SILNIKI LINIOWE

Napędy liniowe mają wiele zastosowań w przemyśle, w transporcie, w sprzęcie ciężkim, medycznym czy nawet w meblach. W artykule przedstawiamy ich przykłady – od typowych siłowników po modułowe, rekonfigurowane systemy transportowe, co poprzedzamy charakterystyką siłowników elektrycznych i liniowych.

Posłuchaj
00:00
Spis treści

SILNIKI LINIOWE

W silnikach liniowych energia elektryczna z zasilania jest przekształcana bezpośrednio w energię mechaniczną ruchu postępowego obciążenia. Nie ma więc w ich przypadku konieczności używania dodatkowych elementów, które zamieniałyby ruch obrotowy na ruch liniowy. Dwa najważniejsze podzespoły silnika tego typu to elektrycznie wzbudzany siłownik i stojan ze stałymi magnesami.

Zasadnicza różnica w porównaniu ze "zwykłymi" silnikami polega na tym, że stojan jest rozcięty i rozłożony do postaci liniowej, dzięki czemu tworzy ścieżkę magnetyczną, natomiast wzbudzany siłownik, będący odpowiednikiem wirnika, nie wykonuje ruchu obrotowego, lecz porusza się wzdłuż stojana, wytwarzając przy tym siłę. Warto tutaj zaznaczyć, że siłownik w zasadzie nie styka się ze stojanem (brak tarcia).

Czy warto zastąpić siłownik pneumatyczny silnikiem liniowym?

Jeśli porównamy ceny zakupu napędy elektryczne są typowo droższe, niż siłowniki pneumatyczne. Pod względem kosztów eksploatacji jednak te pierwsze mogą się zwrócić w bardzo krótkim czasie, nawet w przypadku, gdy są wykorzystywane w prostych zadaniach, jak przemieszczenie pomiędzy dwoma pozycjami.

Jako dowód dalej przedstawiamy obliczenia dla przemieszczenia obiektu o masie 15 kg w poziomie na odległości 400 mm z częstością 30 cykli na minutę (50%, 2000 ms, rys. 2). Takiego porównania dokonała jakiś czas temu firma LinMot, przedstawiając jego wyniki na swojej stronie internetowej (https://linmot.com/).

Analiza kosztów dla silnika liniowego

Zakładany czas pozycjonowania dla powyższego zadania (500 ms) osiąga się przy przyspieszeniu 10 m/s² i prędkości przesuwu 1 m/s. Silnik, który wybrano do testów, przyspiesza w ciągu 100 ms, co oznacza, że maksymalną moc użyteczną pobiera przez ledwie jedną piątą etapu pozycjonowania, natomiast po zatrzymaniu oraz podczas jazdy ze stałą prędkością zużywa jej tylko tyle, by pokonać tarcie. Dodatkowo testowany model magazynuje i wykorzystuje energię hamowania.

W rezultacie ciągły pobór mocy w opisywanym zadaniu nie przekracza 100 W. Zakładając, że stanowisko to działa przez 8 tys. godzin rocznie i przyjmując cenę energii elektrycznej 0,12 euro / kWh (obliczenia wykonano kilka lat temu), całkowity roczny koszt energii na nim zużywanej wynosi 96 euro.

Analiza kosztów dla siłownika

Dla opisywanej aplikacji, po przeanalizowaniu danych katalogowych różnych pneumatycznych siłowników, wybrano najlepszy z dostępnych modeli. Częścią stanowiska musiał być również amortyzator pochłaniający energię hamowania, nie było bowiem w tym przypadku możliwe jej zmagazynowania ani powtórne wykorzystanie.

Według karty katalogowej wybrany siłownik zużywa 0,02529 dm³ powietrza pod ciśnieniem 6 barów na każdy milimetr przesunięcia w podwójnym skoku. Przy odległości 400 mm oznacza to 10,37 dm³ na cykl, a przy prędkości 30 cykli na minutę – 150 tys. m³ sprężonego powietrza rocznie, przy założeniu pracy ciągłej (8 tys. h/rok). Uwzględniając spadki ciśnienia i straty wycieku na poziomie 25%, używana w tym zakładzie sprężarka musi dostarczyć łącznie około 190 tys. m³ powietrza.

Ze względu na parametry (silnik 750 kW, pojemność 7500 m³/h) urządzenie to zużywa 0,130 kWh energii elektrycznej do sprężenia 1 m³/h powietrza do 6 barów. Zatem całkowity roczny koszt energii do jego zasilenia wynosi około 3 tys. euro (0,12 euro/kWh), czyli ponad trzydzieści razy więcej niż w przypadku napędu z silnikiem liniowym. Ponadto należy doliczyć koszt utrzymania stanowiska, który w tym przypadku został oszacowany na 750 euro rocznie.

Spis treści
Powiązane treści
Nowe liniowe serwosilniki DC z serii LM 1483
Rynek napędów elektrycznych - dzisiaj spadki, jutro odbicie
Maszyna adaptacyjna – czym jest i w jaki sposób wpływa na elastyczność produkcji w przemyśle pakującym
Systemy do realizacji przemieszczeń liniowych i precyzyjnego pozycjonowania
Zgodnie z koncepcją Przemysłu 4.0 Silniki liniowo-obrotowe do napełniania i zamykania
Przemysłowe drukarki Saturn z systemem TwinCAT 3: zapowiedź nowej ery druku 3D
Polak także potrafi
Modułowość liniowych systemów transportowych - Yamaha LCM
Miniaturowe silniki siłą napędową systemów logistycznych
Zobacz więcej w kategorii: Temat miesiąca
Artykuły
Transport szynowy - energoelektronika, automatyka, komunikacja
Artykuły
Nowoczesne wyposażenie produkcji
Roboty
Automatyzacja w przemyśle drzewnym, meblarskim i papierniczym
Roboty
Automatyzacja i robotyzacja sortowania, pakowania, paletyzacji
Przemysł 4.0
Sztuczna inteligencja i cyfrowy przemysł
Artykuły
Wod-kan, uzdatnianie wody i oczyszczanie ścieków
Zobacz więcej z tagiem: Silniki i napędy
Prezentacje firmowe
Nowa generacja CytroPac: kompaktowe, inteligentne i energooszczędne agregaty hydrauliczne
Technika
Rozruch silników elektrycznych - przegląd metod
Gospodarka
Rośnie zapotrzebowanie na materiały magnetycznie miękkie

VARTECH Industry System Cleaner od Texaco – niezawodny sposób w walce z osadami lakierowymi w układach przemysłowych

Powstawanie osadów lakierowych to jedno z kluczowych wyzwań utrzymania ruchu w turbinach, sprężarkach i systemach hydraulicznych. Zanieczyszczenia tego typu skutkują podwyższonymi temperaturami pracy, spadkiem efektywności energetycznej i ryzykiem awarii, które generują kosztowne przestoje. VARTECH Industrial System Cleaner marki Texaco został opracowany tak, aby usuwać osady w trakcie normalnej pracy urządzeń. W połączeniu z olejami Texaco i systematyczną diagnostyką olejową tworzy kompleksowy system ochrony – od czyszczenia instalacji po długookresową kontrolę procesów starzenia. Skuteczność rozwiązania potwierdzają wdrożenia w różnych gałęziach przemysłu.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów