Лекция 1. Параметры механической системы электропривода

Электроприводы как электромеханические объекты управления современных промышленных агрегатов характеризуются весьма сложной механической частью, которая представляет собой многомассовую систему с упругими связями и зазорами в них. Кроме того, рабочие органы отдельных механизмов сложных технологических комплексов могут быть связаны между собой через обрабатываемый материал или изделие. Электрическая часть электроприводов может быть многодвигательной и выполняться с питанием электродвигателей как от общего, так и от индивидуальных преобразователей, что определяет их взаимное влияние друг на друга. В целом, работа современных систем автоматизированного электропривода характеризуется взаимосвязью электромагнитных процессов, механических явлений и технологических факторов, действием внешних (изменение моментов нагрузки, сил и моментов трения, напряжения питающей сети и др.) и внутренних (изменение электромеханических параметров привода) возмущений. Указанные обстоятельства должны быть учтены при математическом описании электромеханических объектов управления в целом и механической системы привода в частности.

1.1. Примеры кинематических схем производственных механизмов

Механическая система электропривода включает в себя большое количество кинематически связанных элементов и узлов: двигатель, муфты, валы, шестерни, винтовые, ременные и другие передачи, поступательно движущиеся массы и т.п. Каждая связь состоит из одной или нескольких механических, гидравлических, пневматических, электрических цепей, через которые передаются требуемые исполнительные движения. Простейшие механические цепи представляют собой отдельные пары: зубчатые, винтовые, червячные, ременные и т.п. Изображение кинематической цепи производственного механизма посредством условных обозначений ее элементов называется кинематической схемой механизма.

Ниже приведены упрощенные кинематические схемы некоторых исполнительных механизмов производственных агрегатов, где, упуская конструктивные подробности их реализации, основное внимание уделено принципиальным особенностям механической части электропривода.

Кинематическая схема механизма подачи металлорежущего станка

Схема приведена на рис. 1.1. Механизм подачи осуществляет преобразование вращательного движения в поступательное. Основными передачами механизма подачи являются винт – гайка и зубчатая передача, которая может и отсутствовать. Характерные особенности механизма подачи: податливость винта и его соединений, возможность наличия кинематических зазоров в передаче винт – гайка и зубчатой передаче.

Рис. 1.1. Кинематическая схема механизма подачи металлорежущего станка: 1 – электродвигатель; 2 – зубчатая передача; 3 – винт; 4 – гайка; 5 – стол

Кинематическая схема механизма подъема

Схема приведена на рис. 1.2. Механизм подъема осуществляет преобразование вращательного движения в поступательное.

Рис. 1.2. Кинематическая схема механизма подъема: 1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – барабан лебедки; 4 – канат

Основными элементами механизма являются редуктор с несколькими зубчатыми передачами и подъемная лебедка, состоящая из барабана и канатов. Схема заправки канатов имеет варианты в зависимости от конкретного назначения механизма. Возможны варианты однодвигательного привода и двухдвигательного с общим и индивидуальными редукторами. Характерные особенности механизма подъема: податливость канатов, провисание канатов, наличие зазоров в зубчатых зацеплениях, возможность раскачивания груза. При жестком соединении валов приводные электродвигатели чаще всего включаются последовательно и питаются от общего преобразователя.