Раздел 2-5-МЕХАТРОННЫЙ ПРИВОД (1060560)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МЕХАТРОННЫЙ ПРИВОД

Очередным этапом развития современного технологического оборудования является его всё возрастающая универсальность. Задача каждой технологической машины этого класса – выполнение широкого диапазона технологических операций (или обработка большого круга изделий) без использования традиционной перенастройки с помощью гитар, коробок скоростей и т.п. Более того, в таких установках предусматривается, во-первых, возможность интеллектуальной реакции на изменяющиеся или неопределённые условия эксплуатации и, во-вторых, способность изменять свою конфигурацию в зависимости от требований к выполняемой операции. Такие тенденции научно-технического прогресса стимулировали появление новой отрасли науки и техники – мехатроники.

В действующем Государственном образовательном стандарте РФ дано определение мехатроники:

Мехатроника – это область науки и техники, основанная на синергетическом объединении механизмов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающая проектирование и производство качественно новых модулей, машин и систем машин с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.

В определении подчёркивается синергетический характер объединения составляющих элементов в мехатронных объектах. Синергия (греч) – это совместное действие, направленное на достижение единой цели. В мехатронике все энергетические и информационные потоки направлены на достижение единой цели – реализации заданного управляемого движения.

Во многих отраслях техники мехатронные системы приходят на смену «механическим» машинам. Однако следует учесть, что переход от механических к мехатронным технологиям в современном машиностроении не «устраняет» механику, а наоборот, стимулирует её развитие в направлении интеграции с интеллектуальными компонентами в рамках единой мехатронной системы.

Переход от электромеханического привода к мехатронному стал возможен лишь благодаря развитию электронных технологий и, главным образом, микроэлектроники. Научно-технический прогресс в микроэлектронике заложил основу новой элементной базы таких важнейших компонент мехатронных систем, как силовые преобразователи, управляющие и диагностирующие электронные блоки, датчики обратной связи и чувствительные элементы. Начиная с 90-х годов ХХ века, произошёл решающий рывок в становлении мехатроники. Он был обусловлен бурным прогрессом в области информационных технологий. Достижения в области теории управления, современных аппаратных и программных средств вычислительной техники реализуются в новейших мехатронных системах. Появляется возможность интеллектуальной реакции системы на различные возмущающие воздействия, в том числе и при управлении функциональными движениями¹. К таким воздействиям можно отнести силы резания при механообработке, погрешности взаимного положения топологических рисунков при выполнении операции совмещения и экспонирования и т.п.

В рамках задач, сформулированных для учебной дисциплины «Расчёт и конструирование привода», рассмотрим особенности построения мехатронного привода.

Проектирование современных мехатронных систем основано на модульном принципе построения. В качестве конструктивных кубиков в процессе компоновки многокоординатных мехатронных комплексов и машин служат мехатронные модули.

Мехатронный модуль является самостоятельным устройством, в котором конструктивно и программно интегрированы элементы различной физической природы: Э

• механические (преобразователи движения, передачи),

• электротехнические (двигатели, тормоза, муфты),

• электронные (блоки, платы, микропроцессоры) и

• информационные (датчики, измерители).

Рис.1. Структурная схема мехатронного модуля движения

На рис.1 представлена структурная схема (модель) мехатронного модуля. Информационный преобразователь осуществляет обработку цифровых сигналов, цифровое регулирование, расчёт управляющих воздействий, обмен данными с периферийными устройствами. Эти функции исполняет управляющий контроллер, который передаёт соответствующий сигнал на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), реализующий функции информационно-электрического преобразователя. Электрический преобразователь (или силовой преобразователь) осуществляет усиление электрического сигнала и состоит обычно из усилителя мощности, широтно-импульсного модулятора и трёхфазного инвертора (для асинхронного двигателя). Преобразование электрической энергии в механическое движение чаще всего осуществляет управляемый электродвигатель переменного или постоянного тока (возможно использование и иных движителей, например, гидравлических или пневматических). Механический преобразователь (передача, редуктор, вариатор) реализует заданное управляемое движение и через исполнительный орган взаимодействует с внешним объектом. Электро-информационный преобразователь исполняет функции устройства обратной связи для контроля текущих напряжений и токов в силовом преобразователе. Механико-информационный преобразователь – устройство обратной связи для контроля управляющих воздействий и оценки реакции внешней среды.

Оставив рассмотрение информационных и управляющих элементов мехатронного модуля другим учебным дисциплинам, уделим внимание исполнительной части – элементам, реализующим требуемое движение исполнительного органа.

В современных интеллектуальных мехатронных приводах в качестве источника движения наиболее часто используют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и регулируемым преобразователем частоты, а также однофазные двигатели и двигатели постоянного тока (см. учебную дисциплину «Электропривод»).

Передача движения от двигателя к выходному звену мехатронного модуля может быть осуществлена с помощью преобразователей движения. Их основное назначение преобразование одного вида движения в другое. Вместе с тем они участвуют в формировании требуемой скорости и усилия (вращающих моментов) на выходном звене. Для преобразования движения используют реечные, винтовые, цепные, ремённые передачи, мальтийский механизм и другие. Согласование скоростей высокооборотного двигателя и выходного звена осуществляют понижающими передачами: зубчатыми цилиндрическими и коническими, червячными, планетарными, волновыми.

Выбор типа преобразователя движения производят по таким параметрам, как

• сложность конструкции,

• коэффициент полезного действия,

• передаточное число (или передаточное отношение),

• свойства самоторможения,

• жесткость,

• долговечность (надежность),

• технологичность,

• удобство компоновки вместе с другими элементами мехатронного модуля,

• габаритные размеры,

• стоимость и т.п.

1 Функциональными движениями называются сложные координированные перемещения, реализующие технологическую задачу мехатронной системы.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций