1. Механика электропровода

1.1 Кинематическая схема электропривода. Силы и моменты, действующие в системе электропривода

Электропривод кроме электрической части включает в себя и механическую часть, которая передает механическую энергию от двигателя к исполнительному механизму. Конструктивно механическая часть может быть выполнена различно. Тем не менее, она содержит определенные звенья с общими для различных электроприводов функциями. Непосредственное представление о движущихся массах установки электропривода и механических связях между ними дает кинематическая схема.

Кинематические схемы конкретных электроприводов бесконечно многообразны, однако обладают общими особенностями, которые можно показать на примере схемы, изображенной на следующем рис. 1.1 и содержащей “n” вращающихся и “k” поступательно движущих масс.

Здесь двигатель Дв через соединительную муфту СМ1, клиноременную передачу КРП, ряд зубчатых передач ЗП и соединительную муфту СМ2 приводит во вращение барабан, преобразующий вращательное движение в поступательное перемещение груза массой m_гр. Каждый вращающийся элемент обладает моментом инерции J и связан с соответствующими соседними элементом механической связью, обладающей жесткостью С. Поступательно движущиеся элементы (ремни, канат) также обладают жесткостью. При нагружении элементы системы (валы, зубчатые колеса, клиноременные передачи и т.п.) деформируются, т.к. механические связи не являются абсолютно жесткими.

Необходимо знать, что жесткость вращающегося упругого элемента определяется величиной момента, необходимого для его закручивания на 1 радиан, а жесткость поступательно движущегося элемента определяется величиной усилия, необходимого для растягивания или сжатия упругого элемента на 1 метр.

Рабочий орган производственного механизма реализует подведенную к нему механическую энергию в полезную работу. Он обычно является потребителем энергии. Но в ряде случаев он является и источником энергии, отдавая ее двигателю (например, на грузоподъемных установках).

Движение электропривода в установившемся режиме определяется действием двух моментов: электромагнитного момента М двигателя и момента М_с, препятствующего движению, т.е. так называемого момента сопротивления, который определяет статическую нагрузку электропривода. В переходах (неустановившихся) режимах появляется еще так называемый динамический момент М_g.

В зависимости от причины, обуславливающей возникновение М_с, различают реактивные и активные (потенциальные) М_с.

Реактивные силы и моменты сопротивления появляются только вследствие движения, следовательно, они зависят от скорости. Они всегда препятствуют движению и изменяют свой знак при изменении направления движения. К таким моментам относятся моменты от трения, резания металла или дерева и т.п., момент холостого хода, создаваемый в самом двигателе.

В противоположность реактивным активные моменты сопротивления не изменяют свой знак при изменении направления движения, т.е. при одном направлении вращения двигателя они препятствуют движению (например, при подъеме груза), а при другом направлении движения – способствует, т.е. могут рассматриваться как движущие (например, при спуске груза).

По характеру влияния на механические колебания все силы и моменты делятся на консервативные и диссипативные. Консервативными называются силы и моменты, при воздействии которых на систему не происходят поглощения энергии колебаний (например, сила тяжести, работа которой за период колебаний равна нулю). Диссипативные силы и моменты – это те, при воздействии которых на систему происходит поглощении энергии колебаний (например, момент или сила трения).