Электрический линейный привод: 9 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Это руководство посвящено созданию мощного линейного привода с использованием типичных бытовых инструментов из минимального количества компонентов из хозяйственного магазина - без фрезерования или токарной обработки, но потребуется небольшая резка и сверление! Это руководство проведет вас через детали проектирования линейного привода в соответствии с вашими потребностями с помощью электродвигателя-отвертки.

Сверхмощные линейные приводы по понятным причинам дороги, поскольку для надежной работы требуется прецизионная механическая конструкция, которая редко может быть оправдана для разового домашнего проекта.

Предполагается, что линейный привод будет тянуть или толкать груз в одной плоскости (например, вперед-назад или вверх-вниз), поэтому он рассчитан на определенную максимальную нагрузку и расстояние, известное как «бросок».

Основная трудность в подобном проекте - отсутствие возможности механической обработки для изготовления надежных соединений с приводом и ползуном. Шестигранный вал отвертки и трубка с резьбой от мебельной фурнитуры D.i.y решили эти проблемы.

Шаг 1: Вот изображение устройства, которое я сделал, чтобы открывать и закрывать двойное окно теплицы:

Это руководство состоит из двух частей: электрическая и механическая.

: WARNING:: WARNING:: WARNING:: WARNING:: WARNING:: WARNING:: WARNING:

Это устройство способно оказывать большое усилие, и с ним следует обращаться с особой осторожностью.

Рекомендуется аварийное управление "СТОП".

и механизм должен быть полностью закрыт, если он установлен в доступном месте.

Шаг 2: Инструменты, необходимые для изготовления этого линейного привода в данном руководстве:

Ножовка

Сверла и сверла для крепежных винтов, например, 2,5 мм и 3 мм.

Отвертка для крепежных винтов

Два гаечных ключа M6

Плоский напильник или песочная / стеклянная бумага для удаления заусенцев

Шаг 3: Механические детали, необходимые для изготовления линейного привода в этой инструкции:

Ходовой винт М6 резьбовой стержень длиной 310 миллиметров

Направляющая рама 2 шт. Из алюминия под прямым углом 10 x 20 x 1,5 мм (рама 530 мм) 3 шт. Из алюминия под прямым углом 10 x 20 x 1,5 мм (поперечные распорки и кронштейн 50 мм) 2 шт. Из алюминия 10 x 20 x 1,5 мм неравномерный прямоугольный алюминий (проставки 20 мм) всего 1150 мм

Подвижная часть - ползунок 1 шт. Из алюминия квадратного сечения 10 x 10 (длина 450 мм) 1 шт. Из алюминия квадратного сечения 10 x 10 (длина 12 мм) всего 462 мм

Гайки, шайбы и крепежные винты M6: 1 штука с резьбой M6 (x25 мм), 4 гайки M6, 2 гайки M6, шайбы, крепежные винты, всего 14

Двигатель, например, электрическая отвертка

Шаг 4: Электрические детали, необходимые для управления линейным приводом в этой инструкции:

Источник питания

выключатель

Реле переключения

Концевые выключатели

Соединительный провод

Электродвигатель - пониженный

Используемая здесь электрическая отвертка имеет номинальное напряжение 2,4 В и работала на двух никель-кадмиевых перезаряжаемых элементах, поэтому подходящим источником питания был бы персональный компьютер P. S. U с возможностью питания на 3,3 и 5 вольт. Ток (сила тока) может достигать 6 ампер. поэтому все компоненты и проводка должны быть подходящими.

Так получилось, что я решил остаться с двумя перезаряжаемыми батареями Ni-Cad, так как работа должна была быть прерывистой, и это означало, что я мог использовать существующее зарядное устройство!

Шаг 5: Этот раздел представляет собой процесс проектирования с построением, следующим в следующем разделе

Рама фиксирует все относительно друг друга и выдерживает нагрузку; подвижная часть скользит в раме и перемещается с помощью «ходовой» гайки на ходовом винте, приводимом в действие электродвигателем. Ходовой винт закреплен на конце двигателя, а «ходовая» гайка прикреплена к подвижной части, так что при повороте винта она заставляет подвижную часть следовать за движением. Я использую детали, оставшиеся от привода для дома, а именно:

Стержень с резьбой М6 длиной 310 миллиметров

10 x 20 x 1,5 мм неравномерный прямоугольный алюминий (длина 1,2 метра)

Алюминий квадратного сечения 10 x 10 (длина 1,0 м)

Электродвигатель - пониженный

Все размеры требуемых деталей связаны с «ходом», то есть с тем, насколько далеко может перемещаться «ходовая» гайка. ходовой винт состоит из трех частей, т.е. каждого конца и «ходовой» гайки.

Каждый фиксированный конец стержня с резьбой имеет участок, уменьшающий доступную резьбу; полезная длина резьбы составляет 310 мм -25 (стержень) -40 (гайки и подшипник = 245 мм, что является эффективным расстоянием перемещения.

Подвижная часть состоит из трех частей; соединение с "ходовой" гайкой, "ходом" и удлинением: "ход" - это ход ходового винта, а удлинение - это длина, необходимая для обеспечения устойчивости плюс досягаемости движущегося объекта.

Я использую половину расстояния «выброса» в раме для устойчивости, так что 245/2 = 122,5, затем я добавляю длину ходового винта, чтобы получить 122,5 + 310 = 432,5 мм минус расстояние до упора около 24 мм, так что примерно 405 мм - это длина ходового винта. минимум, и я собираюсь округлить его до 450 мм, что дает дополнительные возможности для крепления. (310/2 = 160 * 3 = 465 мм)

Рама должна охватывать ходовой винт, длину опоры и обеспечивать крепление для электродвигателя.

Я использую обрезки 10 x 20 x 1,5 мм для поперечных распорок и держу ползунок в направляющей раме.

Я использую алюминиевые обрезки квадратного сечения 10 x 10, чтобы определить соотношение ходового винта и алюминиевой подвижной части с квадратным сечением 10 x 10.

Шаг 6: Механические детали:

Итак, требуемые детали становятся: 1 шток с резьбой M6 длиной 310 мм 5 гаек M6 2 шайбы M6

2 части 10 x 20 x 1,5 мм неравномерные из алюминия под прямым углом (рама 450 мм t.b.a)

3 неравных прямоугольных алюминиевых элемента размером 10 x 20 x 1,5 мм (поперечные распорки и кронштейн 50 мм)

всего 1260мм

1 кусок алюминия квадратного сечения 10 x 10 (длина 450 мм)

1 кусок алюминия квадратного сечения 10 x 10 (длина 12 мм)

всего 462 мм

крепежные винты всего 14

Электродвигатель - пониженный

Электродвигатель должен быть выровнен и закреплен на раме, и это делается с помощью двух опорных стержней: в этом случае диаметр двигателя составляет 40 мм, что означает, что центр находится на уровне 20 мм, который должен совпадать с резьбой ходового винта. Две опорные штанги привинчены к раме и удерживают электродвигатель таким образом, чтобы их расстояние между ними уменьшало центральную линию.

2 из алюминия квадратного сечения 10 x 10, достаточной длины, чтобы выдержать электродвигатель.

Ходовой винт проходит по центру 10-миллиметрового канала рамы, а опорные стержни устанавливаются на нижней стороне рамы. Немного математики. использование прямоугольных треугольников дает прилегающую сторону 5 мм и гипотену 40/2 = 20 мм, поэтому 20 в квадрате = 400 минус 5 в квадрате (25) = 375, из которых квадратный корень равен 19,365; ширина "опоры" для диаметра 40 мм вдвое больше, чем 38,7, что приведет к падению центральной линии электродвигателя, но будьте осторожны, поскольку допуск всего +/- 0,5 мм = разница от 4 до 6 мм!

Шаг 7: Подготовка деталей

Для стержня с резьбой нужно прорезать паз под отвертку, и на первом изображении здесь показано, как мне удалось надежно удержать его для резки с помощью ножовки.

на каждом конце стержня с резьбой делается небольшая прорезь для установочных винтов, как показано на втором рисунке, а затем устанавливается на конце стержня ползуна, как показано на третьем рисунке.

Алюминиевые профили нарезаются по длине:

1 кусок алюминия квадратного сечения 10 x 10 (длина 450 мм)

плюс небольшой гид

1 кусок алюминия квадратного сечения 10 x 10 (длина 12 мм)

который используется для фиксированного конца.

2 шт. Неравных прямоугольных алюминия 10 x 20 x 1,5 мм (рама 450 мм) 2 шт. Неравных прямоугольных алюминия 10 x 20 x 1,5 мм (поперечные распорки 50 мм)

включая

2 неравных прямоугольных алюминиевых элемента 10 x 20 x 1,5 мм (проставки 20 мм)

поскольку гайки M6 необходимо будет вращать вместе с ходовым винтом, поэтому для расширения канала ползуна используются проставки как часть поперечной распорки.

Профессиональное устройство будет иметь коаксиальный слайдер и ходовой винт:

трубка с резьбой M6 устанавливается внутри ползуна 1 на трубке с резьбой M6 (x25 мм)

1 шток с резьбой M6 длиной 310 миллиметров

4 гайки M6

2 шайбы M6.

Добавлены две опоры для крепления электродвигателя из алюминия квадратного сечения 10 x 10.

Шаг 8: Сборка механизма

На этих фотографиях вы можете увидеть конструкцию неподвижного конца ходового винта.

Ходовой винт ввинчивается в ползун и продвигается в канал, так что примерно 100 мм резьбы проходит через неподвижную направляющую для фиксации, как описано ниже.

Маленькая направляющая фиксируется в канале вместе с распорными деталями, так как гайки M6 должны будут вращаться вместе с ходовым винтом. Маленькая направляющая предотвращает нарезание резьбы винта на опорной поверхности, и я использовал удобный кусок алюминия квадратного сечения 8 x 8 внутри маленькой направляющей в качестве подшипника.

1 кусок алюминия квадратного сечения 10 x 10 (длина 12 мм)

Используемая здесь техника заключается в фиксации ходового винта на месте парой контргаек.

Если гайка прикреплена к винту, а рядом с ней поднимается другая, эти две можно удерживать на месте, затягивая одну против другой.

Последовательность на ходовом винте: 2 гайки M6, 1 шайба M6, фиксированная направляющая, 1 шайба M6, 2 гайки M6.

Хитрость здесь заключается в том, чтобы навести первые две гайки и шайбу за неподвижную направляющую, затем добавить следующую шайбу и установить две другие гайки на конце ходового винта, зафиксировав их на месте: для завершения, две самые дальние гайки провернуты. назад, чтобы коснуться фиксированной направляющей, тогда самая дальняя гайка удерживается, в то время как внутренняя гайка фиксируется по направлению к ней, оставляя небольшой люфт, чтобы ходовой винт мог свободно вращаться.

Детали "опоры" двигателя привинчиваются в соответствии с расчетами, основанными на диаметре корпуса отвертки, и насадка отвертки совмещается с прорезью ходового винта.

Чтобы сделать устройство надежным, я могу предложить два совета:

1). Неизбежно будет небольшое смещение, поэтому я обнаружил, что лучше всего установить какую-нибудь втулку на место встречи ходового винта и насадки отвертки; другой гильзы какого-либо кабеля питания или любой пластиковой трубки будет достаточно.

2). Пружина в шестиграннике насадки отвертки удерживает биту на месте напротив конца ходового винта; подходящую пружину можно найти в раздвижном дозаторе мыла.

Наконец, к ползунку привинчивается поперечина, которая удерживает ползунок в канале и удобно активирует концевые выключатели.

Шаг 9: Электрика

Ни один линейный привод не был бы полноценным без ограничивающих устройств, останавливающих движение на любом конце «thow», а с электродвигателем легко установить микровыключатели, которые имеют преимущество как в нормально разомкнутых, так и в нормально замкнутых контактах.

На первом рисунке показаны микровыключатели, готовые к подключению. Примечание: показанные микровыключатели являются концевыми выключателями максимального уровня, поэтому требуются дополнительные переключатели для автоматической остановки двигателя в другом положении.

На рисунке выше показана классическая схема подключения двухполюсного / двухпозиционного переключателя для реверсирования электродвигателя постоянного тока, то есть двух наборов независимых переключающих контактов.

Электродвигатель подключается к общим контактам, показанным здесь как черный и красный, в то время как питание подается на одну пару контактов, показанных здесь как синий и коричневый, которые затем перекрестно подключаются к другой паре контактов, желтому и синие провода.

В этом случае перекрестная проводка заменяется нормально замкнутыми контактами микропереключателя для предотвращения перебега, а любые дополнительные концевые выключатели просто подключаются последовательно: на этом переключателе коричневый провод смещен, чтобы противостоять синему.

При тестировании убедитесь, что двигатель вращается в правильном направлении и переключатели работают в правильном направлении!