Siłownik to zautomatyzowane urządzenie służące do sterowania lub wytwarzania ruchu w mechanizmie lub systemie. Energia wymagana do sterowania lub wytwarzania takiego ruchu jest uzyskiwana z pięciu głównych źródeł: mechanicznego, hydraulicznego, pneumatycznego, termicznego i magnetycznego.
Siłowniki są często uważane za klasę silników. Istnieje jednak zasadnicza różnica między nimi — silniki wytwarzają ruch obrotowy, podczas gdy siłowniki zazwyczaj wytwarzają ruch liniowy, ograniczony. Istnieją wyjątki.
Siłowniki przetwarzają energię wejściową w celu wytworzenia pożądanego rodzaju ruchu.
Typowym przykładem zastosowania siłownika jest zawór motylkowy.
Rodzaje siłowników
1. Siłowniki mechaniczne wykorzystują urządzenia mechaniczne, takie jak śruby, podnośniki śrubowe, śruby kulowe, śruby rolkowe, wrzeciona kół lub krzywki, w celu przekształcenia ruchu obrotowego na ruch liniowy.
Siłowników mechanicznych nie można jednak używać do automatyzacji; można je obsługiwać wyłącznie ręcznie.
2. Siłowniki hydrauliczne wykorzystują pusty cylinder wypełniony płynem mechanicznym i tłok włożony do niego.
Gdy do tłoka zostanie przyłożone niezrównoważone ciśnienie, powstaje siła, która może poruszyć obiekt zewnętrzny. Te siłowniki powodują precyzyjne przemieszczenie wzdłuż osi tłoka.
3. Siłowniki pneumatyczne są podobne do siłowników hydraulicznych, z tą różnicą, że do wytwarzania siły wykorzystują sprężony gaz, a nie ciecz.
4. Siłowniki piezoelektryczne wykorzystują specjalne materiały do generowania napięcia, gdy przyłożone jest ciśnienie mechaniczne. Materiały te rozszerzają się, gdy przyłożone jest napięcie.
Służą do wytwarzania niezwykle precyzyjnych mechanizmów i do działania wymagają bardzo wysokiego napięcia.
5. Siłowniki elektrohydrostatyczne mają pompy, które obracają się tam i z powrotem, aby pobierać płyn z naczynia ciśnieniowego przez zestaw zaworów. Precyzyjny ruch obracającej się pompy w tych siłownikach jest osiągany dzięki zastosowaniu cyfrowego pozycjonera do sprzężenia zwrotnego i serwomechanizmu do sterowania pompą.
Stosuje się je w napędach łopatek kierujących wlotem, zdalnych napędach podmorskich itp.
Jak wybrać siłownik
Dobór siłownika opiera się na szeregu parametrów mechanicznych, w tym obciążeniu, długości skoku i czasie.
Przy wyborze siłownika do konkretnego zastosowania należy również brać pod uwagę jego przydatność i zalety.
1. Siłowniki hydrauliczne zapewniają dużą siłę przy niewielkich rozmiarach, ale wymagają źródła hydraulicznego.
2. Siłowniki pneumatyczne wykorzystują powietrze fabryczne.
3. Siłowniki elektryczne oferują lepszą sterowalność i są mniej podatne na wycieki, co daje im przewagę w środowiskach pomieszczeń czystych. Chociaż mają wysoki koszt początkowy, są bardziej ekonomiczne w dłuższej perspektywie.
4. pneumatyczne siłowniki zaworów - dwustronnego działania i sprężynowe - wykorzystują różnicę ciśnień jako siłowniki zasilane lub niezasilane.
5. Siłowniki piezoelektryczne służą do mikropozycjonowania i wykorzystują kryształy piezoelektryczne do wytwarzania ruchu o wysokiej precyzji do zastosowań w optyce, produkcji półprzewodników i innych.
Inne czynniki do rozważenia
Istnieje kilka innych czynników i parametrów, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze właściwego siłownika do danego zastosowania. Niektóre z nich są wymienione poniżej.
Konfiguracja instalacji
Po wybraniu idealnego siłownika należy podjąć decyzję o sposobie jego zamontowania w urządzeniu, które chcesz uruchomić.
Moment wyjściowy
Moment wyjściowy opisuje siłę obrotową, którą siłownik może zastosować do zaworu, aby go zamknąć. Dotyczy to zarówno siłowników obrotowych elektrycznych, jak i hydraulicznych.
Maksymalny ciąg
Jest to maksymalna siła, jaką siłownik może zastosować, aby wypchnąć lub przytrzymać płyn roboczy.
Maksymalna prędkość
Jest to maksymalna prędkość liniowa lub obrotowa, jaką urządzenie może zapewnić. Zazwyczaj jest wyrażana w rpm dla siłowników obrotowych i w milimetrach na sekundę dla urządzeń liniowych.