Täitur

Allikas: Vikipeedia
Disambig gray.svg  See artikkel räägib automaatika mõistest; täituriks võidakse nimetada ka kohtutäiturit.

Jäiga ketiga täitur

Täitur ehk aktuaator (ingl actuator) on automaatjuhtimissüsteemi osa, mis regulaatorist saadava signaali järgi mõjutab juhitavat protsessi. Enamasti toimib täiturina ajam, mis muundab elektrilise, hüdraulilise või pneumaatilise energia nõutavaks liikumiseks. Täituriks võib olla elektriajam, hüdroajam või pneumomootor.

Ajami regulaatoriks on enamasti kontroller.

Tüübid[1][muuda | redigeeri lähteteksti]

Elektrimootor võimaldab täituritel teha mehhaanilist tööd

Täitureid liigitatakse selle järgi, mis tüüpi jõude nende ajamid kasutavad. Jõu tüüpe on neli: elektriline, pneumaatiline, hüdrauliline ja mehhaaniline. Tüübid moodustatakse kahe energia kombinatsioonist, millest esimene on toitev jõud ja teine tulemusena saadud jõud. Näiteks elektromehhaaniline täitur muudab elektrienergia mehhaaniliseks tööks.

Elektrilised täiturid [2][muuda | redigeeri lähteteksti]

Elektriline täitur tegeleb elektrienergia muundamisega. Ühed levinumad on elektrienergiat mehhaaniliseks energiaks muutvad täiturid, mida kasutatakse tavaliselt klappide avamiseks ja sulgemiseks. Vastavalt sellele võib neid veel jaotada mitme pöörde, osalise pöörde ja lineaarseteks täituriteks. Esimesed kaks tekitavad pöörlevat liikumist ja jaotuvad kaheks vastavalt selle kas nad suudavad teha täispöörde või ainult osalise pöörde. Lineaarne täitur suudab tekitada edasi-tagasi liikumist, tihtipeale tänu kruvile, mida liigutab edasi-tagasi hammasratas. Seega lineaarne liikumine saavutatakse pöörleva liikumise edasi muundamisel.

Pneumaatilised täiturid [3][muuda | redigeeri lähteteksti]

Pneumaatilised täiturid kasutavad töötamiseks gaasi. Täituriks on tavaliselt pneumaatiline silinder. Kõige odavam gaas, mida kasutatakse, on tavaline õhk. Pneumaatiline silider ise koosneb kambrist, milles on kokku pressitud gaas, kolbist, mida gaas mõjutab ja kolbi juures paiknevat väljapääsust. Kokku pressitud gaas suunatakse silindrisse, kus asub kolb. Gaas asub lükkama kolbi, kuna selles suunas avaldatakse gaasile kõige väiksemat vastupanu. Silindris on soovitud kaugusel väljapääs, mille kaudu saab gaas süsteemist väljuda. Seega lükkab gaas kolbi senikaua kuni pääseb läbi ava süsteemist välja. Juhul kui on vaja, et kolb ka tagasi liiguks, on silindri teises otsas sarnane süsteem, mis kokku pressitud gaasi abil lükkab kolbi tagasi algasendisse.

Hüdraulilised täiturid [4][muuda | redigeeri lähteteksti]

Hüdraulilise täituri ajamiks on hüdrauliline seade. Seadme ühele otsale rakendatakse jõudu ja see jõud kandub teise otsa, kasutades vedelikku, mida pole võimalik kokku suruda. Üks lihtsamaid selliseid lahendusi koosneb kahest kolbist, mis on omavahel ühendatud. Kui suruda alla ühte kolbi, pressib vedelik teise kolbi üles. Kasutades erineva laiusega kolbe on võimalik jõudu ka suurendada, seda olukorras, kus võidetakse jõus kauguse arvelt.

Mehhaanilised täiturid [5][muuda | redigeeri lähteteksti]

Mehhaaniline täitur teeb mehhaanilist tööd välise energia abil. Saadav mehhaaniline jõud on kas ring- või sirgjoone suunaline.

Parameetrid [1][muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Võimsus püsirežiimil (ingl continuous power output) – suurim jõud, mida täitur saab arendada püsivalt ilma ülekuumenemiseta.
  • Töövahemik (ingl Range of motion) – sirgjoonelise või pöörleva liikumise vahemik.
  • Diskreetsus (ingl Resolution) – arendatava jõu väikseim samm.
  • Täpsus (ingl Accuracy) – sisendi ja väljundi muutumatu suhe.
  • Maksimaalne jõud (ingl Peak force) – täituri poolt suurim arendatav jõud.
  • Soojuse hajutamine (ingl Heat dissipation) – suurim soojuse hajutamise võimsus püsirežiimil.
  • Kiiruse karakteristik (ingl Speed characteristic) – jõu ja kiiruse vahelise seose tunnusjoon.
  • Tühijooksukiirus (ingl No load speed) – töökiirus koormusvabas olekus.
  • Sagedusvahemik (ingl Frequency response) – sageduse vahemik, milles väljund reageerib sisendile korralikult, st seade töötab normaalolekus. Kasutatav sirgjooneliselt liikuvatel täituritel.
  • Toide (ingl Supply) – toite tüüp (elektrivool, sururõhk jm), faaside arv, pinge, vool, sagedus.

Näited täituritest[muuda | redigeeri lähteteksti]

Klapiga täitur

Ühepoolse toimega pneumaatiline silinder[6][muuda | redigeeri lähteteksti]

Tegu on sirgelt liikuva täituriga. Silindris juhitakse suruõhku ainult ühele poole kolbi. Sellised silindrid on kasutusel juhtudel, kui on tarvis sooritada liikumist ainult ühes suunas. Kolvi tagasiliikumine toimub silindrisse sisseehitatud vedru mõjul. Tagastusvedru jõud määrab, kui kiirelt suudab kolb tagasi liikuda. Ühepoolse toimega silindritel on kolvi liikumisulatus piiratud tagastusvedru pikkusega ja ei ole üldjuhul suurem kui 100 mm. Seda tüüpi silindreid kasutatakse lukustamisel, kinnitamiseks, kokkusurumiseks, tõukamiseks, tõstmiseks, detailide ettandmiseks, jne. Seda tüüpi silindrid jaotuvad veel kaheks vastavalt sellele kas tööliikumine toimub sururõhu abil või vedru abil. Juhul, kui tööliikumine toimub vedru abil, viiakse kolb algasendisse gaasi abil ja vastupidi. Variante, kus tööliikumine toimub vedru abil ja tagasiviimine sururõhu abil, kasutatakse siis, kui on olemas sururõhu kadumise oht (autode- ja rongide sururõhuga töötavad pidurid). On olemas veel konstruktsiooniline eritüüpi ühepoolse toimega silinder – membraansilinder. Nendes asendab kolbi kas kummi-, plastik- või terasmembraan. Kolvivars on kinnitatud membraani keskele. Sellistes silindrites puudub hõõrdejõud, tekib ainult membraani deformatsioonist tekkiv elastsusjõud.

Kahepoolse toimega pneumaatiline silinder[6][muuda | redigeeri lähteteksti]

Kolvi liikumine silindris toimub sururõhuga mõlemas suunas. Kahepoolse toimega silindrid on kasutusel juhul, kui on vajalik sooritada kasulikku tööd mõlemas suunas. Kolvi liikumisulatus on kahetoimelisel silindril praktiliselt piiramatu.

Pneumaatiline pöördsilinder[6][muuda | redigeeri lähteteksti]

Erinevalt lineaarsetest täituritest on pöördsilindris kolvi asemel laba. Pöördsilindris on võimalik suunata suruõhku mõlemale poole laba, ehk see suudab teha kasulikku tööd mõlemas suunas. Standardsed pöördenurgad on 45°, 90°, 180° ja 270°. Pöördenurga reguleerimiseks on olemas reguleerimiskruvid.

Hüdrauliline ühepoolse toimega silinder[7][muuda | redigeeri lähteteksti]

Tegu on lineaarliikumist tekitava seadmega. Töötamiseks voolab vedelik ühele poole kolbi. Vastujõu tõttu tõuseb silindris rõhk. Kui töövedeliku rõhust tulenev jõud kolvipindalale ületab vastujõu, siis hakkab kolb silindris liikuma ning kolvivars väljub silindrist. Tulemusena saame mehhaanilise töö. Tagasi liikumiseks suletakse kõigepealt vedeliku juurdevool, kolvis juba olemas olev vedelik aga suunatakse väljavoolupaaki. Kolvi tagasi liikumist mõjutab nüüd sellele mõjuv koormusvedru või välise koormuse raskus. Mida suurem on kolbi tagasi lükkav jõud, seda kiiremini voolab vedelik tagasivoolu paaki ja seda kiiremini saab kolb liikuda tagasi algasendisse.

Hüdrauliline kahepoolse toimega silinder[7][muuda | redigeeri lähteteksti]

Kahepoolse toimega silinder võimaldab teha tööd kahes vastastikuses suunas. Kolbi töö tegemise protsess on täpselt sama, mis ühepoolse toimega silindril, ainult nüüd kasutatakse kolvi tagasi toomiseks samuti hüdraulilist vedelikku.

Elektrimootor[8][muuda | redigeeri lähteteksti]

Elektrimootorid koosnevad paigalseisvast staatorist ja pöörlevast rootorist. Staatoris tekitatakse pöörlev magnetväli, mis on vajalik rootori pöörlema panemiseks. Rootor pöörleb laagritele toetuval võllil. Staatori ja rootori vahel eksisteerib õhupilu, mille kaudu suundub magnetväli staatorist rootorisse. Mootori pöörlemiseks on vajalik tekitada pöördemoment. Pöördemomendi tekitamiseks on vaja vooluga juhti ja magnetvälja. Kui asetada magnetvälja raam ning lasta sellest läbi elektrivool, siis mõjub raamile jõud, mis paneb selle pöörlema ümber laagritele asetatud telje. Toitepinge tüübi järgi on võimalik elektrimootoreid veel jaotada kolmeks: alalisvoolumootorid, vahelduvvoolumootorid ja impulsstoitega mootorid.

Next.svg Pikemalt artiklis Elektrimootor

Solenoid[9][muuda | redigeeri lähteteksti]

Solenoid

Solenoid on elektromagnet, mida kasutatakse elektrienergia muutmiseks mehhaaniliseks tööks. Põhiliseks osaks on tihedalt toruks kokku keritud traat, mis muutub voolu rakendamisel magnetiks. Lisaks on traadist mähise sisse paigutatud veel paramagnetilisest või ferromagnetilisest materjalist (tavaliselt pehmest rauast) südamik. Südamik kontsentreerib mähise poolt tekitatava magnetvälja muutes seda palju tugevamaks.

Next.svg Pikemalt artiklis Solenoid

Ühesuunalise lineaarliikumisega solenoid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Solenoidmähisest tekkiv jõud mõjub ainult ühes suunas ja tagasi liikumine toimub mehhaaniliselt, näiteks vedru abil. Tal on kolm tähtsat tunnust: käigupikkus, jõud ja töötsükkel. Käigupikkus on vahemaa, mille võrra solenoidi südamik liigub. Jõudu võib mõõta nii liikumise alguses, lõpus kui ka kogu protsessi vältel. Alati on liikumise lõpul genereeritav jõud suurem kui alguses. Töötsükkel on protsent, mis näitab, kui palju aega kulutab solenoid oma kasuliku liikumise peale kogu töötsükli vältel.

Kahesuunalise lineaarliikumisega solenoid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Seade võimaldab kahes suunas lineaarliikumist, selle jaoks on täituril kaks erinevat mähist. Selleks et mähised erisuunalist liikumist võimaldaks kasutatakse tavaliselt kahe erineva polaarsusega mähist.

Bistabiilne solenoid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Bistabiilset solenoidi iseloomustavad tema liikumistrajektooril asuvad kaks stabiilset positsiooni. Solenoidmähise konstruktsioonis on püsimagnetid, mis võimaldavad südamikul kindlat postsiooni säilitada ka pärast elektriimpulsi lõppemist. Esimeseks stabiilseks asendiks on olukord, kus solenoid on voolu all ja südamik on täielikult välja lükatud. Teine asend on ilma vooluta olek, kui püsimagnetid hoiavad südamikku selleks ettenähtud kohal.

Pöördliikumisega solenoid[muuda | redigeeri lähteteksti]

On olemas nii ühesuunalise pöördliikumisega solenoidid kui ka kahesuunalise pöördliikumisega solenoidid. Mõlema liikumist on võimalik määrata solenoidi mähise keerdude arvuga. Ühesuunalise solenoidi arendatav jõud on ühesuunaline ja algasendisse minek toimub mehhaaniliselt. Tema maksimaalne pöördenurk on tavaliselt 95°. Kahesuunaline võimaldab mõlemas suunas liikumist. See seade koosneb kahest poolist – üks ühesunnalise ja teine vastassuunalise liikumise jaoks. Tema pöördenurk ei ületa tavaliset 45°.

Hoidesolenoid ehk hoidemagnet[muuda | redigeeri lähteteksti]

Hoidesolenoidil puuduvad liikuva südamikuga elektromagnetid – selle asemel omavad nad suurt hoidejõudu. Nad leiavad kasutust uste sulgemisel – näiteks turvaustes kasutatakse üle 700 kg hoidejõuga magneteid.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. 1,0 1,1 Eduard Brindfeldt ja Urmo Lepiksoo. "Mehhatroonika seadmed, täiturid". Tallinna Tööstushariduskeskus. Vaadatud 2014-10-05. 
  2. eHow contributor. "What is an electronic actuator". eHow. Vaadatud 2014-10-05. 
  3. Tyler Lacoma, eHow contributor. "How does a pneumatic cylinder work?". eHow. Vaadatud 2014-10-05. 
  4. Marshall Brain. "How hydraulic machines work". Howstuffworks. Vaadatud 2014-10-05. 
  5. Paul Scott. "What is a mechianical actuator". wiseGeek. Vaadatud 2014-10-05. 
  6. 6,0 6,1 6,2 Eduard Brindfeldt ja Urmo Lepiksoo. "Täiturid - Pneumaatilised juhtimiskomponendid ja täiturid". Tallinna Tööstushariduskeskus. Vaadatud 2014-10-22. 
  7. 7,0 7,1 Eduard Brindfeldt ja Urmo Lepiksoo. "Täiturid - Hüdraulilised juhtimiskomponendid ja täiturid". Tallinna Tööstushariduskeskus. Vaadatud 2014-10-22. 
  8. Eduard Brindfeldt ja Urmo Lepiksoo. "Täiturid - Elektromehhaanilised täiturid". Tallinna Tööstushariduskeskus. Vaadatud 2014-10-22. 
  9. Eduard Brindfeldt ja Urmo Lepiksoo. "Täiturid - Elektromagneetilised täiturid". Tallinna Tööstushariduskeskus. Vaadatud 2014-10-22. 

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]