أنواع المحركات والمشغلين في الصناعة المكونات والتطبيقات والميزات

ما هو المحرك؟

يعد المحرك أحد المكونات الحيوية في الأنظمة الصناعية والميكانيكية، وهو المسؤول عن تحويل إشارات التحكم إلى حركة ميكانيكية. يمكن لهذه الأجهزة أن تعمل كهربائيًا أو هيدروليكيًا أو هوائيًا، وتستخدم في نطاق واسع من التطبيقات الصناعية وغير الصناعية. المحرك هو مشغل أو آلية تقوم بتحويل أوامر التحكم إلى حركة حقيقية. يمكن أن تكون هذه الحركة خطية (للأمام والخلف) أو دوارة. يتم استخدام المشغل أيضًا بأسماء مثل الصمام الكهربائي، والمشغل الكهربائي، والمشغل الكهربائي، وأتمتة صمامات الورشة. وتشمل أنواعها المحركات الكهربائية والهيدروليكية والهوائية وغيرها، والتي تستخدم في صناعات السيارات والنفط والغاز والأغذية. وفي هذه المقالة، سنتناول أنواع المحركات وتطبيقاتها وكيفية عملها.

أنواع المحركات والمشغلين

1. المحركات الكهربائية

تعمل المحركات الكهربائية باستخدام الطاقة الكهربائية. المحركات الكهربائية هي نوع من المحركات التي تستخدم الطاقة الكهربائية لإنشاء حركة خطية أو دورانية. عادة ما يتم إنشاء هذه الحركة الناتجة عن الطاقة الكهربائية بواسطة محركات كهربائية أصغر مثل محركات التيار المستمر أو المحركات السائر، وتشمل هذه الأنواع من المحركات المحركات الكهربائية التي تولد حركة دوارة أو خطية. تتميز المحركات الكهربائية بالدقة العالية (مناسبة للتطبيقات التي تتطلب التحكم الدقيق في الحركة)، وسهولة التحكم (القدرة على التحكم باستخدام الأنظمة الإلكترونية) والسرعة العالية والاستجابة للمحركات الكهربائية في مجال الروبوتات والأتمتة الصناعية والمعدات والأنظمة الطبية يتم استخدام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC).

أداء المحركات الكهربائية:

1. استقبال الإشارة الكهربائية: يتم إرسال الإشارة الكهربائية من جهاز التحكم إلى المحرك الكهربائي.

2. تحويل الإشارة إلى حركة: يبدأ المحرك الكهربائي بالدوران أو التحرك خطياً حسب الإشارة المستقبلة.

3. التحكم الدقيق: باستخدام مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار وأنظمة التغذية المرتدة، يتم التحكم في موضع وسرعة الحركة.

 

أنواع المحركات الكهربائية:

المحرك الخطي: هذا النوع من المحركات الكهربائية يخلق حركة خطية. يشبه خرج الحركة لهذا المحرك الحركة الترددية للمكبس في الأسطوانة. وفقًا لنوع المحرك وآلية نقل الطاقة، يمكن للمحركات الخطية توفير نطاق واسع من الطاقة والسرعة.

المحرك الدوار: هذا النوع من المحركات الكهربائية ينتج حركة دوارة. عادةً ما يتم توصيل المحرك الكهربائي في هذا النوع من المحركات بعلبة تروس لزيادة عزم الدوران الناتج. تتوفر المحركات الدوارة بدرجات مختلفة من الدوران، من بضع درجات إلى 360 درجة متواصلة.

مقالة ذات صلة: أنواع الصمامات

المحركات الهيدروليكية:

تعمل المحركات الهيدروليكية باستخدام السائل تحت الضغط. تتمتع هذه الأنواع من المحركات بقدرة كبيرة ومناسبة للتطبيقات التي تتطلب قدرًا كبيرًا من الطاقة. خصائص المحركات الهيدروليكية هي الطاقة العالية والقدرة على إنتاج قدر كبير من الطاقة والاستقرار والموثوقية والتحكم الجيد في السرعة والموضع. . تُستخدم المحركات الكهربائية في الآلات الثقيلة ومعدات البناء وأنظمة النقل.

أداء المحركات الهيدروليكية:

1. استقبال الإشارة الهيدروليكية: يتم إرسال الإشارة الهيدروليكية من جهاز التحكم إلى المضخة الهيدروليكية.

2. تحويل الإشارة إلى حركة: تقوم المضخة الهيدروليكية بنقل السائل تحت الضغط إلى الأسطوانة الهيدروليكية.

3. توليد قوة عالية: السائل تحت الضغط يسبب حركة المكبس في الاسطوانة الهيدروليكية.

2. المحركات الهوائية:

تعمل المحركات الهوائية باستخدام الهواء المضغوط. هذه الأنواع من المحركات سريعة ومناسبة للتطبيقات التي تتطلب حركات متكررة وسريعة. إنه جزء من جهاز يستخدم طاقة الهواء المضغوط لإنشاء حركة خطية أو دوارة. هذا النوع من المحركات عادةً ما يكون أخف وزنًا وأكثر هدوءًا وذو سرعة أعلى من الأنواع الأخرى من المحركات، ولهذا السبب، يتم استخدامه على نطاق واسع في العديد من التطبيقات الصناعية، في المحركات الهوائية، يتم إنتاج الهواء المضغوط بواسطة ضاغط هواء ويتم التحكم فيه من خلال الملف اللولبي الصمامات. من خلال تطبيق تيار كهربائي على صمام الملف اللولبي، يتم فتح ممر الهواء ويدخل الهواء المضغوط إلى أسطوانة المحرك. تشبه أسطوانة المحرك أسطوانة مجوفة بها مكبس يتحرك بداخلها. يضغط الهواء المضغوط بقوة على المكبس الموجود داخل الاسطوانة ويجعله يتحرك ذهابًا وإيابًا. يمكن تحويل هذه الحركة الخطية للمكبس إلى حركة إخراج خطية بمساعدة قضيب متصل بها، أو إلى حركة إخراج دوارة بواسطة آليات خاصة. ومن بين خصائص المشغل الهوائي الاستجابة السريعة لإشارات التحكم، والتوافق مع الإشارات الخطرة بيئات خالية من الشرارة ومناسبة للبيئات القابلة للاشتعال وبنيتها البسيطة وسهولة صيانتها: من بين تطبيقات المحركات الهوائية في أنظمة الأتمتة الصناعية وخطوط الإنتاج والتعبئة ومعدات المختبرات. ينقسم المحرك الهوائي إلى نوعين من المحركات الهوائية البستومية والحجابية.

أداء المحركات الهوائية:

1. استقبال الإشارة الهوائية: يتم إرسال الإشارة الهوائية من وحدة التحكم إلى الصمام الهوائي.
2. تحويل الإشارة إلى حركة: يدخل الهواء المضغوط إلى أسطوانة الهواء ويتسبب في حركة المكبس.
3. الحركة السريعة: يتحرك المكبس بسرعة عالية ويقوم بالعملية المطلوبة.

3. مشغل العضلات الاصطناعية:

يقوم هذا النوع من المحركات بإنشاء الحركة باستخدام مواد خاصة يتم تشويهها بواسطة التيار الكهربائي. وهي تشبه إلى حد كبير وظيفة عضلات الجسم ويتم حاليًا بحثها في مجال الروبوتات وبناء الأعضاء الاصطناعية. مشغلات العضلات الاصطناعية هي نوع جديد من المحركات المستوحاة من وظيفة عضلات الجسم البشري. يقوم هذا النوع من المحركات بإنشاء حركة من مواد خاصة يتغير شكلها بسبب التيار الكهربائي، عن طريق استقبال إشارة التحكم من نظام التحكم (مثل PLC أو جهاز التحكم الرقمي)، وتحويلها إلى حركة ميكانيكية. يمكن أن تكون هذه الإشارات كهربائية أو هيدروليكية أو هوائية. ويتكون مشغل العضلات الاصطناعية من البوليمر أو المواد المركبة التي تتقلص أو تتوسع بسبب تطبيق التيار الكهربائي. يمكن أن يكون هذا التشوه خطيًا أو دورانيًا

4.المحركات الحرارية:

المحركات الحرارية هي أحد أنواع المحركات التي تستخدم تغيرات درجة الحرارة لإنشاء حركة ميكانيكية. تعمل هذه الأجهزة عادةً على أساس تمدد وانكماش مواد معينة مثل الشمع، أو المعادن ذات معامل التمدد العالي، أو السوائل الحرارية. تستخدم المحركات الحرارية في أنظمة تحكم خاصة حساسة للتغيرات في درجات الحرارة نظراً لقدرتها على العمل دون الحاجة إلى مصادر طاقة خارجية. ومن أنواع المحركات الحرارية: المحركات الشمعية، والمحركات المعدنية، والمحركات الموائعية (Fluidic Actuators).

مميزات المحركات الحرارية:

1- مناسب للتحكم في درجة الحرارة والضغط

2- الحركة البطيئة ولكن المستمرة

3- عدم الحاجة لمصدر طاقة خارجي مستمر

تطبيقات المحركات الحرارية:

أنظمة التدفئة والتبريد الأوتوماتيكية

أنظمة تنظيم درجة الحرارة في السيارة

المعدات الصناعية الحساسة لدرجة الحرارة

5.المحركات الذكية:

المحركات الذكية ليست قادرة على الحركة الميكانيكية فحسب، بل يمكنها أيضًا جمع بيانات الأداء وإرسالها إلى أنظمة التحكم. عادةً ما يتم دمج هذه المحركات مع أنظمة إنترنت الأشياء (IoT) والذكاء الاصطناعي (AI). المحركات هي أجهزة تقوم بتحويل الطاقة (عادةً كهربائية أو هيدروليكية أو هوائية) إلى حركة ميكانيكية. لكن المحركات الذكية تختلف عن إصداراتها التقليدية. هذه المحركات ليست قادرة على أداء المهام الميكانيكية فحسب، بل يمكنها أيضًا جمع البيانات والتواصل مع أنظمة التحكم الذكية. هذه الميزة تجعلها أكثر كفاءة ومرونة في البيئات الصناعية الحديثة.

اقرأ المزيد: أنواع الشحوم الصناعية الصالحة للأكل

ميزات المحرك الذكي:

القدرة على التواصل مع أنظمة التحكم الآلي

-جمع وتحليل بيانات الأداء

-دقة وكفاءة عالية

الصناعات المتقدمة مثل الروبوتات وصناعة السيارات:

-خطوط الإنتاج الذكية

-أنظمة إدارة الطاقة

المحرك الميكانيكي أو اليدوي:

المحركات اليدوية والميكانيكية هي أنواع بسيطة وأساسية من المحركات التي تستخدم لتحويل الطاقة البشرية أو الطاقة الميكانيكية إلى حركة. تُستخدم هذه المحركات في العديد من التطبيقات الصناعية واليومية نظرًا لبساطتها وموثوقيتها العالية وعدم الحاجة إلى مصادر طاقة خارجية. يتم تشغيل المحركات اليدوية بالكامل بواسطة الإنسان ويتم التحكم فيها عن طريق تدوير الأجزاء الميكانيكية أو دفعها أو سحبها. تعتبر هذه المحركات مناسبة جدًا للتطبيقات التي تتطلب طاقة منخفضة أو أدوات تحكم بسيطة.يمكن أن تكون أدوات العمل بسيطة في التصميم والعمل، بتكلفة باهظة جدًا وقابلة للتحكم من قبل الشخص. يتم تنفيذ هذه الأعمال في منشآت الصناعة، وهي الأدوات والأدوات والطباعة.

مكونات المشغلين أو المحركات:

ومن بين مكونات فتح المشغل يمكن ذكر ما يلي:

1.المحرك: يعد المحرك أحد المكونات الرئيسية للمحركات الكهربائية التي تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية. اعتمادًا على نوع المشغل، قد يكون المحرك محركًا كهربائيًا (يستخدم في المحركات الكهربائية)، ومحركًا هيدروليكيًا (يستخدم في المحركات الهيدروليكية)، ومحركًا هوائيًا (يستخدم في المحركات الهوائية التي تستخدم ضغط الهواء المضغوط):

2.المكبس والأسطوانة: يعد المكبس والأسطوانة أحد المكونات الرئيسية للمحركات الهيدروليكية والهوائية. يدخل الهواء السائل أو المضغوط إلى الأسطوانة ويتسبب في حركة المكبس، الذي يتحول نتيجة لذلك إلى حركة ميكانيكية.

3.التروس: في بعض المحركات (خاصة الكهربائية والميكانيكية)، يتم استخدام التروس والتروس لتحويل الحركة أو تضخيمها. تساعد التروس على تنظيم السرعة وزيادة عزم الدوران وتغيير الاتجاه.

تشمل أنواع التروس التروس الدودية لتقليل السرعة وزيادة عزم الدوران والتروس الكوكبية لتوزيع الطاقة على عدة محاور.

4. الزنبرك: تُستخدم الزنبركات في العديد من المحركات لخلق قوة إرجاع وتخزين الطاقة. على سبيل المثال، في بعض المحركات الميكانيكية، تساعد النوابض الأجزاء على العودة إلى وضعها الأصلي بعد الحركة.

5. الصمامات والمضخات: في المحركات الهيدروليكية والهوائية، تلعب الصمامات والمضخات دورًا مهمًا في التحكم في تدفق السوائل أو الهواء. تنظم هذه المكونات كيفية وبأي ضغط يدخل السائل إلى النظام ويضغط على المكبس. ومن بين المكونات الرئيسية:

6. العمود: الأعمدة هي الأجزاء التي تنقل الحركة الدوارة أو الخطية من المحرك إلى أجزاء أخرى من النظام في المحركات. في المحركات الكهربائية أو الميكانيكية، عادةً ما يتم توصيل الأعمدة بتروس أو آليات أخرى لنقل الحركة خارج المشغل.

7.نظام التحكم: تم تجهيز العديد من المحركات بأنظمة تحكم تسمح للمستخدم بالتحكم ومراقبة حركة وأداء المحرك. يمكن أن تكون هذه الأنظمة بسيطة (يدوية) أو معقدة وتلقائية.

تشمل أنواع أنظمة التحكم التحكم اليدوي (باستخدام المقبض أو زر المحرك) أو التحكم الكهربائي (باستخدام الأنظمة الكهربائية أو أنظمة الكمبيوتر للتحكم الدقيق).

8. آلية الحركة: تم تصميم هذا الجزء من المشغل لتحويل الحركة التي ينتجها المحرك أو ضغط السوائل إلى حركة خطية أو دورانية. تختلف آلية الحركة حسب نوع المشغل. في المحركات الكهربائية، يتم استخدام آلية لولبية الرصاص لتحويل الحركة الدوارة إلى حركة خطية، وفي المحركات الدوارة، تعمل الآلية الدوارة على تضخيم الحركة الدوارة للمحرك وتنقلها إلى النظام.

9. أجهزة الاستشعار: في المحركات الذكية والآلية، تلعب أجهزة الاستشعار دورًا حيويًا في التحكم الدقيق في الحركة. تقوم المستشعرات بقياس البيانات مثل الموقع والسرعة والضغط ودرجة الحرارة وإرسالها إلى نظام التحكم.

تطبيقات المحركات في الصناعة:

تُستخدم المحركات في العديد من الصناعات والتطبيقات، بما في ذلك:

1. صناعة السيارات: في صناعة السيارات، يتم استخدام المحركات للتحكم في الصمامات وصمامات الغاز، وأنظمة الفرامل والقابض، وتعديلات المقعد والمرايا، وما إلى ذلك.

2. الروبوتات: تُستخدم المحركات لتحريك مفاصل الروبوت، وأنظمة المناولة والنقل، وعمليات التجميع واللحام الدقيقة، وما إلى ذلك.

3. صناعات النفط والغاز: تستخدم المحركات في التحكم في الصمامات والصمامات وأنظمة الحفر ومعدات النقل والتخزين في صناعات النفط والغاز.

4. الصناعات الغذائية والدوائية: تستخدم المحركات في أعمال التعبئة واللصق ومعدات التنظيف والغسيل والتحكم في عمليات الإنتاج.

5. صناعات الطاقة: تستخدم في التحكم في التوربينات والمولدات وأنظمة إنتاج الطاقة غير المتجددة ومعدات نقل وتوزيع الطاقة.

خاتمة:

تلعب المحركات دورًا مهمًا جدًا في الأنظمة الصناعية والميكانيكية. يمكن أن يساعد اختيار النوع المناسب من المشغلات وفقًا للاحتياجات والتطبيقات المختلفة في تحسين أداء الأنظمة وزيادة الإنتاجية. نظرًا لاختلاف أنواع وميزات المحركات، يمكن استخدامها في صناعات مختلفة وتحقيق الأهداف المرجوة.