Механическая часть электропривода

Общие сведения

В соответствии с определением электропривода в состав его механической части входят следующие элементы силового канала: подвижная часть ЭМП (двигателя) – ротор или якорь; механический преобразователь (МП); рабочий орган (РО) исполнительного механизма (рис. 2.1).

Состав механической части электропривода

Рис. 2.1. Состав механической части электропривода

На рис. 2.1 волнистыми линиями отмечены "стыки" механической части с электромеханическим преобразователем слева и с технологической установкой справа.

Схема (рис. 2.1, а) – весьма общая. Так, например, в лифте ротор двигателя через редуктор, барабан, трос связан с кабиной; в прессе ротор двигателя через редуктор и кривошипный механизм связан с пуансоном; в небольшом прокатном станс ротор двигателя через редуктор и карданный вал связан с рабочим валком и т. д. Кроме указанных основных элементов в МП входят различные дополнительные элементы: муфты, части тормозных узлов, соединительные звенья и т. п.

Существуют установки, где механические передачи отсутствуют (рис. 2.1,6). Так, в небольших вентиляторах крыльчатка обычно непосредственно связана с валом двигателя, в некоторых стрелочных электронных часах минутная стрелка размещена на валу микродвигателя и т. п.

Иногда рабочий орган совмещен с подвижной частью двигателя (рис. 2.1, в). Это, например, мотор-колесо в некоторых видах транспортных средств, МГД-насос, в котором роль подвижной части двигателя играет сама перекачиваемая электропроводящая жидкость, некоторые центрифуги и т. п.

Мы рассмотрели общий характер схем (рис. 2.1), существует много установок с более сложными разветвленными кинематическими схемами, когда-либо один двигатель связан с несколькими рабочими органами, либо несколько двигателей работают на один механизм, либо, наконец, двигатели встроены в различные звенья кинематической цепи, как это сделано в некоторых современных манипуляторах.

Звенья механической части электропривода

Конструктивное исполнение механической части электропривода может быть весьма разнообразным. Тем не менее, она содержит определенные звенья с общими для разных приводов функциями.

Двигатель как звено механической части привода представляет собой источник или потребитель механической энергии. В механическую часть привода входит лишь вращающийся элемент двигателя – его ротор (или якорь в машинах постоянного тока), который обладает определенным моментом инерции (У), может вращаться с некоторой скоростью (w) и развивать движущий или тормозящий момент (М).

Механический преобразователь (МП) осуществляет преобразование движения в механической части электропривода. При помощи МП может увеличиваться или уменьшаться скорость, изменяться вид движения, например, осуществляться преобразование вращательного движения в поступательное и т. д. К механическим преобразователям относятся редукторы (рис. 2.2, а), винтовые, зубчато-реечные (рис. 2.2, 6) или ременные передачи, барабан с тросом (рис. 2.2, в), кривошипношатунный механизм (рис. 2.2, г) и т. п. Механический преобразователь характеризуется коэффициентом передачи, представляющим собой отношение скорости на входе к скорости на выходе, механической инерционностью и упругостью его элементов, зазорами и трением в зацеплениях и сочленениях преобразователя.

Примеры механических преобразователей движения

Рис. 2.2. Примеры механических преобразователей движения

Исполнительный или рабочий орган (РО) производственной машины реализует подведенную к нему механическую энергию в полезную работу. Чаще всего он является потребителем энергии. Эта функция рабочего органа характерна для механизмов, осуществляющих обработку материалов, подъем или перемещение грузов и т. п. При этом поток механической мощности направлен от двигателя к рабочему органу. Иногда рабочий орган может быть источником механической энергии. В этом случае он отдает механическую энергию, запасенную механизмом, например, при спуске груза, или поступившую в механизм извне, например, при ветровой нагрузке на поверхность крана, земенаряда, зеркала антенного устройства. Поток механической мощности при этом направлен от рабочего органа к двигателю. Рабочий орган характеризуется определенной инерционностью, рабочим моментом при его вращательном движении или рабочим усилием при поступательном движении. В каждом конкретном механизме РО имеет свое конструктивное воплощение. Передача механической энергии от вала двигателя к рабочему органу или обратно связана с потерями в механических звеньях [2]. Причина потерь – трение в подшипниках, направляющих, зацеплениях и т. п. В механических звеньях, обладающих упругостью, возникают дополнительные потери, обусловленные вязким трением в деформируемых элементах. В результате этого поток мощности, проходя от источника к потребителю, постепенно уменьшается. При этом потери механической энергии покрываются источником энергии: двигателем при прямом потоке энергии и рабочим органом при обратном.

Задача электропривода, в конечном счете, состоит в выполнении заданных по технологическим требованиям законов движения рабочего органа с максимальным приближением. При реализации этой задачи часто исходят из того, что закон движения ротора двигателя пропорционален указанному закону для рабочего органа. Однако при этом необходимо иметь в виду, что механические звенья могут вносить искажения в передаваемое движение. Эти искажения возникают из-за того, что механические звенья обладают инерционностью, а также из-за потерь энергии вследствие зазоров и упругости элементов, образующих звенья. Однако часто эти искажения несущественны, и в этих случаях с ними можно не считаться.

Различные звенья механической части привода могут совершать различные по характеру движения – вращательные (чаще всего, так как большинство двигателей вращающиеся), поступательные, возвратнопоступательные, комбинированные (иногда очень сложные, как, например, в современных роботах).

Таким образом, механическая часть в общем случае представляет собой систему движущихся масс, жестко или упруго связанных друг с другом, на которые воздействуют различные силы и моменты; как созданные в электромеханическом преобразователе (двигателе), так и обусловленные технологическим процессом; полезные (на рабочем органе), для преодоления которых предназначен привод; вредные (во всех элементах механической части), обусловленные трением. Движение каждой массы характеризуется пространственными координатами и их производными.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >