แอคชูเอเตอร์แบบโรตารี่แร็คและพิเนียน (Pneumatic rotary rack and pinion actuators)
แอคชูเอเตอร์นิวเมติกแบบแร็คแอนด์พิเนียน (Pneumatic rotary rack and pinion actuators) หรือที่เรียกว่ากระบอกสูบหมุนแบบ จํากัด เป็นแอคชูเอเตอร์แบบหมุนที่ใช้สําหรับการกลึงการเปิดการปิดการผสมการสั่นการวางตําแหน่งการบังคับเลี้ยวและฟังก์ชันเชิงกลอื่น ๆ อีกมากมายที่เกี่ยวข้องกับการหมุนที่ จํากัด แอคชูเอเตอร์เหล่านี้มักใช้สําหรับระบบอัตโนมัติของวาล์วสี่รอบเช่น บอลวาล์ว หรือ วาล์วผีเสื้อ
แอคชูเอเตอร์แร็คแอนด์พิเนียนนิวเมติกแปลงพลังงานของอากาศอัดโดยใช้กระบอกสูบนิวเมติกเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนแบบสั่น ก๊าซที่สะอาดแห้งและผ่านกระบวนการที่แอคชูเอเตอร์นี้ต้องการมีให้ผ่านสถานีอากาศอัดกลางซึ่งมักจะรองรับอุปกรณ์นิวเมติกต่างๆในระบบกระบวนการ
แอคชูเอเตอร์นิวเมติกเมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นส่วนเคาน์เตอร์ไฟฟ้าโดยทั่วไปจะมีความทนทานมากกว่าเหมาะสําหรับสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายและราคาไม่แพง นอกจากนี้พวกเขามักจะต้องการการบํารุงรักษาน้อยกว่าและให้แรงบิดที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับขนาด
![](https://flutech.co.th/wp-content/uploads/2024/01/Pneumatic-rotary-rack-and-pinion-actuators.webp)
การออกแบบ
ในแอคชูเอเตอร์แร็คแอนด์พิเนียนนิวเมติกแรงเชิงเส้นของลูกสูบที่ขับเคลื่อนด้วยอากาศอัดจะถูกแปลงเป็นแรงบิดการหมุนผ่านกลไกเกียร์แร็คแอนด์พิเนียน แร็คแอนด์พิเนียน
ชั้นวางถูกกลึงเป็นลูกสูบและชั้นวางเชื่อมต่อกับเฟืองเฟืองอย่างแม่นยํา เมื่อห้องเต็มไปด้วยอากาศอัดลูกสูบพร้อมกับชั้นวางจะขยายหรือหดกลับซึ่งหมุนเฟืองเฟืองผ่านการเชื่อมต่อแบบเกียร์
การออกแบบแร็คเดี่ยวเทียบกับแร็คคู่
แอคชูเอเตอร์แร็คแอนด์พิเนียนให้ช่วงแรงบิดและการหมุนที่กว้างที่สุดเมื่อเทียบกับกลไกการแปลงอื่น ๆ สําหรับการแปลงแรงเชิงเส้นเป็นแรงบิดในการหมุน มีประสิทธิภาพเชิงกลสูงและแรงบิดที่สามารถผลิตได้ตั้งแต่สองสามนิวตันเมตรไปจนถึงหลายพันนิวตันเมตร
อย่างไรก็ตามข้อเสียเปรียบอย่างหนึ่งของการออกแบบแร็คแอนด์พิเนียนคือฟันเฟือง ฟันเฟืองเกิดขึ้นเมื่อเฟืองแร็คแอนด์พิเนียนไม่อยู่ในแนวเดียวกันอย่างสมบูรณ์และมีช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างการเชื่อมต่อแบบเกียร์แต่ละอัน การจัดแนวที่ไม่ถูกต้องนี้อาจทําให้เกิดการสึกหรอของเกียร์ในระหว่างวงจรชีวิตของแอคชูเอเตอร์ซึ่งจะเพิ่มฟันเฟือง
หน่วยแร็คคู่ใช้ชั้นวางคู่ที่ด้านตรงข้ามของปีกนก สิ่งนี้ช่วยกําจัดฟันเฟืองเนื่องจากแรงเคาน์เตอร์และยังเพิ่มแรงบิดเอาต์พุตของหน่วยเป็นสองเท่าและเพิ่มประสิทธิภาพเชิงกลของระบบ ในแอคชูเอเตอร์คู่ ห้องทั้งสองที่ด้านข้างจะเต็มไปด้วยอากาศแรงดันซึ่งผลักลูกสูบไปที่กึ่งกลางและเพื่อคืนลูกสูบไปยังตําแหน่งเริ่มต้นห้องตรงกลางจะถูกกดดัน
ฟังก์ชัน
แอคชูเอเตอร์นิวเมติกแบบแร็คแอนด์พิเนียนสามารถเป็นได้ทั้งแบบเดี่ยวหรือแบบคู่ นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่แอคทูเอเตอร์เหล่านี้จะให้การหยุดหลายครั้ง
แร็คเดี่ยวเทียบกับแร็คคู่
ในแอคชูเอเตอร์แบบทําหน้าที่เดียวอากาศจะถูกส่งไปยังด้านใดด้านหนึ่งของลูกสูบเท่านั้นและมีหน้าที่ในการเคลื่อนที่ของลูกสูบในทิศทางเดียวเท่านั้น การเคลื่อนที่ของลูกสูบในทิศทางตรงกันข้ามจะดําเนินการโดยสปริงเชิงกล แอคชูเอเตอร์แบบ Single-acting ช่วยอนุรักษ์อากาศอัด แต่ทํางานในทิศทางเดียวเท่านั้น ข้อเสียของกระบอกสูบแบบเดี่ยวคือแรงขับที่ไม่สอดคล้องกันผ่านจังหวะเต็มเนื่องจากแรงสปริงของฝ่ายตรงข้าม
![](https://flutech.co.th/wp-content/uploads/2024/01/single-acting-double-rack-pneumatic-rotary-actuator.webp)
Single-acting
ในแอคชูเอเตอร์แบบ double-acting อากาศจะถูกส่งไปยังห้องทั้งสองด้านของลูกสูบ ความดันอากาศที่สูงขึ้นในด้านหนึ่งสามารถขับเคลื่อนลูกสูบไปอีกด้านหนึ่งได้ แอคชูเอเตอร์แบบ Double-acting จะใช้เมื่อจําเป็นต้องทํางานทั้งสองทิศทาง
ข้อดีของกระบอกสูบแบบ double-acting คือแรงขับคงที่ผ่านช่วงการหมุนเต็ม ข้อเสียของกระบอกสูบแบบ double-acting คือความต้องการอากาศอัดสําหรับการเคลื่อนที่ทั้งสองทิศทางและการขาดตําแหน่งที่กําหนดไว้ในกรณีที่ไฟฟ้าหรือแรงดันขัดข้อง
![](https://flutech.co.th/wp-content/uploads/2024/01/double-acting-double-rack-pneumatic-rotary-actuator.webp)
Double-rack pneumatic rotary actuator
หลายตําแหน่ง
แอคชูเอเตอร์แร็คแอนด์พิเนียนบางตัวสามารถหยุดได้หลายตําแหน่งผ่านช่วงการหมุนโดยการควบคุมแรงดันที่พอร์ต ตําแหน่งหยุดสามารถอยู่ในลําดับใดก็ได้ทําให้แอคชูเอเตอร์สามารถเลือกผ่านตําแหน่งหยุดระหว่างสื่อกลางได้
สลักเกลียวหยุดการเดินทาง
สลักเกลียวหยุดการเดินทางอยู่ที่ด้านข้างของตัวแอคชูเอเตอร์ และอนุญาตให้ปรับตําแหน่งสุดท้ายของลูกสูบโดย จํากัด การหมุนของเฟืองเฟืองจากด้านใน เมื่อติดตั้งแอคชูเอเตอร์ให้ขับในสลักเกลียวหยุดการเดินทางทั้งสองตัวจนกว่าจะสัมผัสกับฝาครอบหยุดการเดินทาง ขันสลักเกลียวหยุดการเดินทางด้านซ้ายต่อไปจนกว่าช่องปีกนกที่มองเห็นได้ด้านบนจะหมุนไปยังตําแหน่งที่ขนานกับความยาวของตัวกระตุ้น
![](https://flutech.co.th/wp-content/uploads/2024/01/components-rack-and-pinion-actuator.webp)
มาตรฐาน
เพื่อให้เข้ากันได้กับผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตหลายรายแอคชูเอเตอร์แร็คแอนด์พิเนียนนิวเมติกส่วนใหญ่ได้รับมาตรฐาน มาตรฐานเหล่านี้ระบุขนาดสําหรับส่วนประกอบต่างๆเช่นตัวกระตุ้นไปยังอินเทอร์เฟซวาล์วพอร์ตอากาศอินเทอร์เฟซตัวบ่งชี้ตําแหน่งและรูปร่างตัวขับเพลา
ส่วนประกอบตัวกระตุ้นนิวเมติกแบบแร็คแอนด์พิเนียน:
- ชุดตลับสปริง (A)
- ลูกเบี้ยวหยุดการเดินทาง (B)
- ตัวบ่งชี้ตําแหน่ง (C)
- ฝาท้าย (D)
- ตัวเครื่อง (E)
- พอร์ตอินทิกรัล (F)
- ซีลลูกสูบ (G)
- แบริ่งเพลาส่งออก (H)
- เพลาส่งออก (I)
- ลูกสูบ (J)
- สกรูปรับการหยุดการเดินทาง (K)
- พอร์ตนิวเมติก (L)
- ไกด์ลูกสูบ (M)
- และแหวนลูกสูบ (N)
มาตรฐาน ISO 5211: 2017
ISO 5211: 2017 ระบุข้อกําหนดสําหรับการต่อพ่วงแอคชูเอเตอร์แบบหมุนชิ้นส่วนเข้ากับวาล์วอุตสาหกรรมและสามารถดูได้มันระบุขนาดของหน้าแปลนและส่วนประกอบการขับขี่รวมถึงค่าแรงบิดสําหรับอินเทอร์เฟซและข้อต่อที่ระบุ
NAMUR VDI/VDE 3845: 2010-09
มาตรฐานนี้มีข้อมูลจําเพาะของอินเทอร์เฟซระหว่างแอคชูเอเตอร์และวาล์วกระบวนการที่ให้อากาศอัด นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นอินเทอร์เฟซอุปกรณ์เสริมที่ด้านบนของแอคชูเอเตอร์เช่นสวิตช์ป้อนกลับตําแหน่งหรือเซ็นเซอร์ NAMUR-valves มีอินเทอร์เฟซการประกอบตาม VDI / VDE 3845 ซึ่งเกี่ยวข้องกับพอร์ตอากาศสองพอร์ตที่ด้านแบนของวาล์วรวมถึงรูเพิ่มเติมสําหรับยึดวาล์วเข้ากับตัวแอคชูเอเตอร์
เกณฑ์การคัดเลือก
มีหลายปัจจัยที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกแอคชูเอเตอร์นิวเมติกแบบแร็คแอนด์พิเนียนสําหรับการใช้งานของคุณ
- สําหรับฟันเฟืองเป็นศูนย์ที่ปลายแต่ละด้านของการหมุนและความแม่นยําในการหยุดที่สูงขึ้นแนะนําให้ใช้แอคชูเอเตอร์แร็คคู่ในขณะที่สําหรับการใช้งานที่เบากว่าซึ่งต้องการการออกแบบที่กะทัดรัดสามารถระบุแอคชูเอเตอร์แร็คเดียวได้
- แอคชูเอเตอร์ที่มีขนาดที่แน่นอนจะให้ช่วงแรงบิดขึ้นอยู่กับแรงดันควบคุมที่ป้อนเข้าไป เกณฑ์อื่น ๆ ที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกแอคชูเอเตอร์แบบหมุนคือช่วงของการสั่นปริมาณอากาศที่จําเป็นสําหรับการทํางานสื่อควบคุมและอินเทอร์เฟซรวมถึงตัวเลือกเพลาส่งออกขนาดหน้าแปลนและพอร์ตอากาศนําร่อง
การใช้งาน
เนื่องจากแรงบิดคงที่แอคชูเอเตอร์แร็คแอนด์พิเนียนจึงมักใช้และมักจะเป็นรูปแบบที่ต้องการของแอคชูเอเตอร์นิวเมติกสําหรับวาล์ว พวกเขาจะใช้สําหรับการผสม, การทุ่มตลาด, การให้อาหารเป็นระยะ, การหมุนอย่างต่อเนื่อง, การพลิกกลับ, การวางตําแหน่ง, การสั่น, การยก, การเปิดและปิดและการกลึง แอคชูเอเตอร์เหล่านี้ใช้สําหรับฟังก์ชั่นทางกลต่างๆในอุตสาหกรรมเหล็กการจัดการวัสดุการดําเนินงานทางทะเลอุปกรณ์ก่อสร้างเครื่องจักรทําเหมืองและพวงมาลัยเพาเวอร์ไฮดรอลิก
อ้างอิง: PNEUMAX SPA
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดติดต่อเรา:
โทร: 02-384-6060 | ไลน์: @flutech.co.th | อีเมล: [email protected] | เฟสบุ๊ค: @flutech.co.th