admin / 13.11.2019

Актуатор

Содержание

Актуаторы. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Актуаторы представляют собой специальные устройства, главной задачей которых является перенос усилия с управляющего или регулирующего механизма на исполнительный. В большинстве случаев это электромеханический агрегат, который позволяет выполнять круговые либо линейные перемещения. Благодаря этому можно значительно облегчить выполнение технологических операций, тестирование, в том числе упростить условия быта. Эти устройства применяются и для совершения специфических задач, к примеру, для осуществления миссий и проведения исследований в космическом пространстве.

Виды

Актуаторы бывают линейными и устройствами вращения.

Линейные

Семейство устройств, которые обеспечивают преобразование механической энергии в линейное перемещение. В большинстве случаев такие устройства применяются с целью получения механической энергии из электрической. Выполняются такие устройства из подвижного штока, который устанавливается в корпус из металла или пластмассы. Чтобы к агрегату поступала электроэнергия, предусматриваются разъемы, вилки или кабели. В зависимости от конструкции привод может потреблять 12, 24, 36 либо 220 В.

Линейные агрегаты имеют два основных исполнения:
  • Горизонтальное.
  • Вертикальное.

То есть конструкция агрегата такова, что шток перемещается в вертикальном либо горизонтальном направлении по отношению к валу мотора.

К преимуществам линейных агрегатов можно отнести:
  • Простоту конструкции.
  • Длительный срок эксплуатации.
  • Неприхотливость в работе, что позволяет использовать их даже в экстремальных условиях.

Конкретные агрегаты в зависимости от модели могут дополнительно иметь защиту, которая обеспечивает стойкость к неблагоприятным условиям.

Актуаторы вращения

Работают несколько иначе. У них имеется редуктор и электродвигатель. Особенность работы такого агрегата в том, что чем ниже передаточное число шестеренок редуктора, тем выше скорость и меньше крутящий момент.

В агрегатах вращения могут применяться различные типы редукторов:
  • Цилиндрический.
  • Планетарный.
  • Червячный.
  • Комбинированный.

Благодаря разнообразию редукторов вращающие агрегаты способны решать разнообразные задачи. Поэтому они находят широкое применение в электроэнергетике, станках, бытовых устройствах, в промышленности и других отраслях.

Существуют и специальные виды актуаторов. Подобные агрегаты предназначены для решения специфических и наиболее сложных задач. Их часто применяют в космическом, а также водном пространстве. Также они находят применение в условиях вечной мерзлоты. По конструктивным составляющим они не сильно отличаются от аналогичных агрегатов. Однако их главное отличие – качество исполнения герметичности корпуса. Благодаря пылеустойчивости и водонепроницаемости удается обеспечить бесперебойность работы агрегата даже в сложнейших условиях.

Устройство

Имеется большое количество разных методов для создания линейного перемещения в линейном актуаторе. В большей части случаев используется движок, который передает движение штоку. Шток выдвигается или втягивается, перемещаясь по направляющей. Линейные актуаторы для обеспечения линейного перемещения в большинстве случаев применяют винт, то есть так называемую винтовую передачу. Благодаря вращению винта относительно гайки или наоборот обеспечивается линейное движение штока.

Движки, применяемые в линейных агрегатах, чаще всего представляют собой стандартные коллекторные устройства, работающие на постоянном токе в 12 или 24 В. Более мощным агрегатам требуется электроток на порядок большего значения. Однако возможно применение и других типов движков.

Для изменения направления движения штока следует поменять направление вращения движка. Для примера, в коллекторном движке следует сменить полярность электропитания. С этой целью в конструкцию добавляется переключатель, благодаря нему происходит смена полярности электропитания. В результате простым нажатием кнопки можно изменить вращение движка, а значит попеременно выдвигать или втягивать шток.

Работа

Имеющиеся сегодня линейные актуаторы могут иметь разный ход штока. Это значит, что агрегаты создаются с разными длинами корпуса и винта. Кроме длины хода важнейшее значение имеют скорость и усилие, которые создаются на штоке агрегата. Чтобы обеспечить требуемую скорость и усилие штока, требуется модернизация устройства. Для этого между валом движка и винтом ставится редуктор механического действия.

Движок передает на вал скорость и усилие, которые являются неизменными. Движок же меняет отношение скорости и момента кручения, благодаря чему меняется конечная скорость перемещения штока, а также создаваемое усилие. Движение винта также представляет передачу, которая влияет на скоростное и силовое отношение. Меньший шаг винтовой передачи обеспечивает большее усилие. Однако шток при этом будет перемещаться с меньшей скоростью.

Чтобы можно было остановить шток в необходимом положении, в агрегат ставятся концевики. Их также называют выключателями. Концевики ставятся непосредственно на шток. Они начинают работать в момент, когда гайка достигает крайнего положения. С этой целью ставятся датчики в конечные положения. Когда шток доходит до этого положения, то датчик выключает электропитание. Далее шток сможет двигаться только в обратном направлении. Для этого меняется полярность электропитания либо осуществляется реверс движка.

Как пример можно рассмотреть актуатор центрального замка автомобиля. В его работе используется небольшой электродвижок, соединенный с подвижным штоком. К нему приделана тяга от замка. В момент подачи напряжения начинает работать движок, который заставляет вал вращаться в требуемом направлении, что приводит к движению штока. Вместе со штоком в движение приводится и тяга, у которой один конец находится на рычаге замка. В результате осуществляется блокирование или освобождение замка.

Так как штоку требуется короткий ход, то движок быстро заклинивается. Вследствие этого необходимо ограничивать время подачи напряжения. Для этого используется блок управления, который точно дозирует временной интервал подачи электропитания. Благодаря этому движок защищен от заклинивания и перегорания.

Применение

Актуаторы находят широкое применение практически повсеместно. Их можно задействовать в разнообразных устройствах, к примеру, для регулировки положения телевизионного приемника, для перемещения пандуса, в станках, компрессорах, игрушках, самолетах, подводных лодках, пароходах и космических кораблях и т.п.

В медицине данные агрегаты задействованы для медицинской мебели, чтобы регулировать положения спинки кресла, кровати и другой мебели. Их ставят на подъемники, чтобы перемещать инвалидов и больных с одного этажа на другой. При этом такие устройства преимущественно имеют минимальную шумность, а также высокие значения по качеству и надежности.

В промышленности актуаторы применяются для автоматизации технологических процессов и оборудования. В большинстве случаев это компактные агрегаты, обладающие высокими показателями мощности. Их используют на заводах и фабриках для линейного перемещения. Большое значение здесь имеют технические показатели, в первую очередь это касается нагрузок, скорости, плавности перемещения, в том числе возможности функционировать в неблагоприятных условиях.

Использование промышленных агрегатов позволяет существенно облегчить людской труд, а также снизить финансовые затраты. Благодаря ним, в конце концов, снижается стоимость производимой продукции.

Можно выделить следующие области промышленного применения:
  • Электромеханические агрегаты находят применение в станкостроении, машиностроении и пищевой промышленности.
  • В сверхтехнологичном производстве они используются в качестве устройств, которые перемещают солнечные батареи по отношению к солнечным лучам. Также подобные агрегаты задействуют для перемещения параболических антенн вслед за спутником.
  • В промышленной вентиляции агрегаты обеспечивают перемещение выдвижных панелей вытяжки, чтобы автоматизировать регуляцию воздушных потоков.

В сельском хозяйстве приводы линейного перемещения позволяют максимально автоматизировать труд при возделывании агрокультур, заготовлении кормов, при уходе за фермерскими животными и так далее.

К примеру, это могут быть разбрызгивающие устройства для обработки почв, растений от вредителей, устройства для внесения удобрения. На больших фермерских хозяйствах линейные агрегаты позволяют регулировать воздушные потоки и автоматизировать подачу кормов для животных при кормежке. В растениеводстве линейные приводы помогают открывать теплицы, чтобы огурцы или помидоры не «сгорели» от жары.

Для быта данные актуаторы просто незаменимы. Их можно встретить во многих бытовых приборах. К примеру, это могут быть шторы, жалюзи с приводом и так далее. Все автомобили просто напичканы данными устройствами. Они используются в замках багажника, дверей, магнитол с выдвижным дисплеем и тому подобное. Это полезные устройства, которые позволяют решать многочисленные задачи.

Актуатор

Актуатор — это универсальный исполнительный механизм, используемый в разных технических областях. Состоят из механического привода, направляющей и моторчика. Что касается автомобилей, актуаторы используются в системе сцепления при автоматической трансмиссии, при работе центрального замка, а также в турбокомпрессоре.

Актуатор сцепления

Актуатор сцепления

Роботизированные трансмиссии на сегодняшний день устанавливают даже на бюджетные автомобили (Тойота, Пежо, Ситроен, Сузуки и прочие, чьи владельцы зачастую и сталкиваются с проблемами в их работе). В состав системы входит много деталей, одними из которых являются актуатор переключения передач и актуатор сцепления. Они позволяют переключать передачи в автоматическом режиме.

Внешний вид актуатора сцепления

Описание работы

Актуатор сцепления — электромеханическое устройство, выполняющее работу по сжатию пружины выжимного диска сцепления. Оно работает в соответствии с командами, поступающими от блока управления трансмиссией. Корпус актуатора состоит из двух половинок. Внутри установлен вал с червячной шестерней. В процессе работы на него действуют три силы — сила в червячном зацеплении, сила компенсационной пружины, а также сила, исходящая от корзины сцепления.

Актуатор сцепления в разрезе

При поступлении сигнала от блока управления происходит перемещение вала, который через рабочий механизм приводит в движение корзину сцепления. Однако, как показывает практика, именно актуатор сцепления чаще других деталей в системе автоматической трансмиссии выходит из строя, лишая автовладельца возможности использовать машину.

Причины выхода из строя актуатора

Наиболее частая причина поломки — выход из строя втулок, которые установлены на оси червячной шестерни актуатора. Они обеспечивают вращение шестерни при выжиме корзины сцепления. Чтобы уменьшить трение, производители наносят на втулки тефлоновое покрытие. Однако ресурс работы втулок достаточно мал, и составляет около 100 тысяч километров пробега. После этого вероятность выхода актуатора из строя значительно возрастает. Дело в том, что в процессе эксплуатации без тефлонового покрытия силы трения возрастают настолько, что актуатор попросту перестает функционировать.

При перемещении шестерни актуатора компенсационная пружина сжимается, оказывая большое усилие на вал и втулки. Это значение составляет 100…150 кг на каждую втулку в зависимости от модели используемого механизма. Учитывая небольшой диаметр втулки, становится понятным, почему они со временем выходят из строя.

Кроме этого, вал актуатора поворачивается на незначительный угол. Поэтому смазка не передается на контактные линии взаимодействия вала со втулкой, из-за чего шарнир работает на сухую.

Втулки актуатора сцепления

Методы восстановления работоспособности актуатора сцепления

Самым распространенным и доступными методом ремонта является замена заводских втулок, которые пришли в негодность на точеные бронзовые или латунные втулки.

Подшипники для замены

Другой вариант — покупка втулок китайского производства, подобных оригинальным. Однако так лучше не поступать, поскольку их качество далеко от идеала, и не позволяет им долго функционировать в актуаторе. Ремонт подразумевает замену выточенных втулок, а также устранения выработки на валу актуатора сцепления. Это делается с тем, чтобы добиться плавного и ровного скольжения между упомянутыми деталями.

Однако наилучшим методом ремонта актуатора является замена втулок на шариковые подшипники. Они обеспечивают необходимую твердость, плавность качения, а также имеют свою собственную смазку, которая постоянно находится в их корпусе. При замене втулок на подшипники потребляемый актуатором рабочий ток снижается более чем в 2 раза.

Ремонт актуатора сцепления

Разборка и диагностика актуатора Тойота

Актуатор центрального замка

Конструкция центрального замка автомобиля несложна. Он состоит из блока управления и исполнительных механизмов — актуаторов (их еще иногда называют активаторами). При повороте ключа зажигания или подаче электронного сигнала от пульта ДУ срабатывают контакты управления, которые через центральный блок дают сигнал всем запирающим устройствам на открытие или закрытие.

Устройство и работа актуатора замка

Актуатор замка в разрезе

Это устройство представляет собой электрический микромотор, соединенный со штоком посредством реечной передачи. К штоку, в свою очередь, монтируется тяга механического замка. При подаче сигнала на двигатель происходит движение тяги, которая закрывает или открывает механический замок двери.

В связи с особенностью конструкции шток ходит на малое расстояние. Поэтому на электромотор нельзя подавать напряжение длительное время. Современные автоматические системы делают это приблизительно в течение 2 секунд. Их вполне достаточно для срабатывания каждого из приводных двигателей.

К приводному моторчику подходит два провода. По одному из них идет ток, а на втором образуется “масса”, то есть, соединение с кузовом автомобиля. Распределением, на какой провод подавать напряжение, занимается центральный электронный блок управления. В зависимости от этого меняется направление вращения вала двигателя, и как следствие, направление движения штока. То есть, происходит открытие или запирание замка на двери.

Возможные неисправности актуатора замка

Возможными неисправностями актуаторов центрального замка могут быть:

Ремонт актуатора двери Лада Приора

  • Выход из строя всех актуаторов. Первая возможная причина — действие длительного командного импульса, которое привело к перегоранию обмоток. Вторая причина — неисправность генератора, вследствие чего на актуаторы было подано повышенное напряжение. Решение — замена актуаторов, при необходимости выполнение ремонта генератора.
  • Клин одного или нескольких актуаторов в одном положении при расплавлении коллекторных узлов. Решение неисправности актуатора замка — замена вышедшего из строя исполнительного механизма.
  • Возникновение короткого замыкания в цепях управления актуаторами или повреждение изоляции. Решение — ревизия проводки, при необходимости замена поврежденных ее участков.
  • Короткое замыкание, повреждение проводки в силовых проводах актуатора или замыкание коллекторных пластин. Решение — замена поврежденных участков проводки, ремонт изоляции или замена актуатора.
  • Сгорел предохранитель. Решение — заменить его.
  • Шумная работа актуатора. Возможная причина заключается в износе рабочих шестерен. Решение — замена редукторного механизма.

Зачастую устранением неисправности и ремонтом привода замка является именно замена актуатора замка.

Замена актуатора центрального замка

Замена актуатора замка

Самостоятельная замена актуатора замка не представляет особых сложностей, хотя для этого и придется снять всю дверную обшивку, с тем, чтобы добраться до крепления и проводов. Если на двери имеются дополнительные кнопки, например, электрических стеклоподъемников, то нужно отсоединить от аккумулятора минусовую клемму. В противном случае можно обойтись без этого.

В процессе работы руководствуйтесь мануалом по работе с вашим автомобилем. Ведь в каждой модели обшивка двери крепится по-своему. Как правило, до актуатора можно добраться лишь сняв обшивку. В редких случаях необходимо демонтировать дополнительные механизмы. Актуатор обычно монтируется на паре болтов или саморезов. Чтобы снять его необходимо их открутить и отсоединить фишку.

В зависимости от того, какая деталь вышла из строя, нужно произвести ее замену. Чаще всего перегорают обмотки микромоторчика. Поскольку их никто не перематывает, то будет достаточно заменить его, предварительно купив аналогичный.

Актуатор турбины

Внешний вид актуатора турбины

Актуатор турбины — устройство, защищающее турбокомпрессор от перегрузок, которые естественным образом возникают при высоких оборотах двигателя. Агрегат по сути является байпасным клапаном, через который проходят излишки выхлопных газов. Он управляет скоростью вращения турбины и мощностью наддува.

Принцип работы

Отработанные выхлопные газы из выпускного коллектора отправляются в турбину. Попадая в ее горячую часть, они активируют горячую крыльчатку и вал. Соединенная валом крыльчатка холодной части создает давление на впускном коллекторе. Это обеспечивает подачу воздуха в камеру сгорания. Однако при больших оборотах в работу вступает вакуумный или электронный актуатор, который сбрасывает излишки выхлопных газов через упомянутый байпас.

Возможные поломки

Самая распространенная поломка — выход из строя или ошибка в работе электронного блока управления турбиной (на электронных актуаторах). Для их диагностики и устранения необходимо пользоваться специальными электронными тестерами. Дело в том, что срок службы механической части турбин выше, чем электронной. Однако поломка механической части турбины может привести к поломке и электронной составляющей.

Самыми вероятными причинами выхода из строя электронного актуатора (сервопривода) является повреждение одного из трех механизмов:

  • воздуховода;
  • воздушного фильтра (его загрязнение);
  • клапана EGR.

Если разрушается выпускной коллектор или случается поломка в поршневой группе, то это приводит к повреждению или полному выходу из строя механизма изменяемой геометрии. А это, в свою очередь, приводит к поломке механической части турбины.

Также среди вероятных поломок актуатора турбины могут быть следующие:

  • повреждение электронного блока или некоторых его составляющих;
  • неисправность в работе электромотора (сервопривода) или его полный выход из строя;
  • некорректная работа контактной группы электродвигателя;
  • поломка зубьев шестерен привода.

Методы устранения поломок

Перед устранением возможных поломок проводится диагностика блока управления актуатора. Для этого используются специальные тестеры. Однако это оборудование дорогостоящее и, как правило, ими пользуются на СТО. С его помощью тестируют исполнительный механизм (вакуумно-электрический клапан, клапан турбины с электрическим потенциометром). Дальнейшие действия зависят от выявленной поломки.

Что касается ремонта механической части, то для ремонта бывает достаточно разобрать и почистить актуатор. При этом необходимо смазать движущиеся детали. Если поломка в электронной части, то ее устранение самостоятельно невозможно. Для этого нужно обратиться за помощью в автомастерскую. Зачастую приходится полностью менять блок управления или актуатор целиком.

Ремонт актуатора турбины Skoda Octavia

Замена актуатора турбины на Kia Sorento Киа Сорренто с двигателем D4CB

Замена актуатора турбины

Замену актуатора турбины рассмотрим на примере автомобиля KIA Sorento с двигателем D4CB. Итак, для замены нужно:

  • Снять защитную крышку двигателя и верхнюю крышку воздушного фильтра.
  • Разобрать корпус воздушного фильтра и произвести демонтаж самого фильтра.
  • Выполнить демонтаж патрубка воздушного фильтра. Если корпус и патрубок грязные — их необходимо вымыть.
  • Далее производится снятие старого актуатора. Для этого нужно отсоединить его управление и расконтрить регулировочный винт, После этого раскрутить монтажные болты, выкрутить регулировочный винт и произвести демонтаж актуатора.
  • Все отверстия под болты необходимо почистить и обработать медным спреем с тем, чтобы в дальнейшем они не закисали и не возникало проблем с их закручиванием и выкручиванием.
  • Далее производится монтаж нового актуатора в обратном порядке. То есть, сначала выполняется наживление регулировочного винта хода актуатора, потом наживление монтажных болтов с их затягиванием.
  • После чего выполняется настройка актуатора турбины (см. ниже).
  • Производится сборка корпуса и непосредственно воздушного фильтра (при необходимости его нужно заменить), подключение управления актуатора, а также монтаж патрубка воздушного фильтра, заборника, хомута заборника, установка датчика ДМРВ и сборка всей конструкции.
  • Далее следует регулировка турбины (это следует производить с помощью электронных устройств) на основе информации от автопроизводителя.

Настройка актуатора турбины

После проведения процедуры по замене актуатора нужно выполнить его настройку. Также ее нужно производить при появлении следующих неисправностей:

  • характерное дребезжание в области турбины при глушении двигателя;
  • аналогичное дребезжание в процессе перегазовки при езде.

Электронный тестер

Чаще всего причиной этого становится свободный ход штока. Именно эта деталь во многом определяет величину давления в турбине. Из-за его работы оно может быть как пониженным, так и повышенным. Свободный ход штока говорит о именно о пониженном давлении. Под свободным ходом подразумевается люфт в несколько миллиметров. В нормальном рабочем состоянии радиального люфта быть не должно, величина осевого люфта — в пределах 1 мм.

При проведении компьютерной диагностики в случае несоответствия давления могут появиться ошибки — P2262 (не определяется давление турбонаддува), P0299 (чрезмерно низкое давление наддува)/ Также иногда появляются ошибки 11825 и P334B. Первая говорит о неисправности актуатора, вторая — о механической неисправности регулятора давления. Также часто загорается лампа EPC, а позже и Check Engine.

Увеличить давление наддува можно несколькими способами:

  • Замена пружины. Более жесткая пружина увеличит давление, более мягкая снизит его.
  • Затягивание или отпускание конца вестгейта. Так можно регулировать уровень открытия и закрытия заслонки. При расслаблении конца происходит удлинение тяги, при затягивании — укорачивание. При короткой тяге выполняется плотное закрытие заслонки, из-за чего нужно больше давление и времени для ее открытия.
  • Установка соленоида (буст-контроллера). Он позволяет изменять реальный показатель давления. Соленоид монтируется перед актуатором с тем, чтобы снижать давление, воздействующее на вестгейт. Его функция заключается в дополнительном сбросе части воздуха, то есть, “обмане” актуатора.

Самостоятельная настройка актуатора турбины производится на страх и риск владельца автомобиля, поскольку нужно знать значение давления и методику настройки.

Если вы не уверены в правильности своих действий, то рекомендуем вам обратиться за помощью к мастерам на СТО.

Алгоритм настройки актуатора:

  • Настройка проводится путем вращения регулирующей гайки. Она находится в районе байпаса. В некоторых машинах к ней можно получить доступ, лишь сняв турбокомпрессор.
  • После этого выполняется снятие скобы со штока. Для дальнейшей работы вам понадобятся ключ на 10 и плоскогубцы с длинной рабочей частью.
  • Отвернуть внешнюю гайку на 10.
  • С помощью плоскогубцев повернуть (подтянуть) регулировочную гайку против часовой стрелки до тех пор, пока калитка полностью не закроется. Далее проверить ее на предмет отсутствия вибрации.
  • После этого нужно выполнить еще 3-4 поворота гайки (каждый из них соответствует приблизительно 0,315 Бар на актуаторе).
  • После выполнения настройки нужно законтрить регулятор гайкой на 10.
  • Далее следует установить скобу обратно. То есть, в спокойном состоянии актуатор должен быть полностью закрыт (по максимуму).

При выборе актуаторов описанных типов всегда отталкивайтесь от мануала к вашему автомобилю. Помните, что желательно покупать оригинальные запчасти а не их более дешевые аналоги. Что касается ремонта или настройки актуаторов поступайте аналогично. Выставляйте значения, которые прописаны производителем вашей машины. В случае возникновения затруднений обращайтесь за помощью на СТО.

FILED UNDER : Разное

Submit a Comment

Must be required * marked fields.

:*
:*