6. Сравнительная оценка различных исполнительных механизмов

В связи с многообразием типов и конструктивных схем исполнительных механизмов возникает сложный вопрос о правильном выборе механизма для того или иного частного случая его применения.

На этот вопрос трудно дать однозначный и правильный ответ без чёткого представления о том, по каким путям и по каким достоверным критериям должно осуществляться сопоставление различных исполнительных механизмов.

Оценка возможности использования данного исполнительного механизма может быть осуществлена по следующим показателям:

• обеспечение необходимого рабочего и регулируемого диапазона;

• обеспечение требуемого быстродействия;

• обеспечение точности в процессе работы;

• поддержание постоянства скорости;

• возможность устойчивой работы при меняющейся нагрузке;

• достаточная величина пускового момента;

• возможность работы при перегрузках.

В таблице 6.1 приводятся механические, или внешние характеристики n=f(M) и V=(P) различных типов исполнительных механизмов (где n – число оборотов в минуту; М – крутящий момент; Р – тяговое усилие; V – скорость перемещения), Из этой таблицы следует:

1. Все исполнительные механизмы, имеющие данные характеристики устойчивы в работе. Соблюдается условие , которое определяет устойчивость системы.

2. Приводы на основе электрических асинхронных двигателей, а также все типы гидравлических, использующих в качестве рабочей среды масло, имеют жесткую внешнюю характеристику, т.е. обеспечивают оптимальное постоянство числа оборотов при переменной нагрузке. Пневматические же приводы имеют мягкую характеристику, т.е. обороты выходного вала привода при изменении сил сопротивления резко меняются.

3. Гидравлические и пневматические исполнительные механизмы допускают широкие диапазоны нагрузок по своим характеристикам. Диапазон работы электропривода с асинхронными двигателями весьма мал (ограничивается отрезком n_С-n_кр).

4. Все виды исполнительных механизмов обладают достаточной величиной пусковых моментов и могут надёжно работать при перегрузках.

Таблица 6.1.

Тип ИМ	Вид характеристик	Тип ИМ	Вид характеристик
Электрический ИМ с асинхронным двигателем переменного тока		Гидравлические масленые поршневые ИМ поступательного движения и с одноили несколько оборотным двигателем
Поршневые пневматические ИМ поступательного движения, а также приводы с одно или несколькими оборотными двигателями		Гидравлические ИМ вращательного движения
Пневматические ИМ вращательного движения

Ко второй группе критериев сравнения относят технико-экономические показатели исполнительных механизмов. Большинство из них следует выражать в относительных единицах по отношению к развиваемой мощности:

• вес исполнительного механизма на единицу развиваемой мощности, крутящего момента или развиваемого усилия G/N, G/M, G/P;

• габаритные размеры исполнительного механизма;

• к.п.д. исполнительного механизма;

• расход энергии или рабочей среды на единицу развиваемой мощности, крутящего момента или тягового усилия C/N; C/N; С/Р.

Следует учитывать, что технико-экономические показатели ИМ любого принципа действия значительно улучшаются при увеличении крутящего момента, развиваемого его выходным валом, или тяговое усилие штока. Поэтому сравнение различных типов ИМ по технико-экономическим показателям нужно вести при одних и тех же величинах крутящих моментов и тяговых усилий.

Основные технико-экономические показатели для пневматических и гидравлических ИМ не являются постоянными и зависят от используемого рабочего давления жидкости или газа. КПД электрических ИМ находится в пределах =0,50,85 (в зависимости от типа редуктора), КПД гидравлических ИМ находится в пределах =0,60,9, КПД пневматических ИМ – =0,10,3.

Таким образом, с этой точки зрения пневматические исполнительные механизмы являются наименее экономичными. Однако при выборе того или иного исполнительного механизма нельзя ограничиваться рассмотрением только технико-экономических показателей приводов, включающих только двигатель и редуктор, следует рассматривать всю систему в целом, включая насосную установку, компрессор, пусковые устройства и агрегаты, защитные устройства и т.д.

Оценив всю систему комплексно, можно сделать правильные выводы о целесообразности применения того или иного типа исполнительного механизма.

К третей группе критериев сравнения исполнительных механизмов относятся технико-эксплуатационные качества:

• относительная простота изготовления и эксплуатации;

• возможность применения при изменяющихся температурах и атмосферных условиях и независимость работы ИМ от этих факторов;

• удобство управления и автоматизации;

• надежность в работе;

• значительный срок службы механизма;

• безопасность в работе;

• бесступенчатое регулирование скорости и возможность получения высоких и низких скоростей;

• возможность получения плавного и частого реверса;

• предохранение от перегрузок и поломок;

• возможность контроля во время эксплуатации и т.д.

Основные характеристики исполнительных механизмов рассматривались в предыдущих разделах данного методического указания, Сравнивая их, можно сделать вывод, что все они имеют различные технико-эксплуатационные показатели, с точки зрения которых каждый тип исполнительного механизма обладает определёнными достоинствами и недостатками. Выбор исполнительного механизма по этим показателям диктуется конкретными требованиями производственного процесса, определяющего условия длительной эксплуатации данного механизма.