Design de rack único versus design de rack duplo

Os atuadores de cremalheira e pinhão oferecem a maior amplitude de torque e rotação em comparação com outros mecanismos de conversão de força linear em torque rotacional. Possuem alta eficiência mecânica e os torques que conseguem produzir variam de alguns Nm a vários milhares de Nm.

No entanto, uma possível desvantagem do projeto de cremalheira e pinhão é a folga. A folga ocorre quando as engrenagens da cremalheira e do pinhão não estão completamente alinhadas e há um pequeno espaço entre cada conexão da engrenagem. Esse desalinhamento pode causar desgaste nas engrenagens durante o ciclo de vida do atuador, o que, por sua vez, aumenta a folga.

Uma unidade de cremalheira dupla utiliza um par de cremalheiras em lados opostos do pinhão. Isso ajuda a eliminar a folga devido a uma força contrária, além de dobrar o torque de saída da unidade e aumentar a eficiência mecânica do sistema. No atuador de dupla ação mostrado na Figura 3, as duas câmaras laterais são preenchidas com ar comprimido, que empurra os pistões para o centro e, para retornar os pistões à posição inicial, a câmara central é pressurizada.

Função

Os atuadores pneumáticos de cremalheira e pinhão podem ser de ação simples ou de ação dupla. Também é possível que esses atuadores ofereçam múltiplas paradas.

Ação simples vs. ação dupla

Em um atuador de ação simples, o ar é fornecido apenas a um lado do pistão e é responsável pelo movimento do pistão em apenas uma direção. O movimento do pistão na direção oposta é realizado por uma mola mecânica. Os atuadores de ação simples economizam ar comprimido, mas realizam trabalho em apenas uma direção. Uma desvantagem dos cilindros de ação simples é a força de saída inconsistente ao longo de todo o curso devido à força oposta da mola. A Figura 4 mostra um atuador rotativo pneumático de cremalheira dupla de ação simples.

Em um atuador de dupla ação, o ar é fornecido a câmaras em ambos os lados do(s) pistão(ões). Uma pressão de ar mais alta em um lado pode impulsionar o(s) pistão(ões) para o outro lado. Os atuadores de dupla ação são usados ​​quando o trabalho precisa ser realizado em ambas as direções. A Figura 5 mostra um atuador rotativo pneumático de dupla ação com cremalheira dupla.

Uma das vantagens dos cilindros de dupla ação é a força de saída constante em toda a faixa de rotação. As desvantagens dos cilindros de dupla ação são a necessidade de ar comprimido para o movimento em ambas as direções e a falta de uma posição definida em caso de falha de energia ou pressão.

Posicionamento múltiplo

Alguns atuadores de cremalheira e pinhão conseguem parar em múltiplas posições ao longo da faixa de rotação, controlando a pressão nas portas. As posições de parada podem estar em qualquer sequência, permitindo que o atuador ultrapasse seletivamente uma posição de parada intermediária.

Parafusos de parada de deslocamento

Os parafusos de batente de curso estão localizados na lateral do corpo do atuador (como mostrado na Figura 6) e permitem o ajuste das posições finais dos pistões, limitando a rotação da engrenagem pinhão pelo lado interno. Ao instalar o atuador, aperte ambos os parafusos de batente de curso até que entrem em contato com a tampa de batente. Continue apertando o parafuso de batente de curso esquerdo até que a ranhura da engrenagem pinhão visível na parte superior gire para a posição paralela ao comprimento do corpo do atuador.