Введение
Электромагнитные соленоиды с тягово-толкающим механизмом широко используются в промышленном оборудовании для преобразования электрической энергии в быстрое и контролируемое линейное механическое движение. Они могут работать в качестве запорных механизмов, разблокирующих устройств, выключателей, ворот, дозаторов, предохранительных механизмов, оборудования автоматизации и множества других электромеханических устройств.
Соленоид с двухтактным механизмом может показаться довольно простым устройством, но его правильный выбор представляет собой важную инженерную задачу.
Работоспособность соленоида зависит от таких факторов, как сила, ход поршня, напряжение, коэффициент заполнения, температура, частота работы, доступное пространство, срок службы и условия окружающей среды.
Именно поэтому для производителей и разработчиков промышленного оборудования выбор поставщика соленоидов с тягово-толкающим механизмом должен основываться не только на цене.
Поставщик должен знать область применения и предоставить рекомендации относительно выбора или даже разработки необходимого соленоида.
В данном руководстве представлен обзор ключевых технических и коммерческих аспектов, которые следует учитывать при выборе поставщика соленоидов с тягово-толкающим механизмом.
1. Принцип работы соленоид "тяни-толкай"
Соленоид с тягово-толкающим механизмом — это электромагнитный привод, отвечающий за создание линейного перемещения.
Электрический ток, проходящий через катушку, генерирует магнитное поле. Магнитное поле воздействует на подвижный поршень или якорь.
В зависимости от механического устройства, движение может быть как тяговым, так и толкающим.
Это объясняет полезность соленоидов с тягово-толкающим механизмом для промышленного применения в случае необходимости использования достаточно простого и быстрого линейного перемещения.
Данная технология широко используется в таких областях, как:
- Автоматизация промышленности
- Упаковочные машины
- Сортировочное оборудование
Торговые автоматы·
- Системы запирания
- Механизмы безопасности
- Оборудование для контроля доступа
- Текстильные машины
- Сельскохозяйственная техника
- Испытательное оборудование
- Автоматический дозатор
- Промышленные системы управления
Однако не следует выбирать соленоид просто потому, что его общее описание соответствует вашему применению.
Необходимо оценить реальные потребности в силе и движении.
Квалифицированный поставщик электромагнитных приводов с тягово-толкающим механизмом расспросит вас о цели использования привода, прежде чем дать вам рекомендацию.
2. Определение слова промышленное использование
Первым делом необходимо определить назначение соленоида.
Например, будет ли это:
- Включить?
- Как разблокировать стопорный штифт?
- Освободить пружинный механизм?
- «Как управлять воротами?»
- Выключить переключатель?
- Использовать механическую связь?
- Размещение мелких компонентов?
- Сработал ли защитный механизм?
Для разных целей требуются разные значения силы и хода.
Инженерный отдел должен предоставить поставщику как можно больше информации обо всем механизме в целом.
Необходимо определить как минимум следующее:
Рабочее напряжение: 12 В постоянного тока, 24 В постоянного тока или другие.
Ход поршня: На какое расстояние перемещается поршень?
Сила: Какая сила требуется в точке приложения силы?
Толкание или тяга: полезное движение — это толкание или тяга?
Рабочий цикл: Как долго соленоид находится под напряжением?
Частота: Как часто он работает в минуту или в час?
Требование к сроку службы: общее количество циклов?
Доступное пространство: Какова максимальная площадь, необходимая для установки?
Условия эксплуатации: Какому воздействию температуры, пыли, вибрации или влажности будет подвергаться деталь?
Обладая этой информацией, поставщик соленоидов с тягово-толкающим механизмом сможет порекомендовать вам стандартную модель или поймет, что необходимо разработать устройство по индивидуальному заказу.
3. Измерьте усилие, прилагаемое соленоидом (тяга-толкание), при требуемом ходе.
Промышленные соленоиды обладают множеством характеристик, но наиболее важной из них является сила воздействия.
Сила также является одной из наиболее часто неправильно интерпретируемых характеристик соленоида.
Сила, создаваемая соленоидом, зависит от положения его поршня. Например, фраза «соленоид 20 Н» означает, что устройство создает силу 20 Н только в определенной точке своего хода.
Допустим, ваш производственный процесс требует:
Ход: 10 мм
Требуемая начальная сила: 15 Н
Требуемая конечная сила: 25 Н
Если соленоид способен создавать усилие всего в 25 Н в конце своего хода, он не сможет инициировать процесс.
Именно поэтому инженерам следует запрашивать у поставщика соленоидов, определяющих зависимость силы от хода.
При сравнении поставщиков соленоидов с тягово-толкающим механизмом, поинтересуйтесь наличием данных об усилии для нескольких положений плунжера.
Также следует учитывать силы, создаваемые всем механизмом, в том числе:
- Жесткость пружины ·
- Трение
- Сила тяжести
Геометрия звена
- Закрытие
- Механические зазоры
- Ускорение
загрязнение
- Кроме того, следует предусмотреть разумный запас прочности для компенсации колебаний объемов производства и изменения условий эксплуатации.
4. Выберите правильный ход
Не следует считать, что больший ход поршня автоматически означает лучшую производительность.
Чем длиннее ход поршня, тем выше требования к обеспечению высокой силы соленоида определенного размера и мощности.
Именно поэтому инженерам не следует устанавливать расстояние перемещения, превышающее требуемое.
Если для применения требуется ход в 5 мм, то проектирование привода с ходом около 15 мм может привести к увеличению его размеров, мощности или стоимости.
Проанализируйте весь механизм и определите минимальный надежный ход поршня.
Квалифицированный поставщик соленоидов с тягово-толкающим механизмом также может дать рекомендации по модификации механической связи, которая могла бы существенно улучшить электромагнитные характеристики.
5. Подберите систему в соответствии с напряжением, током и мощностью.
Большинство промышленных соленоидов постоянного тока выпускаются с напряжением 12 В и 24 В, но могут быть разработаны и другие варианты напряжения обмотки.
Но напряжение — не единственный фактор, который следует учитывать.
Кроме того, инженерам следует учитывать следующие факторы:
- Сопротивление катушки
- потребляемый ток
- Потребление энергии
- Наличие источника питания
- Допуск напряжения
Электропроводка
- Электронный драйвер
- Метод переключения
- Электрическая система должна обеспечивать достаточное количество энергии для надежной работы исполнительного механизма.
Но в то же время избыток мощности катушки приводит к ненужному выделению тепла.
Просим заранее сообщить поставщику соленоида с двухтактным механизмом об ограничениях по току и мощности оборудования.
Квалифицированный поставщик соленоидов с двухтактным механизмом может модифицировать обмотку катушки, магнитную структуру или механическую конструкцию привода для получения желаемой силы при ограниченном потреблении электроэнергии.
6. Соблюдайте рабочий цикл.
При выборе промышленного соленоида большое значение имеет коэффициент заполнения.
Соленоид, работающий в течение 200 миллисекунд каждые 30 секунд, имеет совершенно иные тепловые требования по сравнению с соленоидом, работающим в течение нескольких минут.
Например:
Время включения: 2 сек.
Время выключения: 8 сек.
Общий цикл: 10 сек.
Рабочий цикл: 20 процентов
Указание поставщику на то, что соленоид используется «периодически», обычно дает меньше информации, чем указание времени включения и выключения.
Высокая мощность катушки иногда может использоваться для создания сильной силы в кратковременных условиях.
Но если одна и та же катушка будет работать непрерывно, она будет выделять слишком много тепла.
При общении с поставщиком соленоидов с тягово-толкающим механизмом предоставьте ему реалистичные условия эксплуатации в наихудшем случае.
Максимальные условия циклической работы: Промышленные машины могут работать быстрее, чем предполагают инженеры на начальных этапах проектирования.
7. Тепловые характеристики и оценка температуры катушки.
Высокая температура влияет на работоспособность и срок службы соленоида.
Электрический ток, протекающий через катушку, выделяет тепло. Повышение температуры катушки приводит к увеличению её электрического сопротивления и, как следствие, к изменению тока и электромагнитных характеристик.
Кроме того, перегрев происходит в таких компонентах, как
- Изоляция катушек
- Соединительная проводка
- Пластиковые детали
- Springs
- Ближняя электроника
- смазочные материалы
- Жизненный цикл продукта
Уточните у поставщика, как измеряется повышение температуры.
Хорошие вопросы, которые стоит задать:
- Какая температура окружающей среды предполагается?
Каково повышение температуры катушки?
- Какой коэффициент заполнения использовался в тестах?
Какая система теплоизоляции была использована?
- Какова максимально рекомендуемая рабочая температура?
- Проводилось ли тестирование соленоида на воздухе или в закрытом корпусе?
Хороший поставщик соленоидов с двухтактным механизмом должен уметь обсудить тепловые ограничения, а не только предоставить технические характеристики напряжения и усилия.
8. Учитывайте срок службы оборудования в промышленности.
Промышленное оборудование может эксплуатироваться в течение нескольких лет.
Электромагнитный клапан, производящий 1,000 операций в день, выполнит около 365 000 операций в год.
Быстрая автоматизация позволяет увеличить объем выполняемых операций.
Именно поэтому перед выбором исполнительного механизма необходимо определить ожидаемый срок его службы.
Долговечность соленоида зависит от:
Материалы для стержней
- Обработка поверхности
- Руководство по проектированию
- Механические упоры
- Пружинный дизайн.
- Смазка
- Скорость действия
- Боковые нагрузки
Температура катушки
Загрязнители
- Допуски сборки
- Поинтересуйтесь у поставщика соленоида с тягово-толкающим механизмом, проводились ли испытания на долговечность и, если да, то в каких условиях.
Утверждение типа «один миллион циклов» информативно только в том случае, если известны нагрузка, ход поршня, напряжение, коэффициент заполнения, частота и условия окружающей среды во время испытания.
Для критически важного промышленного оборудования, используемого в конкретных областях применения, могут потребоваться испытания на долговечность.
9. Проанализируйте время отклика и скорость привода.
Соленоиды с двухтактной схемой работы могут быть предпочтительнее, поскольку они обеспечивают быстрое линейное срабатывание.
Однако требуемое время отклика зависит от конкретного приложения.
Требования к устройству, срабатывающему несколько раз в секунду, будут отличаться от требований к промышленному предохранительному замку, срабатывающему несколько раз в день.
Факторы, влияющие на время реакции:
- Вес поршня
- ход поршня
- Мощность катушки
- нагрузка
- Сила пружины
- механическое трение
- Схема привода
- Напряжение питания
- Если время отклика имеет решающее значение, определите максимально допустимое время срабатывания.
Опытный поставщик проанализирует всю механическую и электрическую систему, а не просто даст оценку скорости, основанную на лабораторных условиях без нагрузки.
10. Оцените шум и механические ударные воздействия двухтактного соленоида.
В промышленной среде может быть шумно, но следует также учитывать влияние шума от приводов.
Многократные удары металлических деталей могут свидетельствовать о механическом напряжении и способствовать износу.
Кроме того, существуют области применения в лабораториях, офисах, медицинском оборудовании, торговых автоматах или механизмах, управляемых оператором, где предъявляются повышенные требования к уровню шума.
Шум может быть вызван следующими факторами:
- Столкновение поршня
- Механические концевые упоры
- Слишком большой зазор
- Весенние действия
- Связь
- Монтажные конструкции
- вибрация
- Если шум или ударные воздействия являются проблемой, проконсультируйтесь с поставщиком соленоидов с тягово-толкающим механизмом в процессе разработки.
«Возможные подходы к решению проблемы могут включать в себя регулирование скорости вращения поршня, модификацию механических упоров, регулировку зазоров, применение соответствующего механизма демпфирования и оптимизацию импульсов привода».
11. Анализ промышленной среды
Соленоид может исправно работать в лабораторных условиях, но вести себя иначе в промышленных условиях.
В условиях промышленного производства компонент может подвергаться следующим воздействиям:
- Температура, высокая или низкая
- Масло
- Влажность
- вибраций
- Механический шок.
- агрессивная среда
- Металлический мусор
- Опишите поставщику фактические условия эксплуатации.
Если соленоид заключен внутри машины, то важным будет регулирование температуры. В условиях запыленной среды следует проанализировать движение плунжера и механический зазор.
Опытный поставщик соленоидов с тягово-толкающим механизмом может помочь с анализом воздействия на окружающую среду на этапе проектирования.
Защита окружающей среды может быть обеспечена с помощью соленоида, корпуса оборудования или того и другого.
12. Стандартные против: нестандартных соленоидов с толкающим и тянущим механизмом
Иногда самый быстрый способ — использовать стандартный продукт.
Преимущества заключаются в следующем:
- Быстрая доставка образцов
- снижение затрат на разработку
- Доступность инструментов
- проверенный производственный процесс
- Легкость замены
- Однако промышленное оборудование предъявляет специфические механические требования.
Если для приложения требуется нестандартное решение, оправдано использование нестандартного соленоида:
- Напряжение,
- Сила /
- Инфаркт миокарда
- Поршень
- Толкатель
- Весна
- Кронштейн для монтажа
- связи
- Длина провода
- Дома
- Рабочая температура окружающей среды.
- ● Рабочий цикл
- При выборе поставщика соленоидов с тягово-толкающим механизмом, поинтересуйтесь наличием инженерных возможностей для индивидуальной настройки.
Персонализация ради самой персонализации — это не тот подход, который следует использовать.
13. Проверьте производственные возможности и возможности контроля качества поставщика соленоидов с тягово-толкающим механизмом.
Даже самый лучший прототип окажется бесполезным, если в изготовленных экземплярах будут обнаружены несоответствия.
Покупателям, работающим в сфере промышленного OEM-производства, следует проводить анализ качества продукции поставщика.
Ключевые особенности могут быть следующими
- Сопротивление катушки
- Стабильность намотки
- Инфаркт миокарда
- принуждение
- Измерения
- Ход поршня
- Характеристики весны
- Isolation
- Электрическая функциональность
- Качество сборки
- Уточните у поставщика информацию о контроле и отчетности по этим характеристикам.
Профессиональный поставщик соленоидов с двухтактным механизмом также должен иметь процедуру контроля изменений в проектировании и материалах.
На работоспособность соленоида могут влиять изменения в проводе катушки, магнитных материалах, обработке поверхности, характеристиках пружины или производственных допусках.
Чем больше объем производства, тем важнее стабильность производственных процессов.
14. Поддержка в разработке и создании прототипов.
Инженерная поддержка может значительно сократить время разработки.
Первый опыт реализации нового промышленного проекта может выявить некоторые неожиданные проблемы.
Например:
- Начальная сила может быть слишком слабой.
- Длина хода иглы слишком большая.
- Температура катушки слишком высока.
- Поршень может столкнуться с сильным ударом.
- В зависимости от места установки может возникать боковая нагрузка.
- – Потребление тока превышает допустимые пределы мощности источника питания.
- Опытный поставщик поможет провести анализ первопричин, а не просто предоставит еще один образец.
Идеальный процесс разработки выглядит следующим образом:
Требования → инженерный анализ → выбор → прототип → тестирование → оптимизация → проверка → опытное производство → серийное производство.
Оперативная инженерная поддержка от поставщика соленоидов с тягово-толкающим механизмом может быть более ценной, чем наличие широкого каталога продукции.
15. Сравнивайте общую стоимость, а не только цену за единицу товара.
Цена за единицу продукции — это параметр, который всегда будет учитываться отделами промышленных закупок.
Однако цена за единицу товара — это лишь часть общей стоимости.
Дешевый исполнительный механизм может стать довольно дорогим, если это приведет к следующим последствиям:
- Простой производства
- Проблемы сборки
- Перепроектирование инженерных решений
- Чрезмерное количество проверок
- Ранние неудачи
- Претензии по гарантии
- Полевое обслуживание
- Жалобы клиентов
- Цена замены
- Надежность особенно важна, если соленоид расположен глубоко внутри машины, и его замена обходится дорого.
Проанализируйте технические возможности, стабильность качества продукции, сроки поставки, контроль качества, инженерную поддержку и цены поставщика соленоидов с тягово-толкающим механизмом.
Наилучшее решение о покупке — это то, которое снижает общий риск, связанный с продуктом, и его стоимость в течение всего срока службы.
16. Разместите подробный запрос предложений (RFQ).
Подробный запрос предложений позволяет поставщику предоставить надлежащие рекомендации и смету.
Пожалуйста, не публикуйте только:
«Назовите мне двухтактный соленоид на 24 В».
Выполните следующие действия:
Применение: Система автоматизации для промышленности;
Функция: Потяните и отпустите рычаг блокировки.
Напряжение: 24 В постоянного тока
Ход: 8 мм
Стартовая сила: 18 Н при 8 мм
Конечная сила: 30 Н Время включения: 1 с Время выключения: 4 с
Рабочая частота: 12 циклов/мин.
Температура окружающей среды: от -10 до 60°C
(1 000 000 циклов) Ожидаемая продолжительность жизни
Доступное пространство: 45 x 30 x 25 мм
Монтаж: фланец с 2 отверстиями
Годовой объем продаж: 80 000 единиц
По возможности, приложите чертежи, файлы САПР, фотографии, видео или информацию о нагрузках.
Предоставленная информация позволяет производителю соленоидов с тягово-толкающим механизмом анализировать конкретное применение, вместо того чтобы делать предположения на основе общего описания.
17. Контрольный список для окончательного выбора поставщика
Ниже перечислены вопросы, которые следует проверить перед принятием решения о закупке продукции промышленного производства:
- Достаточно ли тяги соленоида при необходимом ходе?
- Соответствует ли напряжение требованиям промышленной системы управления?
- Допустимо ли текущее потребление?
- Чётко ли определён рабочий цикл?
- Была ли проведена оценка повышения температуры?
- Совместима ли данная конструкция с требуемым сроком службы?
- Допустимо ли время отклика машины?
- Соответствуют ли условия эксплуатации возможностям соленоида?
- Можно ли настроить механические и электрические параметры?
- Может ли поставщик оказывать поддержку в создании прототипов и внесении инженерных изменений?
- Допустима ли общая стоимость данного продукта на протяжении всего срока его службы?
18. Выводы
Выбор подходящего двухтактного соленоида для промышленного оборудования — это гораздо больше, чем просто сравнение напряжения, размера и цены.
Силу следует измерять в момент фактического рабочего хода. Коэффициент заполнения и температура не являются независимыми величинами. Катушка должна быть настроена на доступную мощность. Механическая конструкция должна соответствовать ожидаемому сроку службы. Весь привод должен работать в реальных промышленных условиях.
Правильный поставщик соленоидов с тягово-толкающим механизмом должен быть не только производителем компонентов, но и инженерным партнером.
На ранней стадии проекта OEM необходимо сотрудничать с поставщиком. Следует определить параметры силы, хода, напряжения, коэффициента заполнения, температуры, срока службы, а также требования к условиям эксплуатации и монтажу. Необходимо проверить выбранный соленоид в реальных условиях эксплуатации.
Правильный поставщик соленоидов с тягово-толкающим механизмом предоставит технические данные, окажет поддержку в тестировании прототипов, выявит потенциальные проблемы в применении, обеспечит надлежащую индивидуальную настройку и гарантирует качество изготовления продукции в серийном производстве.
Анализируя инженерные возможности и надежность производства, промышленные покупатели смогут снизить риски разработки, повысить производительность оборудования и обеспечить надежное долгосрочное решение по поставкам.
19. Часто задаваемые вопросы поставщиков соленоидов типа "тяни-толкай"
1. Какова функция соленоида с механизмом "тяни-толкай"?
Соленоид с тягово-толкающим механизмом — это электромагнитный привод, преобразующий электрическую энергию в механическое линейное движение. В зависимости от конструкции и способа крепления, это движение может использоваться для толкания и тяги механического элемента.
2. Как выбрать поставщика электромагнитных клапанов с тягово-толкающим механизмом?
Выберите поставщика соленоидов с тягово-толкающим механизмом, обладающего необходимыми инженерными возможностями, данными о силе и ходе, конструкцией катушки, тепловыми характеристиками, сроком службы, качеством изготовления, возможностями индивидуальной настройки, поддержкой прототипирования и производственными мощностями.
3. Какую информацию мне необходимо предоставить поставщику?
Напряжение, доступный ток, требуемый ход, усилие в положении хода, время включения/выключения, коэффициент заполнения, рабочая частота, доступные габариты, диапазон температур, ожидаемый срок службы, условия окружающей среды, требования к монтажу и годовой объем производства.
4. Как рассчитать силу, необходимую для работы соленоида?
Сначала оцените механическую нагрузку. Затем добавьте сопротивление пружины, трение, силу тяжести, геометрию звена, ускорение и другие силы сопротивления. Добавьте запас прочности. Затем рассчитайте требуемую силу в момент хода.
5. Почему сила, действующая на соленоид толкателя-тяги, изменяется в зависимости от хода?
Сила, действующая на соленоид, определяется магнитной цепью и воздушным зазором между магнитными компонентами. При изменении положения поршня изменяется магнитная цепь, и, следовательно, изменяется сила.
6. Можно ли непрерывно использовать соленоид с тягово-толкающим механизмом?
Возможность зависит от конструкции. Некоторые конструкции подходят для непрерывной работы, а другие — для периодической. Для непрерывной работы необходимо учитывать мощность катушки, теплоотвод, температуру окружающей среды, изоляцию и требуемое усилие.
7. Какой соленоид следует использовать: 12-вольтовый или 24-вольтовый?
Ни одно из напряжений не обеспечивает лучших характеристик. Выбор напряжения зависит от архитектуры питания оборудования, доступного тока, управляющей электроники, проводки, требований к усилию и других системных ограничений. Большинство промышленных систем управления используют 24 В постоянного тока, но окончательное значение напряжения будет зависеть от области применения.
8. Можно ли модифицировать соленоид с двухтактным механизмом?
Да. Поставщик может изменить напряжение, сопротивление катушки, усилие, ход, геометрию плунжера, пружины, монтажные кронштейны, провода, разъемы и размеры. Индивидуальная настройка возможна, но зависит от технических требований и объема производства.
9. Каков срок службы промышленного соленоида с тягово-толкающим механизмом?
Срок службы зависит от нагрузки, хода поршня, рабочей частоты, ударной нагрузки, температуры, механической центровки, обработки поверхности, смазки и других параметров. Покупатель должен запросить данные о сроке службы, полученные в ходе испытаний в соответствии с конкретным применением, а не общие заявленные показатели.
10. Почему коэффициент заполнения важен при выборе соленоида?
Температура катушки зависит от коэффициента заполнения. Мощный соленоид, рассчитанный на короткие импульсы, может перегреться, если будет находиться под напряжением слишком долго. Точное время включения и выключения позволяет поставщику выбрать подходящую конструкцию катушки.
11. Стандартный или изготовленный на заказ соленоид? Что выбрать?
Выберите стандартный продукт, если он соответствует требованиям по усилию, ходу, напряжению, размеру, рабочему циклу и сроку службы. Индивидуальная настройка: Если стандартный продукт не соответствует механическим, электрическим, экологическим или коммерческим требованиям, рассмотрите возможность индивидуальной настройки.
12. Чего ожидать от производителя соленоидов с двухтактным механизмом?
Инженерная поддержка, документированные данные о производительности, возможности создания прототипов, производственный процесс, контроль качества, опыт в области индивидуальной настройки, возможности проведения ресурсных испытаний, управление изменениями и возможность поддержки будущих объемов производства.
