Siłownik

to urządzenie mechaniczne służące do wytwarzania ruchu lub generowania siły, zazwyczaj w linii prostej. Jest elementem wykonawczym, który zamienia energię czynnika roboczego (hydrauliczną, pneumatyczną, elektryczną lub mechaniczną) na ruch prostoliniowy lub obrotowy. Siłowniki są szeroko stosowane w maszynach przemysłowych, robotyce, pojazdach i budownictwie. Istnieje kilka podstawowych typów siłowników:

Siłowniki są kluczowymi elementami w systemach automatyzacji, w których wymagana jest kontrola nad siłą lub ruchem.

W maszynach wytrzymałościowych najczęściej stosuje się siłowniki hydrauliczne i elektryczne, czasem także pneumatyczne. Wybór zależy od rodzaju badań, wymaganej siły oraz precyzji pomiaru.

Siłowniki hydrauliczne

• Działanie: Siłowniki hydrauliczne wykorzystują ciecz pod ciśnieniem, co umożliwia uzyskanie dużych sił nacisku, potrzebnych do testów wytrzymałościowych, zwłaszcza przy badaniach dużych elementów lub materiałów o wysokiej wytrzymałości.
• Zalety:

Generują bardzo wysokie siły, co pozwala na przeprowadzanie testów rozciągania, ściskania i innych prób wytrzymałościowych na twardych materiałach.

Charakteryzują się dużą stabilnością i trwałością w pracy z dużymi obciążeniami.

• Zastosowanie: Testy wytrzymałościowe, które wymagają dużych obciążeń, np. badania na rozciąganie stali, testy wytrzymałości betonu czy testy zmęczeniowe dużych konstrukcji.

Siłowniki elektryczne

• Działanie: Siłowniki elektryczne zamieniają energię elektryczną na ruch mechaniczny, co pozwala na bardzo precyzyjną kontrolę nad ruchem i siłą.
• Zalety:
• Umożliwiają precyzyjną regulację siły oraz prędkości ruchu, co jest ważne przy badaniach, które wymagają dokładnych pomiarów.
• Są cichsze i łatwiejsze w integracji z nowoczesnymi systemami automatyki i kontroli.
• Zastosowanie: Badania, w których wymagana jest wysoka precyzja, np. testy materiałów kompozytowych, elastomerów czy tworzyw sztucznych, a także testy małych próbek o niskiej wytrzymałości.

Siłowniki pneumatyczne

• Działanie: Wykorzystują sprężone powietrze, ale generują mniejsze siły niż hydrauliczne, co ogranicza ich zastosowanie w badaniach wytrzymałościowych.

• Zalety: Szybka reakcja i możliwość dynamicznej pracy, jednak z mniejszą precyzją niż elektryczne i hydrauliczne.

• Zastosowanie: Rzadko stosowane w maszynach wytrzymałościowych ze względu na mniejszą stabilność i siłę – głównie w testach dynamicznych o małych obciążeniach, np. przy badaniach elastyczności niektórych materiałów.

Dzięki zastosowaniu odpowiednich siłowników maszyny wytrzymałościowe mogą precyzyjnie symulować warunki obciążeniowe, testując różne materiały i elementy konstrukcyjne w szerokim zakresie sił i szybkości działania.

Siłowniki elektrodynamiczne

W ostatnich latach dokonuje się rozwój siłowniki elektrodynamicznych. Są one coraz częściej ż stosowane w maszynach wytrzymałościowych, szczególnie tam, gdzie potrzebne są testy dynamiczne i wysokiej częstotliwości. W przeciwieństwie do siłowników hydraulicznych i elektrycznych, siłowniki elektrodynamiczne wykorzystują zasady elektromagnetyzmu, generując siłę dzięki oddziaływaniu pola magnetycznego na prąd płynący przez cewkę.

Cechy siłowników elektrodynamicznych

• Działanie: Prąd przepływa przez cewkę umieszczoną w stałym polu magnetycznym, co generuje siłę napędową zgodnie z prawem siły Lorentza.
• Precyzyjna kontrola ruchu: Dzięki bezpośredniemu sterowaniu prądem można bardzo precyzyjnie regulować siłę i szybkość działania siłownika, co jest kluczowe w badaniach dynamicznych i zmęczeniowych.
• Szeroki zakres częstotliwości: Siłowniki elektrodynamiczne mogą generować szybkie i powtarzalne ruchy, co czyni je idealnym wyborem dla testów o wysokiej częstotliwości.

Zastosowanie

• Testy zmęczeniowe: Są wykorzystywane do badań zmęczeniowych materiałów, gdzie wymagana jest wysoka częstotliwość i dokładność powtarzalnych cykli obciążeń.
• Symulacje obciążeń dynamicznych: Idealnie nadają się do symulowania obciążeń dynamicznych, np. w badaniach części lotniczych, motoryzacyjnych oraz przy testowaniu sprężyn i materiałów elastycznych.
• Testy udarowe i drganiowe: Mogą także być stosowane w testach udarowych i drganiowych, gdzie istotna jest możliwość precyzyjnego generowania szybkich impulsów siły.

Zalety siłowników elektrodynamicznych

• Precyzja i kontrola: Wysoka dokładność regulacji siły i prędkości, szczególnie ważna przy testach zmęczeniowych.
• Brak cieczy roboczej: W przeciwieństwie do siłowników hydraulicznych nie wymagają cieczy roboczej, co eliminuje problemy z wyciekami i konserwacją.
• Niska masa ruchoma: Siłowniki te mają niższą masę ruchomą, co pozwala na bardzo szybkie i efektywne cykle pracy.

Siłowniki elektrodynamiczne są wyjątkowe pod względem zdolności do szybkiej, precyzyjnej pracy przy wysokich częstotliwościach, co czyni je popularnymi w badaniach, gdzie tradycyjne siłowniki hydrauliczne i elektryczne mogą być mniej skuteczne.