEŻENIE::OSTRZEŻENIE:

To urządzenie może wywierać dużą siłę i powinno być obsługiwane z najwyższą ostrożnością.

Zalecane jest awaryjne sterowanie „STOP”

mechanizm powinien być całkowicie zamknięty, jeśli jest zamontowany w dostępnym miejscu.

Krok 2: Narzędzia potrzebne do wykonania tego siłownika liniowego w tym instruktażowym to:

Piła do metalu

Wiertło i wiertła pasujące do śrub mocujących, np. 2,5 mm i 3 mm

Wkrętak do śrub mocujących

Dwa klucze M6

Płaski pilnik lub papier ścierny/szklany do gratowania

Krok 3: Części mechaniczne potrzebne do wykonania siłownika liniowego w tej instrukcji to:

Pręt gwintowany śruby pociągowej M6 o długości 310 milimetrów

Rama prowadząca 2 szt. 10 x 20 x 1,5 mm nierówny kątownik prosty aluminiowy (rama 530 mm tba) 3 szt. 10 x 20 x 1,5 mm nierówny kątownik prosty aluminiowy (50 mm krzyżulce i wspornik) 2 szt. 10 x 20 x 1,5 mm nierówne aluminium pod kątem prostym (20 mm przekładki) łącznie 1150 mm

Część ruchoma - suwak 1 szt. 10 x 10 profili kwadratowych aluminium (długość 450mm) 1 szt. 10 x 10 profili kwadratowych aluminium (12mm długości) łącznie 462mm

Nakrętki i podkładki M6 oraz śruby mocujące: 1 szt. rurki gwintowanej M6 (x25mm) 4 szt. Nakrętek M6 2 szt. Śrub mocujących podkładki M6 łącznie 14

Silnik np. śrubokręt elektryczny

Krok 4: Części elektryczne potrzebne do sterowania siłownikiem liniowym w tej instrukcji to:

Zasilacz

przycisk zasilania

Przekaźnik przełączający

Wyłączniki krańcowe

Przewód łączący

Silnik elektryczny - na biegu w dół

Zastosowany tutaj elektryczny śrubokręt ma nominalnie 2,4 V i był zasilany dwoma akumulatorami Ni-Cad, więc odpowiednim zasilaczem byłby zasilacz do komputera osobistego dający możliwość zasilania 3,3 V i 5 V. Prąd (natężenie) może wynosić do 6 amperów. więc wszystkie komponenty i okablowanie muszą być odpowiednie.

Tak się złożyło, że zdecydowałem się pozostać przy dwóch akumulatorach Ni-Cad, ponieważ operacja miała być przerywana, a to oznaczało, że mogę korzystać z istniejącej ładowarki!

Krok 5: Ta sekcja to proces projektowania z konstrukcją opisaną w następnej sekcji

Rama zabezpiecza wszystko względem siebie i przyjmuje obciążenie; część ruchoma ślizga się w ramie i jest przesuwana przez nakrętkę „przesuwną” na śrubie pociągowej napędzanej silnikiem elektrycznym. Śruba pociągowa jest zamocowana na końcu silnika, a nakrętka „przesuwna” jest przymocowana do części ruchomej, tak że po obróceniu śruby zmusza część ruchomą do podążania za ruchem. Używam części pozostałych po siłowniku szklarni, którymi są:

Pręt gwintowany M6 o długości 310 milimetrów

10 x 20 x 1,5 mm aluminium o nierównym kącie prostym (długość 1,2 metra)

Aluminium o przekroju kwadratowym 10 x 10 (długość 1,0 m)

Silnik elektryczny - na biegu w dół

Wymiary wymaganych części są powiązane z „rzutem”, co oznacza, jak daleko może się przesunąć „przesuwna” nakrętka. istnieją trzy sekcje śruby pociągowej, tj. każdy koniec i nakrętka „przesuwna”.

Każdy stały koniec pręta gwintowanego ma sekcję, która zmniejsza dostępny gwint śruby; użyteczna długość gwintu wynosi 310 mm -25 (pręt) -40 (nakrętki i łożysko = 245 mm, co stanowi efektywną odległość przesuwu).

Część ruchoma ma trzy sekcje; połączenie z nakrętką „przesuwną”, „rzut” i przedłużenie: „Rzut” to ruch śruby pociągowej, a przedłużenie to długość wymagana do stabilności plus zasięg do napędzanego przedmiotu.

Używam połowy odległości „rzutu” w ramie dla stabilności, więc 245/2 = 122,5, a następnie dodaję długość śruby pociągowej, aby uzyskać 122,5 + 310 = 432,5 mm minus odległość do ogranicznika około 24 mm, więc około 405 mm to minimum i zamierzam zaokrąglić go do 450 mm, co daje dodatkowy dodatek do mocowania. (310/2 = 160 *3 = 465 mm)

Rama musi obejmować śrubę pociągową, długość wspornika i zapewniać mocowanie silnika elektrycznego.

Używam ścinków 10 x 20 x 1,5 mm na krzyżaki i trzymam suwak w ramie prowadzącej.

Używam ścinków aluminiowych o przekroju kwadratowym 10 x 10 do zlokalizowania relacji śruby pociągowej do ruchomej części aluminiowej o przekroju kwadratowym 10 x 10.

Krok 6: Części mechaniczne:

Tak więc wymagane części to: 1 szt. pręt gwintowany M6 o długości 310 mm 5 szt. Nakrętek M6 2 szt. Podkładki M6

2 części 10 x 20 x 1,5 mm nierówny kąt prosty aluminium (rama 450 mm t.b.a)

3 części 10 x 20 x 1,5 mm nierówny kąt prosty z aluminium (50 mm krzyżulce i wspornik)

łącznie 1260mm

1 sztuka aluminium o przekroju kwadratowym 10 x 10 (długość 450 mm)

1 sztuka aluminium o przekroju kwadratowym 10 x 10 (długość 12 mm)

łącznie 462mm

śruby mocujące łącznie 14

Silnik elektryczny - na biegu w dół

Silnik elektryczny musi być wyrównany i przymocowany do ramy, a odbywa się to za pomocą dwóch prętów wsporczych: W tym przypadku średnica silnika wynosi 40 mm, co oznacza, że środek znajduje się na 20 mm, który musi być wyrównany z gwintem śruby pociągowej. Dwa pręty nośne są przykręcone do ramy i „kołyszą” silnik elektryczny, dzięki czemu są rozstawione, aby obniżyć linię środkową.

2 części aluminiowe o przekroju kwadratowym 10 x 10, wystarczająco długie, aby utrzymać silnik elektryczny.

Śruba pociągowa biegnie centralnie w 10 mm kanale ramy, a pręty nośne są zamocowane w dolnej części ramy: Trochę matematyki. użycie trójkątów prostokątnych daje przyległy bok 5 mm i przeciwprostokątne 40/2 = 20 mm, więc 20 do kwadratu = 400 minus 5 do kwadratu (25) = 375, z czego pierwiastek kwadratowy wynosi 19,365; szerokość „kołyski” dla średnicy 40 mm jest dwa razy większa niż 38,7, co spowoduje spadek linii środkowej silnika elektrycznego, ale uważaj, że tolerancja tylko +/- 0,5 mm = różnica 4 do 6 mm!

Krok 7: Przygotowanie części

Pręt gwintowany wymaga wycięcia na śrubokręt, a pierwsze zdjęcie pokazuje, jak udało mi się go zabezpieczyć podczas cięcia piłą do metalu.

na każdym końcu pręta gwintowanego jest wykonany mały otwór do lokalizowania śrub, jak pokazano na drugim zdjęciu, a następnie montowany na końcu pręta suwaka, jak pokazano na trzecim zdjęciu.

Profile aluminiowe są cięte na długość:

1 sztuka aluminium o przekroju kwadratowym 10 x 10 (długość 450 mm)

plus mały przewodnik

1 sztuka aluminium o przekroju kwadratowym 10 x 10 (długość 12 mm)

który jest używany do stałego końca.

2 szt. 10 x 20 x 1,5 mm nierówny kątownik prosty aluminium (rama 450 mm t.b.a) 2 szt. 10 x 20 x 1,5 mm nierówny kątownik prosty aluminium (50 mm krzyżaki)

łącznie z

2 części 10 x 20 x 1,5 mm nierówne kątowe aluminium (przekładki 20 mm)

ponieważ nakrętki M6 będą musiały się obracać za pomocą śruby pociągowej, więc podkładki dystansowe są używane do poszerzenia kanału suwaka jako części usztywnienia krzyżowego.

Profesjonalne urządzenie miałoby współosiowy suwak i śrubę pociągową:

rurka z gwintem M6 jest zamontowana wewnątrz suwaka 1 z rurki z gwintem M6 (x25mm)

1 szt. pręt gwintowany M6 o długości 310 milimetrów

4 nakrętek M6

2 podkładki M6.

Dodano dwa wsporniki do montażu silnika elektrycznego z aluminium o przekroju kwadratowym 10x10.

Krok 8: Montaż mechanizmu

Na tych zdjęciach widać budowę stałego końca śruby pociągowej.

Śruba pociągowa jest wkręcana w suwak i wsuwana w kanał tak, że gwint 100 mm przechodzi przez stałą prowadnicę w celu zamocowania, jak opisano poniżej

Mała prowadnica jest zamocowana w kanale wraz z elementami dystansowymi, ponieważ nakrętki M6 będą musiały się obracać za pomocą śruby pociągowej. Mała prowadnica zapobiega przecięciu gwintu śruby na obszarze łożyska, a jako łożysko użyłem wygodnego kawałka aluminium o przekroju kwadratowym 8 x 8 wewnątrz małej prowadnicy.

1 sztuka aluminium o przekroju kwadratowym 10 x 10 (długość 12 mm)

Zastosowana tutaj technika polega na zamocowaniu śruby pociągowej na miejscu za pomocą pary przeciwnakrętek.

Jeśli nakrętka jest przymocowana do śruby, a druga jest podkręcona obok niej, można sprawić, że dwie nakrętki pozostaną na swoim miejscu, dokręcając jedną do drugiej.

Kolejność na śrubie pociągowej to 2 x nakrętki M6, 1 x podkładka M6, stała prowadnica, 1 x podkładka M6, 2 x nakrętki M6.

Sztuczka polega na tym, aby przesunąć dwie pierwsze nakrętki i podkładkę obok stałej prowadnicy, a następnie dodać następną podkładkę i ustawić pozostałe dwie nakrętki na końcu śruby pociągowej, zablokowane w miejscu: Aby zakończyć, dokręcane są dwie najdalsze nakrętki z powrotem, aby dotknąć nieruchomej prowadnicy, następnie najdalsza nakrętka jest przytrzymywana, podczas gdy wewnętrzna nakrętka jest zablokowana w jej kierunku, pozostawiając niewielki luz końcowy, aby śruba pociągowa mogła się swobodnie obracać.

Elementy „kołyski” silnika są przykręcane zgodnie z obliczeniami opartymi na średnicy korpusu śrubokręta, a końcówka śrubokrętu jest dopasowana do rowka śruby pociągowej.

Mam dwie wskazówki, które pomogą sprawić, że urządzenie będzie niezawodne:

1). Nieuchronnie wystąpi niewielka niewspółosiowość, więc stwierdziłem, że najlepiej jest założyć jakiś rodzaj tulei na styk śruby pociągowej i końcówki wkrętaka; wystarczy druga tuleja jakiegoś przewodu zasilającego lub plastikowa rurka.

2). Sprężyna w gnieździe sześciokątnym śrubokręta utrzymuje bit w miejscu przy końcówce śruby pociągowej; odpowiednią sprężynę można znaleźć w jednorazowym dozowniku mydła.

Na koniec do suwaka przykręcona jest poprzeczka, która służy do trzymania suwaka w kanale i do wygodnego uruchamiania wyłączników krańcowych.

Krok 9: Elektryka

Żaden siłownik liniowy nie byłby kompletny bez urządzeń ograniczających, które zatrzymywałyby ruch na obu końcach „przepływu”, a dzięki silnikowi elektrycznemu łatwo jest zamontować mikroprzełączniki, które mają tę zaletę, że mają zarówno normalnie otwarte, jak i normalnie zamknięte styki.

Pierwsze zdjęcie przedstawia mikroprzełączniki gotowe do okablowania. Uwaga: pokazane mikroprzełączniki są maksymalnymi wyłącznikami krańcowymi, więc wymagane są dodatkowe przełączniki, aby automatycznie zatrzymać silnik w innej pozycji.

Powyższy rysunek przedstawia klasyczne okablowanie przełącznika dwubiegunowego / dwukierunkowego do odwracania silnika elektrycznego prądu stałego, tj. dwa zestawy niezależnych styków przełącznych.

Silnik elektryczny jest podłączony do wspólnych styków, pokazanych tutaj jako czarny i czerwony, podczas gdy zasilanie jest dostarczane do jednej pary styków, pokazanej tutaj jako niebieski i brązowy, które są następnie połączone krzyżowo z drugą parą styków, żółtym i niebieskie przewody.

W tym przypadku okablowanie krosowe jest zastąpione normalnie zamkniętymi stykami mikroprzełącznika, aby zapobiec przekroczeniu, a wszelkie dodatkowe wyłączniki krańcowe są po prostu połączone szeregowo: W tym przełączniku brązowy przewód jest przesunięty, aby przeciwstawić się niebieskiemu.

Podczas testowania upewnij się, że silnik pracuje we właściwym kierunku i że przełączniki działają we właściwym kierunku!