МОДЕЛІ МЕХАНІЧНОЇ ЧАСТИНИ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ

При проектуванні та інженерних розрахунках механічна частина приводу замінюється моделлю, яка, з одного боку, повинна бути досить простий, а з іншого - відображати основні фізичні процеси реального об'єкта. При цьому слід мати на увазі, що одному об'єкту відповідає як завгодно багато моделей. Всі вони відображають різні його сторони, різні властивості, особливості. Моделі можуть бути дуже хорошими, коли вони вичерпно повно, лаконічно, переконливо відображають саме ті властивості об'єкта, які в даній задачі потрібні інженеру; можуть бути просто хорошими, коли в них є все, що потрібно, але є і зайве; і можуть бути поганими - неадекватними, що відображають не всі або не так. Дуже важливе завдання інженера, дослідника - довести адекватність прийнятої моделі.

Вибір або розробка моделі, перш за все, залежить від конкретної мети, розв'язуваної задачі. На практиці, як правило, доводиться вирішувати такі завдання.

Завдання перше : механічна частина електроприводу і установка в цілому існують, і потрібно знайти найкращі в будь-якому сенсі засоби і алгоритми управління рухом робочого органу (технологічним процесом) або доповнити наявні в зв'язку з новими умовами роботи.

Неважко побачити, що завдань такого типу - величезна кількість, і вирішувати їх часто доводиться не професіоналам-електропріводчікам, а інженерам суміжних спеціальностей. В основі рішення можуть бути спрощені моделі механічної частини, побудовані на основі наявної інформації про конкретну установці.

Завдання друге: механічна частина електроприводу існує (задана) в повному обсязі, деякі її елементи передбачається замінити, забезпечивши задані вимоги до руху робочого органу і, можливо, будь-які нові корисні властивості.

Завдання третє: створюється нова установка і, відповідно, її електропривод. У ній повинні бути забезпечені всі вимоги до руху робочого органу, причому, очевидно, вона повинна бути з якихось ознаками (іноді з багатьох) краще аналогів: більш надійна, економічна, мати кращий дизайн і т. П. Це вже складна задача, і її рішення - справа колективу фахівців різних профілів. Тут потрібно ціла система моделей, по ясно, що частина їх буде ставитися до забезпечення необхідної якості руху.

Отже, у всіх наведених задачах, і простих, і дуже складних, легко проглядається загальна: обов'язково повинно забезпечуватися необхідну якість руху робочого органу.

Таким чином, повинні використовуватися моделі механічної частини, що встановлюють в гранично простій формі співвідношення між параметрами елементів, пов'язаних певним чином, діючими силами і моментами, і ознаками руху - становищем, швидкістю, прискоренням. Такі моделі повинні дозволити нам, на підставі відомих або задаються параметрів і змінних впевнено знаходити невідомі.

НАВЕДЕНЕ МЕХАНІЧНЕ ЛАНКА ЕЛЕКТРОПРИВОДУ

Механічна частина електропривода, як зазначалося раніше, складається з декількох ланок і може являти собою складну кінематичну ланцюг з великим числом рухомих елементів.

Припустимо, що механічна частина складається з абсолютно жорстких, що не деформуються елементів і не містить зазорів. При цьому рух одного елемента дає повну інформацію про рух всіх інших елементів, т. Е. Функціональні залежності, що відповідають законам руху всіх ланок кінематичного ланцюга приводу, пропорційні один одному, і від руху одного елемента можна перейти по заздалегідь відомої взаємозв'язку між координатами до руху будь-якого іншого елемента. Таким чином, рух електроприводу можна розглядати на якомусь одному механічному елементі, до якого приведені всі зовнішні моменти або сили, а також всі інерційні маси механічних ланок. Зазвичай за такий елемент приймають вал двигуна.

Приведення моментів опору від однієї осі обертання до іншої може бути вироблено на підставі енергетичного балансу системи. При цьому втрати потужності в проміжних передачах враховуються введенням в розрахунки відповідного ККД ( ). Позначимо через кутову швидкість вала двигуна, а - кутову швидкість вала виробничого механізму. На підставі рівності потужностей отримаємо:

звідки

(2.1)

де - момент опору виробничого механізму, Н м; - той же момент опору, приведений до швидкості вала двигуна, Н м; - передавальне число.

Приведення сил опору проводиться аналогічно приведення моментів. Якщо швидкість поступального руху v, а кутова швидкість вала двигуна , то

де - сила опору виробничого механізму, Н.

Звідси приведений до швидкості вала двигуна момент опору дорівнює:

(2.2)

У разі приведення обертального руху до поступального наведене зусилля до робочого органу механізму визначиться як

(2.3)

Приведення інерційних мас і моментів інерції механічних ланок до валу двигуна полягає в тому, що ці маси і моменти інерції замінюються одним еквівалентним моментом інерції ( ) на валу двигуна. При цьому умовою приведення є рівність кінетичної енергії, яка визначається еквівалентним моментом інерції, сумі кінетичних енергій всіх рухомих елементів механічної частини приводу, т. Е.

Звідси

(2.4)

де - момент інерції ротора двигуна, кгм2; - момент інерції i -го обертового елемента, кгм2; - маса у- го поступально рухається елемента, кг; - передавальне відношення редукторів відвалу двигуна до i-ro обертового елемента; - радіус приведення поступально двіжущегосяу'-го елемента до валу двигуна, м.

Еквівалентний момент інерції ( ) називають результуючим або сумарним наведеним моментом інерції електроприводу. Для розрахунку приведеного моменту інерції системи слід моменти інерції обертових елементів розділити на квадрат передавального числа кінематичної схеми між цими елементами і валом двигуна, а маси поступально рухомих мас помножити на квадрат радіуса приведення і отримані результати розрахунку скласти з моментами інерції двигуна і елементів, що обертаються з його швидкістю.

Прикладами обертових елементів в механічної частини приводу можуть служити, крім роторів двигунів, з'єднувальні муфти, гальмівні шківи, барабани, поворотні платформи екскаваторів і кранів. До поступально рухається елементів відносяться мости, візки і піднімаються вантажі кранів; кліті, скіпи підйомників; вантажі конвеєрів; повзун кривошипно-шатунного механізму і т. п.

З формули (2.4) випливає, що в загальному випадку складна в кінематичному відношенні механічна частина електроприводу може бути замінена деяким еквівалентним або наведеним механічним ланкою, показаним на рис. 2.3. Ця ланка являє собою тверде тіло, що обертається навколо своєї осьової лінії зі швидкістю двигуна, яке володіє моментом інерції ( ) і знаходиться під впливом моменту двигуна (М) і моменту опору ( ).

Отримана проста модель механічної частини електроприводу у вигляді одномасової системи справедлива, як зазначалося раніше, для ідеальних механічних ланок без пружності і зазорів. Однак вона може бути збережена в більшості практичних випадків і для реальних механічних ланок, що володіють невеликими проміжками і незначною механічною пружністю.

В окремих випадках становить інтерес знаходити закони руху безпосередньо на робочому органі виробничої машини. Такі завдання часто виникають для підйомно-транспортних машин з поступально рухається робочим органом. В цьому випадку приведення здійснюється до робочого органу з дотриманням тих же умов. Інерційні маси в даному випадку замінюються однією результуючої масою ( ) на робочому органі механічної частини приводу:

Наведене механічне ланка електроприводу

Мал. 2.3. Наведене механічне ланка електроприводу

(2.5)

де - радіус приведення.

Таким чином, наведене механічне ланка в розглянутому випадку є поступально рухається масу ( ), яка визначається за формулою (2.5), до якої прикладено дві сили: / і

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >