Характеристики исполнительных механизмов приведены в таблице 4.3. Таблица содержит сравнительные характеристики девяти различных типов исполнительных механизмов, в том числе данные для компонентов длиной 50-100 мм и диаметром от 20 до 50 мм. Сравнения между роторными двигателями и линейными исполнительными механизмами основаны на механизме преобразования винт-гайка (шаг резьбы — 1 мм). Длина винта соответствует длине двигателя.
Рабочий диапазон (ход) Рабочим диапазоном является отношение хода к длине той части привода, где вырабатывается энергия. Эффективный ход (70% от длины шпинделя) принимается за диапазон хода для двигателей вращения.
Сдвиг представляет собой линейную силу, соотнесенную с поверхностью, к которой она генерируется (поверхностью поперечного сечения пьезоэлектрических устройств, поверхностью зазора катушки, внутренней поверхностью гидроцилиндра). Сила вращения ротора и его поперечная поверхность используются для расчета бокового сдвига в электродвигателях.
Скорость определяется как отношение величины управляющего перемещения к продолжительности управляющего импульса. Для роторных двигателей — окружная скорость ротора.
|
Тип исполнительного механизма |
Ход, % |
Сдвиг, Н/мм* |
Скорость, м/с |
Плотность управляющих сил/такт, Вт/см» |
Средняя плотность управляющих сил, мВт/см3 |
Эффективность, % |
| Гидравлический цилиндр |
30 |
21 |
0,25 |
9 |
3020 |
92 |
| Пневматический цилиндр |
76 |
1 |
1 |
3,5 |
1180 |
88 |
| Двигатель постоянного тока |
70 |
0,0072) |
63) |
0,8 |
791 |
50 |
| Ультразвуковой двигатель |
70 |
0,062) |
0,353) |
0,13 |
133 |
16 |
| Пьезоэлектрический исполнительный механизм |
0,09 |
30 |
24) |
15,6 |
61 |
7 |
| Сплав с памятью |
4 |
50 |
0,002 |
0,32 |
53 |
0,3 |
| Втягивающий электромагнит 1) |
0,8 |
2,2 |
0,5 |
8 |
44 |
5 |
| Магнитостриктивный исполнительный механизм |
0,09 |
22 |
1,5 |
1,6 |
5,4 |
5 |
| Соленоид линейного действия |
21 |
0,1 |
0,16 |
0,12 |
4,1 |
5 |
| 1) С охлаждением топлива; 2) – боковой сдвиг в зазоре ротора/зазоре трения;
3) — окружная скорость ротора; 4) — теоретический предел. |
||||||
Средняя плотность управляющих сил (рис. 4.20) – термически — допустимая управляющая сила, отнесенная к единице объема.
Плотность управляющей силы (рис. 4.21), приходящейся на такт это максимальная управляющая сила, создаваемая в течение одного такта и отнесенная к единице объема.
Уровень эффективности равен подводимой энергии, деленной на энергию, передаваемую исполнительному механизму, без учета потерь, связанных с действием электронных или других блоков управления. Рециркуляция энергии (в пьезоэлектрических исполнительных механизмах), не учитывается.
Гидроприводы, имеющие чрезвычайно высокие потенциальные показатели хода, сдвига и вязкости предпочтительны для продолжительных и тяжелых режимов работы.
В электродвигателях небольшие силы магнитного поля компенсируются высокими скоростями вращения, таким образом можно получить высокий уровень плотности сил при продолжительном воздействии. Несмотря на ограниченный ход, пьезоэлектрические исполнительные механизмы способны создавать большие силы, поэтому они наиболее подходят для получения коротких пиков высокой энергии.
Линейные соленоиды имеют значительные тепловые потери в катушке; с охлаждением они развивают средний уровень плотности сил, сопоставимых с уровнями твердотельных исполнительных механизмов.
