6. Приводы и позиционирующие устройства

Приводом называют устройство, приводящее в движение машину или механизм и состоящее, как правило, из источника энергии (двигателя) и передаточного механизма, согласующего скорости и моменты двигателя и рабочего органа машины или механизма.

В задачи расчёта приводов входят :

- определение мощности на ведущем валу привода и подбор электродви­га­теля;

- определение общего передаточного отношения привода и разбивка его по ступеням;

- определение мощности, угловой скорости, частоты вращения и враща­ющего момента на валах привода.

Структура привода может быть:

- централизованной

Двигатель

Передаточный механизм

Рабочий орган

Двигатель

Передаточный механизм

Двигатель

Передаточный механизм

Рабочий орган

Рабочий орган

- децентрализованной

Рабочий орган

Двигатель

Передаточный механизм

Рабочий орган

Управление приводом может быть программным:

Двигатель

Передаточный механизм

Датчик

Рабочий орган

или следящим:

Мощность Р на валу связана с моментом Т , его угловой скоростью вра­ще­ния , диаметром D установленного на вал шкива, окружной скоростью v_t и окружным усилием F_t на ленте шкива следующими соотношениями :

Р=F_t v_t ; P = T  ; P = 2T v_t / D .

Мощность на ведущем валу привода определяется по формуле

Р_вдщ = Р / ,

где - коэффициент полезного действия привода. Численные значения кпд отдельных видов передач принимают по таблицам справочников.

После определения мощности ведущего вала по каталогу двигателей или другой справочной литературе подбирается электродвигатель с ближайшим к рассчитанному Р_вдщ значением номинальной мощности. Номинальная мощность должна превышать требуемое значение.

Ведущий вал привода соединяется с валом электродвигателя посредством муфты, в связи с чем его угловая скорость _вдщ и частота вращения n_вдщ равны угловой скорости _дв и частоте вращения n_дв вала двигателя, опреде­лённых с учётом электромагнитного скольжения полей двигателя.

После подбора электродвигателя вычисляется передаточное отношение i привода по одной из формул:

i = n_вдщ/ n _вм или i = _вдщ /_вм .

Далее производится разбивка найденного передаточного отношения при­­­во­да по ступеням, то есть передачам привода, с учётом того, что оно равно произведению передаточных отношений составляющих привод последо­ватель­но соединённых меха­нических передач. При этом следует поль­зовать­ся информацией о реко­мендуемых значениях передаточных отношений конкретных передач.

Частота вращения n вала связана с его угловой  и окружной v_t ско­ростями точек шкива диаметром D соотношениями

n = 60 v_t / ( D) ; = 2 v_t / D ;  = n / 30.

После определения мощности ведущего вала привода, подбора электро­дви­гателя, определения общего передаточного отношения привода и разбивки его по ступеням (передачам), определяются значения мощности и вращающего момента на каждом валу привода.

Поскольку первый вал привода является ведущим, то Р₁=Р_вдщ, ₁=_вдщ, Т₁ = Р₁/₁.Параметры второго вала: Р₂= Р₁ ₁ ; ₂=₁/u₁ ; T₂=P₂/₂, третьего: Р₃= Р₂ ₂; ₃=₂/u₂; T₃=P₃/₃ и т.д. Вызванная округлениями пог­решность в расчёте угловой скорости выходного вала должна быть не больше 4 %.

Задачей позиционирующего устройства является перемещение какого-либо звена в определённое место (позицию). Устройство состоит из чувст­ви­тель­ного элемента, двигателя, иногда регулятора и измерительного уст­рой­ства, обес­пе­чивающих обратную связь между выходным и входным сиг­налами устройст­ва, и передачи, обеспечивающей преобразование движения с высокой кинематической точностью. В качестве передач используются механизмы реечно-зубчатые, винтовые (с трением качения или скольжения между элементами), передачи с зубчатым ремнём. Для преобра­зования непрерывного вращения вала двигателя в прерывистое с заданным периодом прерывания используются различные муфты, механизмы включения, редукторы с переменным передаточным отношением.