Zahnstangenantrieb
Was ist ein Zahnstangenantrieb?
Pneumatische Zahnstangenantriebe, auch Zylinder mit begrenzter Rotation genannt, sind Drehantriebe, die zum Drehen, Öffnen, Schließen, Mischen, Oszillieren, Positionieren, Lenken und vielen weiteren mechanischen Funktionen mit eingeschränkter Rotation verwendet werden.Diese Antriebe werden auch häufig zur Automatisierung von Schwenkventilen wie Kugel- oder Absperrklappen eingesetzt.
Pneumatische Zahnstangenantriebewandeln die Energie der Druckluft mittels eines Pneumatikzylinders in eine oszillierende Drehbewegung um.Das von diesem Stellantrieb benötigte saubere, trockene und aufbereitete Gas wird über eine zentrale Druckluftstation bereitgestellt, die normalerweise eine Reihe pneumatischer Geräte in einem Prozesssystem unterstützt.
Hauptmerkmale des Zahnstangenantriebs
Im Vergleich zu ihren elektrischen GegenstückenZahnstangenantriebe sind im Allgemeinen langlebiger, besser für gefährliche Umgebungen geeignet und kostengünstiger.Darüber hinaus sind sie oft wartungsärmer und bieten im Vergleich zu ihrer Größe ein höheres Drehmoment.
Technische Spezifikation des Zahnstangenantriebs
Einzel-Rack- oder Dual-Rack-Design
Zahnstangenantriebe bieten im Vergleich zu anderen Umwandlungsmechanismen zur Umwandlung linearer Kraft in Rotationsdrehmoment die größten Drehmoment- und Rotationsbereiche.Sie verfügen über einen hohen mechanischen Wirkungsgrad und die Drehmomente, die sie erzeugen können, reichen von einigen Nm bis zu mehreren Tausend Nm.
Ein potenzieller Nachteil des Zahnstangen-Ritzel-Designs ist jedoch das Spiel.Spiel entsteht, wenn Zahnstangen und Ritzel nicht vollständig ausgerichtet sind und zwischen den einzelnen Getriebeverbindungen ein kleiner Spalt besteht.Diese Fehlausrichtung kann während der Lebensdauer des Aktuators zu Verschleiß an den Zahnrädern führen, was wiederum das Spiel erhöht.
Eine Doppelzahnstangeneinheit verwendet ein Paar Zahnstangen auf gegenüberliegenden Seiten des Ritzels.Dadurch wird das Spiel aufgrund einer Gegenkraft eliminiert, außerdem wird das Ausgangsdrehmoment der Einheit verdoppelt und die mechanische Effizienz des Systems erhöht.Bei dem in Abbildung 3 gezeigten doppelt wirkenden Aktuator sind die beiden Kammern an den Seiten mit Druckluft gefüllt, die die Kolben in die Mitte drückt. Um die Kolben in die Ausgangsposition zurückzubringen, wird die Kammer in der Mitte wiederum unter Druck gesetzt.
Funktion
Pneumatische Zahnstangenantriebe können entweder einfachwirkend oder doppeltwirkend sein.Es ist auch möglich, dass diese Aktuatoren mehrere Anschläge bieten.
Einfachwirkend vs. doppeltwirkend
Bei einem einfachwirkenden Aktuator wird Luft nur einer Seite des Kolbens zugeführt und ist für die Bewegung des Kolbens nur in eine Richtung verantwortlich.Die Bewegung des Kolbens in die entgegengesetzte Richtung erfolgt durch eine mechanische Feder.Einfachwirkende Antriebe sparen Druckluft, verrichten aber Arbeit nur in eine Richtung.Ein Nachteil einfachwirkender Zylinder ist die inkonsistente Ausgangskraft über den gesamten Hub aufgrund der entgegenwirkenden Federkraft.Abbildung 4 zeigt einen einfachwirkenden pneumatischen Doppelzahnstangen-Drehantrieb.
Bei einem doppeltwirkenden Aktuator wird den Kammern auf beiden Seiten des/der Kolben(s) Luft zugeführt.Ein höherer Luftdruck auf einer Seite kann den/die Kolben auf die andere Seite treiben.Doppeltwirkende Antriebe kommen dann zum Einsatz, wenn in beide Richtungen gearbeitet werden muss.Abbildung 5 zeigt einen doppelt wirkenden pneumatischen Doppelzahnstangen-Schwenkantrieb.
Einer der Vorteile doppeltwirkender Zylinder ist die konstante Ausgangskraft über den gesamten Drehbereich.Die Nachteile doppeltwirkender Zylinder bestehen darin, dass sie für die Bewegung in beide Richtungen Druckluft benötigen und bei einem Strom- oder Druckausfall keine definierte Position haben.
Mehrfachpositionierung
Einige Zahnstangenantriebe können durch Steuerung des Drucks an den Anschlüssen im gesamten Drehbereich an mehreren Positionen anhalten.Die Stopppositionen können in beliebiger Reihenfolge vorliegen, sodass der Aktuator gezielt eine Zwischenstoppposition passieren kann.
Hubanschlagbolzen
Hubanschlagbolzen befinden sich an der Seite des Antriebskörpers (siehe Abbildung 6) und ermöglichen die Einstellung der Endpositionen der Kolben, indem sie die Drehung des Ritzels von innen begrenzen.Beim Einbau des Stellantriebs beide Hubbegrenzerschrauben eindrehen, bis sie die Hubbegrenzerkappe berühren.Schrauben Sie die linke Hubanschlagschraube weiter fest, bis sich der oben sichtbare Ritzelschlitz in die Position dreht, die parallel zur Länge des Antriebskörpers verläuft.
Produktanwendung: elektrischer Schwenkantrieb
Aufgrund ihrer konstanten DrehmomentabgabeZahnstangenantriebewerden häufig verwendet und sind oft die bevorzugte Art von pneumatischen Antrieben für Ventile.Sie werden zum Mischen, Auskippen, intermittierenden Zuführen, kontinuierlichen Drehen, Wenden, Positionieren, Oszillieren, Heben, Öffnen und Schließen sowie Wenden eingesetzt.Diese Aktuatoren werden für verschiedene mechanische Funktionen in der Stahlindustrie, im Materialtransport, im Schiffsbetrieb, in Baumaschinen, Bergbaumaschinen und in der hydraulischen Servolenkung eingesetzt.
