При изготовлении различных устройств для дома или дачи, иногда возникает проблема в автоматическом линейном перемещении какого либо предмета или детали. Например — автоматическое открывание дверей или ворот, Автоматическое запирание — отпирание дверей, изменение положения зеркала концентрирующего солнечного коллектора. Или изменение положения антенны спутникового телевидения. (В этом случае не придется ставить несколько антенн на каждый спутник, а просто поворачивать одну антенну на выбранный спутник). Вобщем, стоит задача получить линейное перемещение деталей.

Эту задачу решают с помощью актуаторов. Что такое – Актуатор? Да вобщем то устройство предназначенное для реализации линейного перемещения, обычно путем преобразования вращательного движения в поступательное. Электродвигатели — чрезвычайно дешевы и распространены. Но они могут только вращать свой вал. Реверсивные — в обе стороны в зависимости от подключения. Им легко управлять. А актуаторы — способны преобразовать вращательное движение вала электродвигателя в возвратно поступательное. Кроме этого, актуаторы, как правило значительно увеличивают силу тяги, поскольку являются своего рода понижающими редукторами.

Простейший актуатор — это автомобильный винтовой домкрат. Вращая его винт, мы вызываем линейное перемещение опорной площадки домкрата. По такому принципу делается подавляющее большинство линейных актуаторов. В этой статье рассматриваются несколько конструкций самодельных актуаторов.

Актуатор 1:

Конструкция актуатора понятна из эскиза. На вал реверсивного электродвигателя (через переходник) крепится резьбовая шпилька. Длина этой шпильки будет определять и рабочий ход актуатора. Если шпилька длинная, то противоположные ее конец закрепляется в опорной муфте, желательно с подшипником.

На резьбовую шпильку, которая служит продолжением вала электродвигателя, навинчена гайка. К гайке приварен (приклеен, припаян) держатель толкателя, который в свою очередь так же пропущен через опорные муфты. Этот же толкатель не дает гайке проворачиваться при вращении вала – шпильки. Соответственно, если двигатель будет работать, то гайка будет перемещаться по резьбе вдоль всего вала – шпильки. Направление перемещения задается направлением вращения вала. Одновременно с ней будет перемещаться и толкатель актуатора.

Актуатор 2:

В качестве толкателя можно использовать и трубку, разместив гайку непосредственно в ней. В этом случае, вал – резьбовая шпилька помещается внутри трубы. Гайка вваривается, вклеивается или впаивается в торец трубы. После чего труба навинчивается на вал – шпильку. Если вал достаточно длинный, но на его конец надевают центрирующую шайбу. Торец трубы глушат каким либо наконечником для крепления к другим деталям. Кроме того, этот же наконечник выполняет важную функцию, предотвращая проворот трубки при вращении вала.

Если вал начнет вращаться, то гайка, лишенная возможности поворачиваться , начнет перемещаться вдоль шпильки – вала, увлекая за собой и трубку – толкатель.

Обе конструкции достаточно просты, но имеют существенный недостаток. Для большого линейного перемещения им требуются не менее длинные валы. Сами резьбовые шпильки весьма не дороги и доступны, однако все это увеличивает размеры актуатора. Поэтому есть смысл рассмотреть еще один вариант.

Актуатор 3:

В этом варианте используется пара шестеренок (можно использовать и червячную или клиноременную передачу, или фрикционную передачу). Ведущая шестерня закреплена на валу электродвигателя, а ведомая — на полой (трубчатой) оси, зажатой в опорах с шарикоподшипниками. Внутри полой оси располагается гайка, в которую вкручивается и резьбовая шпилька. Она же выполняет и роль толкателя.

При вращении двигателя шестерни тоже начинают вращаться, и поскольку гайка не имеет возможности перемещаться линейно, то перемещается шпилька – толкатель, ввинченная в нее. Разумеется при отсутствии проворота.

Такая конструкция актуатора проще, может иметь очень длинный толкатель и даже в виде гибкого вала или тяги. Но она требует пару шестерней и довольно замысловатого закрепления одной из них.

Приведенные варианты самодельных актуаторов – не единственные. Если вам удасться добыть зубчатую рейку, то реализовать актуатор можно довольно просто, сделав линейную червячную передачу. Например – так реализованы актуаторы, которые закрывают замки в автомобильных дверях. Усилья там не большие и все шестерни – пластиковые. Однако по настоящему длинные металлические зубчатые рейки — довольно редки и дороги. Поэтому проще всего сделать самодельный актуатор именно на основе гайки и резьбовой шпильки.

Константин Тимошенко (с) 10.01.2009

Вопросы на форуме…