Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 31
Текст из файла (страница 31)
3.2, а, в аналогичны схемам рис. 3.1, а, б, г. В схеме рис. 3.2, б ДС и ДП присоединены к ротору двигателя точный приборный передаточный механизм. В качестве Д пользуется ВТ. з ззй) через П ис- в Рис. 3.3 145 Выбор схемы компоновки ИО, ПМ, ДП, ДС и М определяется динамическими возможностями комплектных электроприводов, точностью датчиков, динамическими характеристиками и люфтами ПМ. Комплектные электроприводы имеют полосу частот пропускания по задающему каналу 25 ... 50 Гц при установке ДС и ДП на одном валу с ротором М.
При наличии в приводе ПМ эта полоса ограничивается меньшими значениями. Для ее повышения необходимо повысить жесткость звеньев ПМ или исключить их из привода. В последнем случае повышается установленная мощность и стоимость электрооборудования. Компромисс устанавливается по результатам анализа возможных альтернатив выбора схем компоновки из условия обеспечения заданных значений точности и быстродействия при ограничениях на установленную мощность, стоимость и размеры электрооборудования.
Это делается методами анализа, изложенными в работе [5). 3.2. Особенности передаточных механизмов, используемых в системах управления движением исполнительных органов Передаточные механизмы, обеспечивающие передачу движения от М к ИО, разделяются на ПМ линейных и круговых движений. Наиболее характерными ПМ линейных движений являются винтовые, реечные, тросовые, цепные; ПМ круговых движений— зубчатые цилиндрические и конические, червячные, планетарные, волновые. Тип ПМ выбирают, исходя из сложности его конструкции, КПД, люфта, размеров и массы, свойств самоторможения, жесткости, удобства компоновки, технологичности, долговечности, стоимости.
Рассмотрим устройство и особенности применения ПМ, наиболее распространенных в системах управления движением механизмов. Передаточные механизмы линейных движений. П е реда ч а «винт — гайка скольжения» (рис. 3.4, а) служитдля преобразования вращательного движения в поступательное, а в отдельных случаях для преобразования поступательного движения во вращательное. Достоинствами передачи являются: простота конструкции, компактность, высокая надежность, плавность, бесшумность, обеспечение медленных перемещений с большой точностью, большой выигрыш в силе.
Недостатки — повышенный износ резьбы вследствие большого трения, низкий КПД, наличие люфтов. Преобразование вращательного движения винта 1 в поступательное перемещение з гайки 2 определяется формулой з = ~рр,/с/(2я), (3.1) где Š— угол поворота винта; р, — шаг резьбы; к — число заходов резьбы. Скорость гайки г = о)рр/с/(2я), (3.2) г) = (0,9...0,95)1К~у/1К(у+ Р,). (3.4) Обычно т),„= 0,25 ...
0,70. Условие самоторможения (условие, при котором передача движения невозможна) определяется неравенством у К р,. Преобразование поступательного движения во вращательное возможно при у > 2Р,. В этом случае угол поворота и скорость винта соответственно д = 2яг/(р,/с), а = 2яи/(р,1г).
Вращающий момент, приложенный к ведущему вращательному звену 1, )ьу = ~с (~уср/2) 1к (ч + Рс) (3.5) где Г, — осевая сила, приложенная к поступательно движущемуся ведомому звену 2. 1 г З Рис. 3.4 147 где в — угловая скорость винта. КПД винтовой пары и, = гк у/1к(у+ Р.), (3.3) где у — угол подъема винтовой линии, ~у = агсгК (р~ /(я4Р)) (р~ = =р,!с — ход резьбы, 4, — средний диаметр резьбы); р, — приведейный угол трения скольжения, р, = агсгК (Д/сов(а/2)) (Д вЂ” коэффициент трения скольжения, а — угол профиля резьбы). С учетом дополнительных потерь в резьбе из-за ошибок изготовления и потерь в опорах КПД передачи Мощность на ведущем звене Р = Г,ю/и (3.6) где и — линейная скорость ведомого звена.
Передача «винт — гайка качения» (рис. 3.4„б) предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное и, наоборот, поступательного движения во вращательное. По сравнению с предыдущей передачей она характеризуется значительно ббльшим КПД, меньшим износом, ббльшей точностью хода, повышенной долговечностью. Между рабочими поверхностями гайки 1 и винта 4 передачи помещены стальные шарики 3. Скорость перемещения шариков отличается от скорости ведущего и ведомого звеньев, поэтому для обеспечения непрерывной циркуляции шариков концы рабочей части резьбы соединены возвратным каналом 2 Формулы, используемые для расчета режимов преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот, аналогичны формулам для передачи «винт — гайка скольжения».
Однако при расчете КПД вместо угла р, применяется приведенный угол трения качения р„= агсс8(/'„/(0,5а' )1 (с~ — диаметр шарика,/„'— приведенный коэффициент трения качения). Коэффициент/'„имеет малые значения, поэтому КПД передачи имеет высокие значения: и,„= 0,8 ... 0,9. Эффект самоторможения в такой передаче отсутствует. Дифференциальная винтовая передача (рис. 34,в) состоит из винта 2 с двумя участками резьбы разных шагов (в, и р,), но одного направления (правого или левого), гайки 3 и стойки 1. При вращении винта 2 гайка 3 совершает два поступательных движения: относительно винта 2 и вместе с винтом относительно стойки 1. Полное поступательное перемещение гайки 3 относительно стойки 2 (3.7) где ~р — угол поворота винта.
Аналогично скорость и, = а (р, — р,) /(2я). Достоинство этой передачи — возможность получения малых линейных перемещений. Реечная передача (рис. 3.4, а) предназначенадля преобразования вращательного движения шестерни 1 в поступательное перемещение (зубчатой) рейки 2 и наоборот. Перемещение рейки з = ясйр/36, или з = йр/2, где Ы вЂ” делительный диаметр шестерни; ~р — угол поворота шестерни.
В первом случае угол в измеряется в градусах, во втором— в радианах. 148 Во всех случаях, когда требуемые перемещения исполнительного органа (ИО) машины по вертикальным и наклонным траекториям достаточно велики (десятки, сотни и даже тысячи метров) наиболее простым и универсальным механизмом перемещения является подъемная или тяговая лебедка, предназначенная для передачи усилий от привода к ИО с помощью подъемного или тягового каната соответствующей длины (2 Ц.
По принципу работы лебедки подразделяются на одно- и двухконцевые, а по конструкции органа навивки каната — на барабанные и лебедки с канатоведущими шкивами. Одноконцевые лебедки являются неуравновешенными подъемными механизмами. На рис. 3.5 представлена кинематическая схема крановой крюковой подъемной лебедки, где Т вЂ” механический тормоз; Р— редуктор; П вЂ” полиспаст; КП вЂ” крюковая подвеска; Б — барабан.
Если не учитывать потери на трение, приведенный к валу двигателя момент, обусловленный весом груза, (6р + 6).0р М„, = (3.9) 2(рю'„ где 6= тд — вес груза, имеющего массу т; 6р= тря — вес грузо- захватывающего устройства (или подъемного сосуда), масса которого тр; г„г„— соответственно передаточные числа редуктора и полиспаста; 1) — диаметр барабана. Момент М, — активный, направлен в сторону спуска, меняется при изменении веса поднимаемого груза, но не зависит от направления движения. Поэтому при отсутствии потерь на трение двигатель рассматриваемой лебедки в статическом режиме при подъеме работал бы в двигательном режиме, а при спуске — в тормозном. В реальном механизме имеются потери трения, обусловливающие наличие реактивного момента М, который всегда препятствует движению„ изменяя свое направление (знак) при изменении направления движения.
т~ ~~ Суммарный приведенный к валу двигателя статический момент является 1 1 алгебраической суммой момента М, 1 1 обусловленного весом перемещаемого груза, и момента потерь М . В случае перемещения достаточно тяжелых грузов моменты потерь при расчетах статических нагрузок могут быть учтены с помощью соответствую- — — кп щих значений общего КЛД механизма. При подъеме номинального груза (6 = 6„,„) статический момент Рис. 3.5 149 Мст! Мр.ном ™р.нам Мтр.ном /Чл.ном (3.10) где М . = (СО+ С )РО/22р2'„' (3.11) (3.12) Чл.ном = Ч|номЧ2номЧЗном- общий КПД лебедки при подъеме номинального груза, учитывающий КПД всех звеньев кинематической цепи Установки Ч,н,м Ч2номт Чзнам» " Полагая КПД не зависящим от направления движения, для режима спуска номинального груза получаем 2лт 'мст2 Мтр.ном Мтр.нам МрномЧлном.
(3.13) Номинальные значения КПД находятся по справочным данным [2Ц. При подъеме пустого грузозахватывающего устройства (С = О) М г ™ро ™ро где М О = СОРО/22ртн' М О = М О(1 — Чло)/Ч.О. Прн тяжЕЛОМ ГруЗОЗаХВатЫВаЮщЕМ уСтрОйСтВЕ [СО/(СО+ Сн,м) > > О, Ц значение М„2 может бьггь найдено по общему КПД лебедки Ч,О при подъеме пустого грузозахватывающего устройства, что можно записать в виде (3.14) Мст2 ™рО/Члр. (3.15) (3.16) М =М +ЬМ„, где М вЂ” момент, создаваемый потерями холостого хода; Ь— постоянный коэффициент потерь, пропорциональных передаваемой кинематической цепью нагрузке. Для режима подъема груза М„= М, поэтому М =(1+ Ь)М +М = М /Чл. (3.17) Если задаться значениями М„, и М, и найти соответствующие им значения Ч„и Ч„[2Ц, то 150 При легком грузозахватывающем устройстве [С,/(СО+ Сн,м) < < О, Ц определить достаточно точно значение Ч„невозможно.
В этом случае М 2 целесообразно рассчитывать по формуле (3.14), определив предварительно значение М ,. Момент трения в общем случае является сложной функцией скорости и момента подъема груза М„, передаваемого звеньями кинематической цепи подъемной установки. Однако с приемлемой точностью можно принять М„линейно зависящим от передаваемого момента: Мгр!Мгр2 ( 1 1 МрГ Мгр21 Чл2 Чл! ) (3.18) (3.19) Полученные таким образом выражения для М и Ь могут быть использованы для расчета значения М при любой нагрузке, в том числе для определения М„,О в формуле (3.14). Статический момент при сйуске пустого грузозахватывающего устройства 151 М;„= М„, — М;„ (3.20) где М,' Π— момент потерь при спуске пустого грузозахватывающего устройства.
В этом случае момент нагрузки двигателя в зависимости от веса грузозахватывающего устройства может быть движущим или тормозным. При тяжелом грузозахватывающем устройстве М„О > М' О, МО- мент М' 2 является движущим (тормозной спуск) и его значение, полагая М;,О = М„О, можно найти по формуле Мсг2 Мгрр (2 1/Члр ). (3.21) При легком грузозахватывающем устройстве возможно соотношение М„,О < М' О„при котором потери трения в механизме преодолеваются совместно моментом от веса грузозахватывающего устройства и движущим моментом двигателя (силовой спуск). В этом случае понятие КПД не имеет физического смысла, и расчет значения М', необходимо вести по формуле (3.20), учитывая при этом, что М„= 0 и поэтому М' О = М .
Соотношения (3.10) ... (3.15, 3.21) определяют пределы изменения нагрузки двигателя в различных режимах работы одно- концевой лебедки. Для каждого направления пределы изменения статической нагрузки тем больше, чем относительно легче грузозахватывающее устройство. Это положение иллюстрируется представленными на рис. 3.6, а зависимостями М„/Мрн = =/(б/б„,„) для двух случаев. Зависимости, показанные сплошными линиями, соответствуют подъемной лебедке с легкой крюКОВОй ПОдВЕСКОй 1глр/(глО + гл„,„) = 0,021, ШтрИХОВЫМИ вЂ” ЛЕбЕдКЕ экскаватора с ковшом (6О/(ба+ 6„.„) = 0,4). На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
