Cơ cấu chấp hành đóng một vai trò quan trọng trong thế giới hiện đại, bất chấp việc không nhận được sự quan tâm rầm rộ trên các phương tiện truyền thông như AI và Machine Learning. Cơ cấu chấp hành có khả năng chuyển đổi năng lượng và tồn tại ở khắp mọi nơi.
Table of Contents
Cơ cấu chấp hành là gì?
Định nghĩa cơ cấu chấp hành
Cơ cấu chấp hành, hay còn gọi là Actuator, là bộ phận của một thiết bị hoặc máy móc có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng thông qua các chuyển động vật lý. Cơ cấu chấp hành tạo ra sự chuyển động trong một cỗ máy.
Trên thực tế, cơ cấu chấp hành xuất hiện trong hầu hết các máy móc và thiết bị xung quanh chúng ta. Chẳng hạn như bộ rung trên điện thoại di động, mạng lưới hệ thống trấn áp truy vấn điện tử, thiết bị gia dụng, xe cộ, robot và thiết bị công nghiệp. Một số ví dụ nổi bật về cơ cấu chấp hành là vít me, động cơ nước, động cơ điện, bộ kích thích cơ điện, và nhiều hơn nữa.
Cơ cấu chấp hành thực hiện hai hoạt động cơ bản: hoạt động thẳng và hoạt động quay. Thiết bị truyền động tuyến tính chuyển đổi nguồn năng lượng thành hoạt động đường thẳng, phù hợp với các ứng dụng đẩy hoặc kéo. Thiết bị truyền động quay chuyển đổi nguồn năng lượng để thực hiện hoạt động quay, như van bi hoặc van bướm.
Thành phần của cơ cấu chấp hành
-
Nguồn điện: là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ cấu chấp hành. Nguồn điện có thể là dòng điện, chất lỏng hoặc khí tự nhiên trong các lĩnh vực công nghiệp.
-
Bộ chuyển đổi nguồn: tạo ra năng lượng phù hợp từ nguồn cho cơ cấu chấp hành thông qua các phép đo của bộ điều khiển. Một số bộ chuyển đổi nguồn thông dụng là bộ biến tần điện hoặc van tỷ lệ thủy lực trong hệ thống công nghiệp.
-
Thiết bị truyền động: tập hợp các thiết bị chuyển đổi năng lượng thành lực cơ học.
-
Tải trọng cơ học: sử dụng năng lượng đã được chuyển đổi để hoạt động thiết bị cơ học. Tải trọng cơ học đề cập đến hệ thống cơ khí được điều khiển bởi thiết bị truyền động.
-
Bộ điều khiển: giúp hệ thống hoạt động một cách liên tục với lượng đầu vào và các điểm đặt khác do người điều khiển quyết định.
Đặc tính hoạt động của cơ cấu chấp hành
- Có khả năng định vị chính xác.
- Khởi động và dừng ngay lập tức, không có thời gian trễ.
- Thực hiện nhiệm vụ liên tục, không giới hạn số lần khởi động trong mỗi phút.
- Chuyển động nhất quán.
- Hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt mà không giảm hiệu suất.
- Yêu cầu bảo dưỡng định kỳ trong thời gian tối thiểu.
Với những đặc tính trên, thiết bị truyền động mang lại những lợi ích quan trọng:
- Theo dõi tín hiệu yêu cầu từ bộ điều khiển chính xác và nhanh chóng, giúp phản hồi hiệu quả theo chỉ dẫn của bộ điều khiển.
- Có độ tin cậy cao hơn so với các thiết bị thông thường.
4 loại cơ cấu chấp hành phổ biến hiện nay
Cơ cấu chấp hành tuyến tính thủy lực
Thiết bị này tạo ra chuyển động thẳng bằng cách tạo áp suất không cân đối trên chất lỏng thủy lực trong ống rỗng. Quy trình này tạo ra mô-men xoắn mạnh để điều khiển và điều chỉnh một vật bên ngoài.
Cơ cấu chấp hành thủy lực có thể tạo ra lực lớn do chất lỏng không nén được. Hoạt động của cơ cấu chấp hành thủy lực dựa trên quy trình di chuyển của các piston. Điều này yêu cầu sử dụng lò xo để đảm bảo sự hoạt động ngược lại.
Cơ cấu chấp hành thủy lực sử dụng áp suất ở hai đầu để giảm chuyển động tương đối từ hai phía. Chúng được sử dụng để di chuyển các vật nặng và phù hợp với các thiết bị xây dựng lớn hoạt động thường xuyên.
Cơ cấu chấp hành tuyến tính khí nén
Cơ cấu chấp hành tuyến tính khí nén được xem là thiết bị truyền động đơn giản và tiết kiệm ngân sách nhất. Thông qua khí nén, chúng kéo căng và kéo dài một piston để tạo ra chuyển động. Piston được thu lại bằng lò xo hoặc chất lỏng ở đầu đối lập.
Cơ cấu chấp hành tuyến tính khí nén tạo ra mô-men xoắn ốc và vận tốc cao trên một diện tích nhỏ gọn. Chúng có ưu điểm là nhanh chóng và không dễ bị hỏng bởi các điểm dừng khó. Bộ truyền động này được ứng dụng trong các thiết bị chịu khói, nổ hoặc hoạt động trong các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao.
Cơ cấu chấp hành áp điện
Một số vật liệu rắn như gốm phản ứng với điện tích bằng cách co lại hoặc mở rộng và tạo nguồn năng lượng khi có áp lực cơ học. Cơ cấu chấp hành áp điện dựa trên nguyên tắc này để tạo ra chuyển động. Tuy nhiên, chuyển động này xảy ra song song với trường điện. Hạn chế của cơ cấu chấp hành áp điện là chỉ có thể di chuyển và lưu trữ trong vài micromet tại một thời điểm, có nghĩa là chúng chỉ di chuyển khoảng 5% so với chiều dài thực.
Cơ cấu chấp hành tuyến tính điện
Cơ cấu chấp hành tuyến tính điện sử dụng nguồn điện để tạo ra chuyển động theo một đường thẳng. Chúng hoạt động dựa trên sự di chuyển của một piston theo tín hiệu điện. Cơ cấu chấp hành tuyến tính điện được sử dụng trong các hoạt động như kéo, nâng lên, hạ xuống, đẩy ra, kẹp, chặn và nhiều hoạt động khác.
Thiết bị này bao gồm một động cơ tạo ra chuyển động quay với tốc độ cao và hộp số để giảm tốc độ ảnh hưởng. Quá trình này tạo ra mô-men xoắn, biến thành trục vít hoặc đai ốc truyền động để tạo ra chuyển động thẳng.
Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, nhà sản xuất thiết kế các phiên bản cơ cấu chấp hành khác nhau bằng cách tăng hoặc giảm chiều dài trục. Ngoài ra, với các bánh răng khác nhau, bộ truyền sẽ có tốc độ khác nhau. Tóm lại, cơ cấu chấp hành được thiết kế theo nhiều phiên bản khác nhau tùy thuộc vào mục tiêu sử dụng.
Những câu hỏi thường gặp về cơ cấu chấp hành
Thế nào là cơ cấu chấp hành IoT?
Cơ cấu chấp hành (bộ truyền động) IoT là thiết bị có khả năng thay đổi một hoặc nhiều thuộc tính của một thực thể vật lý dựa trên thông tin nhận được.
Tốc độ của cơ cấu chấp hành giống nhau không?
Không! Mỗi thiết bị truyền động sẽ có tốc độ khác nhau tùy thuộc vào khối lượng tải trọng. Tốc độ yên tĩnh của cơ cấu chấp hành giảm khi tải trọng tăng. Vì vậy, để biết về tốc độ, bạn cần xem xét thiết bị khi không mang tải trọng.
Thế nào là mô-men xoắn?
Mô-men xoắn là yếu tố quan trọng trong hoạt động của cơ cấu chấp hành. Mô-men xoắn được chia thành hai loại: tải trọng tĩnh và tải trọng động. Tải trọng tĩnh đề cập đến hiệu suất của bộ truyền động khi không hoạt động. Tải trọng động liên quan đến hiệu suất mô-men xoắn của thiết bị khi hoạt động.
Ứng dụng của cơ cấu chấp hành?
Cơ cấu chấp hành được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm:
- Trong nhà máy: cắt chuyển động lên/xuống, van điều khiển dòng chảy của nguyên liệu thô.
- Công nghiệp sản xuất: robot và cánh tay robot sử dụng hệ thống truyền động để di chuyển theo đường thẳng.
- Thiết bị gia dụng: TV được đặt ở độ cao tối ưu, thang máy điều chỉnh độ cao theo nhu cầu của người dùng, tấm che cửa sổ tự động.
- Công nghiệp năng lượng mặt trời: tấm pin di chuyển theo hướng ánh sáng mặt trời.
Đây chỉ là một số ứng dụng phổ biến, cơ cấu chấp hành còn được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác.
Rất nhiều thông tin thú vị về cơ cấu chấp hành đã được chia sẻ. Đừng ngần ngại liên hệ với Tino Group hoặc theo dõi Fanpage để cập nhật những thông tin mới nhất. Tino Group luôn sẵn sàng tư vấn và chia sẻ kiến thức với bạn!
CÔNG TY CỔ PHẦN TẬP ĐOÀN TINO
- Trụ sở chính: L17-11, Tầng 17, Tòa nhà Vincom Center, Số 72 Lê Thánh Tôn, Phường Bến Nghé, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh
- Tổng đài miễn phí: 1800 6734
- Email: [email protected]
- Website: www.tino.org