Что такое привод технологического оборудования

Электрические приводы. Виды и устройство. Применение и работа

Электропривод – электромеханическая система, служащая для привода в движение функциональных органов машин и агрегатов для выполнения определенного технологического процесса. Электрические приводы состоят из электродвигателя, устройства преобразования, управления и передачи.

Устройство

С прогрессом промышленного производства электрические приводы заняли в быту и на производстве лидирующую позицию по числу электродвигателей и общей мощности. Рассмотрим структуру, типы, классификацию электроприводов, и предъявляемые к нему требования.

1 — Передний крепеж
2 — Винтовая передача
3 — Концевой датчик
4 — Электродвигатель
5 — Зубчатая передача
6 — Задний крепеж

Функциональные компоненты

• Р – регулятор служит для управления электроприводом.
• ЭП – электрический преобразователь служит для преобразования электроэнергии в регулируемую величину напряжения.
• ЭМП – электромеханический преобразователь электричества в механическую энергию.
• МП – механический преобразователь способен изменять быстродействие и характер движения двигателя.
• Упр – управляющее действие.
• ИО – исполнительный орган.

Функциональные части

Исполнительный механизм является устройством, которое смещает рабочую деталь по поступающему сигналу от управляющего механизма. Рабочими деталями могут быть шиберы, клапаны, задвижки, заслонки. Они изменяют количество поступающего вещества на объект.

Рабочие органы могут двигаться поступательно, вращательно в определенных пределах. С их участием производится воздействие на объект. Чаще всего электропривод с исполнительным механизмом состоят из электропривода, редуктора, датчиков положения и узла обратной связи.

Сегодня электрические приводы модернизируются по их снижению веса, эффективности действия, экономичности, долговечности и надежности.

Свойства привода

• Статические . Механическая и электромеханическая характеристика.
• Механические . Это зависимость скорости вращения от момента сопротивления. При анализе динамических режимов механические характеристики полезны и удобны.
• Электромеханические . Это зависимость скорости вращения от тока.
• Динамические . Это зависимость координат электропривода в определенный момент времени при переходном режиме.

Классификация

Электрические приводы обычно классифицируются по различным параметрам и свойствам, присущим им. Рассмотрим основные из них.

По виду движения:

По принципу регулирования:

• Нерегулируемый.
• Регулируемый.
• Следящий.
• Программно управляемый.
• Адаптивный. Автоматически создает оптимальный режим при изменении условий.
• Позиционный.

По виду передаточного устройства:

По виду преобразовательного устройства:

• Вентильный. Преобразователем является транзистор или тиристор.
• Выпрямитель-двигатель. Преобразователем является выпрямитель напряжения.
• Частотный преобразователь-двигатель. Преобразователем является регулируемый частотник.
• Генератор-двигатель.
• Магнитный усилитель-двигатель.

По методу передачи энергии:

• Групповой . От одного мотора через трансмиссию приводятся в движение другие исполнительные органы рабочих машин. В таком приводе очень сложное устройство кинематической цепи. Электрические приводы такого вида являются неэкономичными из-за их сложной эксплуатации и автоматизации. Поэтому такой привод сегодня не нашел широкого применения.
• Индивидуальный . Он характерен наличием у каждого исполнительного органа отдельного электродвигателя. Такой привод является одним из основных на сегодняшний день, так как кинематическая передача имеет простое устройство, улучшены условия техобслуживания и автоматизации. Индивидуальный привод нашел популярность в современных механизмах: сложных станках, роботах-манипуляторах, подъемных машинах.
• Взаимосвязанный . Такой привод имеет несколько связанных электроприводов. При их функционировании поддерживается соотношение скоростей и нагрузок, а также положение органов машин. Взаимосвязанные электрические приводы необходимы по соображениям технологии и устройству. Для примера можно назвать привод ленточного конвейера, механизма поворота экскаватора, или шестерни винтового пресса большой мощности. Для постоянного соотношения скоростей без механической связи применяется схема электрической связи нескольких двигателей. Такая схема получила название схемы электрического вала. Такой привод используется в сложных станках, устройствах разводных мостов.

По уровню автоматизации:

По роду тока:

По важности операций:

Подбор электродвигателя

Чтобы приводы производили качественную работу, необходимо правильно выбрать электрический двигатель. Это создаст условия долгой и надежной работы, а также повысит эффективность производства.

При подборе электродвигателя для привода агрегатов целесообразно следовать некоторым советам по:

• Требованиям технологического процесса выбирают двигатель с соответствующими характеристиками, конструктивного исполнения, а также метода фиксации и монтажа.
• Соображениям экономии подбирают надежный, экономичный и простой двигатель, который не нуждается в больших расходах на эксплуатацию, имеет малый вес, низкую цену и небольшие размеры.
• Условиям внешней среды и безопасности подбирают соответствующее исполнение мотора.

Правильный подбор электродвигателя обуславливает технико-экономические свойства всего привода, его надежность и длительный срок работы.

Преимущества

• Возможность более точного подбора мощности двигателя для электропривода.
• Электрический мотор менее пожароопасен в отличие от других типов двигателей.
• Приводы дают возможность быстрого пуска и остановки механизма, его плавного торможения.
• Нет необходимости в специальных регуляторах питания для электродвигателя. Все процессы происходят в автоматическом режиме.
• Приводы дают возможность подбора мотора, свойства которого лучше других моделей сочетаются с характеристиками агрегата.
• С помощью электрического привода можно плавно регулировать обороты механизма в определенных пределах.
• Электродвигатель может преодолеть большие и долговременные перегрузки.
• Электропривод дает возможность получения максимальной скорости и производительности рабочего механизма.
• Электродвигатель дает возможность экономить электричество, а при определенных условиях даже генерировать ее в сеть.
• Полная и простая автоматизация установок и механизмов возможна только с помощью электроприводов.
• КПД электромоторов имеет наибольший показатель по сравнения с другими моделями двигателей.
• Моторы производят с повышенной уравновешенностью. Это дает возможность встраивания их в механизмы машин, делать менее массивным фундамент.

Инновационные электрические приводы все автоматизированы. Системы управления приводом дают возможность рационального построения технологических процессов, увеличить производительность и эффективность труда, оптимизировать качество продукции и уменьшить ее цену.

Технические требования

К любым техническим механизмам и агрегатам предъявляются определенные требования технического плана. Не стали исключением и электроприводы. Рассмотрим основные предъявляемые к ним требования.

Надежность

В соответствии с этим требованием привод должен исполнять определенные функции и заданных условиях в течение некоторого интервала времени, с расчетной вероятностью работы без возникновения неисправностей.

При невыполнении этих требований остальные свойства оказываются бесполезными. Надежность может значительно отличаться в зависимости от характера работы. В некоторых механизмах не требуется долгого времени работы, однако отказ механизма не должен иметь место. Такой пример можно найти в военной промышленности. И другой пример, где наоборот, время службы должно быть большим, а отказ устройства вполне возможен, и не приведет к серьезным последствиям.

Точность

Это требование связано с отличием показателей от заданных. Они не могут превышать допустимые величины. Электроприводы должны обеспечивать перемещение рабочего элемента на определенный угол или за некоторое время, а также поддерживать на определенном уровне скорость, ускорение или момент вращения.

Быстродействие

Это качество привода обеспечивает быструю реакцию на разные воздействия управления. Быстродействие связано с точностью.

Качество

Такая характеристика обеспечивает качество процессов перехода, исполнение определенных закономерностей их выполнения. Качественные требования создаются вследствие особенностей работы машин с электроприводами.

Энергетическая эффективность

Любые производственные процессы преобразования и передачи имеют потери энергии. Наиболее важным это качество стало в применении электроприводов механизмов, приводах значительной мощности, долгим режимом эксплуатации. Эффективность использования энергии определяется КПД.

Совместимость

Электрические приводы должны совмещаться с работой аппаратуры, в которой они применяются, с их системой снабжения электроэнергией, информационными данными, а также с рабочими элементами. Наиболее остро стоит требование совместимости электроприводов для медицинской и бытовой техники, в радиотехнике.

Источник

Приводы технологических машин

1. Понятие технологической машины и основные виды технологических машин для машиностроения.

Машина может быть определена как устройство, выполняющее целесообразные механические движения, служащие для преобразования полуфабрикатов в предметы (изделие) или действия необходимые человеку.

Технологической машиной называется машина, в которой преобразование материала состоит в изменении его формы, размеров и свойств. В машиностроении к технологическим машинам относят металлорежущие станки, кузнечно-прессовое оборудование, промышленные роботы (сварочные, сборочные) и др.

2. Структура технологической машины.

Технологическая машина в простейшем случае состоит из трех основных механизмов: двигательного, передаточного, исполнительного. Кроме того, машина может иметь системы управления, защиты и блокировки, а также систему регулирования и механизмы подачи продукта, его транспортирования внутри машины и выгрузки после обработки.

3. Понятие привода технологической машины. Структура привода.

Привод — это энергосиловое устройство, приводящее в движение машину или механизм. Привод состоит из источника энергии, передаточного механизма, аппаратуры управления, исполнительного механизма и рабочего органа. Источником энергии служит двигатель (тепловой,электрический,пневматический, гидравлический и др.) или устройство, отдающее заранее накопленную механическую энергию (пружинный, инерционный, гиревой механизм и др.). В некоторых случаях привод осуществляется за счёт мускульной силы (например, в ручных лебёдках, в некоторых бытовых и др. механизмах и машинах — швейных машинах, велосипедах).

4.Назначение исполнительных механизмов. Их виды и место в структуре привода.

Исполнительный механизм предназначен для преобразования вида движения от источника энергии в вид, требуемый рабочему органу. Исполнительными механизмами для преобразования вращательных движений в поступательные являются кривошипно-шатунные, кривошипно-кулисные, кулачковые, зубчато-реечные, червячно-реечные и винтовые.

5. Классификация приводов в зависимости от источника энергии и вида движения.

В зависимости от источника движения приводы разделяют на электроприводы, гидроприводы, пневмоприводы, тепловые приводы и инерционные. В зависимости от вида движения приводы разделяют на приводы поступательного прямолинейного движения и приводы вращательного движения.

6. Основные виды двигателей, которые используются в электроприводах.

В электроприводах используются следующие электрические двигатели:

асинхронные электродвигатели переменного тока;

двигатели постоянного тока;

7. Какими способами производится изменение скорости в электроприводах главного движения и подачи станков?

Изменение скорости за счёт включения механических передач с множительными группами (или блоками зубчатых колес);

Изменение скорости за счёт включения механических вариаторов;

Изменение скорости вращения двигателей.

8. В каких условиях работает привод главного движения станков с точки зрения изменения мощности и момента?

Привод главного движения станка работает в условиях постоянства передаваемой мощности в диапазоне от до , а в диапазоне от до привод работает при условии постоянства передаваемого момента. Величина может быть определена по формуле:

.

9. В каких условиях работает привод подачи станков с точки зрения изменения момента?

Привод подачи станка работает при условии постоянства передаваемого максимального момента в диапазоне рабочих подач от до /

10. Дать понятие гидропривода и привести его состав.

Гидропривод – это устройство (или агрегат), предназначенное для приведения в движение механизма (или машины). Это устройство преобразует и передаёт энергию посредством рабочей жидкости. Гидропривод состоит из приводного двигателя, насоса, гидродвигателя, устройств управления, а также дополнительных и вспомогательных устройств.

11. Назначение гидропривода и его элементов.

Гидропривод предназначен для передачи энергии от приводящего элемента к звеньям машины. Устройства управления предназначены для изменения параметров потока рабочей жидкости. Гидролинии служат для соединения насоса с двигателем. Гидравлические устройства (в виде клапанов, дросселей, распределителей) служат для изменения направления и параметров потока жидкости. Кроме того в составе гидропривода имеются кондиционеры рабочей среды, т.е. фильтры, отделители влаги и воздуха, холодильники и др., а также гидроёмкости в виде баков и аккумуляторов.

12. Какими преимуществами гидропривода объясняется его применение в приводах технологических машин?

возможность развивать высокие значения сил, крутящих моментов при относительно малом объёме, небольшой массе и инерционности гидродвигателей;

бесступенчатое регулирование скорости движения рабочего звена;

плавность, равномерность и устойчивость движения выходного звена гидродвигателя;

надёжная и простая защита от перегрузок;

удобство компоновки; простота преобразования вращательного в поступательное движение;

В тоже время гидропривод имеет следующие недостатки, которые ограничивают более широкое его применение в сравнении с другими приводами:

зависимость характеристик привода от температуры жидкости;

высокая степень герметичности для устранения утечек;

пожароопасность при использовании горючих рабочих жидкостей.

13. Определение электропривода. Его структура.

Электропривод – это техническая система, предназначенная для приведения в движение рабочих органов машины и целенаправленного управления рабочими процессами, состоящая из электродвигательного, передаточного, преобразовательного информационно-управляющего устройства. Электродвигательное устройство – это электрический двигатель. Передаточное устройство предназначено для осуществления передачи движения от двигателя до рабочего органа. Преобразовательное устройство – это преобразователь электроэнергии. Оно используется в регулируемом электроприводе для целенаправленного и экономичного изменения параметров движения электропривода: скорости, развиваемого момента и др.

14.Дать определение механической характеристики привода. Механическая характеристика двигателя. Режимы работы двигателей.

Взаимосвязь момента, развиваемого двигателем, и скоростью его вращения определяет механическая характеристика электропривода (электродвигателя). Эти характеристики изображают в поле координат , где – момент; – скорость.

Двигатели работают в следующих режимах: двигательном: и генераторном: .

15. Какие зоны регулирования имеет регулируемый электропривод главного движения металлорежущего станка? Каким образом осуществляется изменение скорости в каждой зоне при использовании двигателя постоянного тока?

Регулируемый привод главного движения станка имеет 2 зоны: I – зона от до , это зона постоянства момента. Изменение скорости в этой зоне осуществляется изменением напряжения, подводимого к якорю двигателя. II – зона от до , это зона постоянства передаваемой мощности. Изменение скорости в этой зоне осуществляется изменением магнитного потока, или тока в обмотке возбуждения. Величина может быть определена по формуле:

.

16. Какие зоны регулирования имеет регулируемый электропривод подачи металлорежущего станка? Каким образом осуществляется изменение скорости в каждой зоне при использовании двигателя постоянного тока?

Регулируемый привод подачи станка имеет одну зону регулирования, поскольку привод работает при условии постоянства передаваемого максимального момента от до . Изменение скорости в этом приводе осуществляется изменением напряжения, подводимого к якорю двигателя.

17. Каким образом можно изменять скорость вращения асинхронного электродвигателя для изменения скорости привода главного движения станка? Особенности этих способов.

Для изменения скорости вращения асинхронного двигателя можно применять следующие способы:

Изменять число пар полюсов. В этом случае частота вращения двигателя будет изменяться ступенчато, т.е. синхронная частота вращения может быть равной 3000 мин — 1 при числе пар полюсов, равном 1, 1500 мин -1 при числе пар полюсов, равном 2 и 750 мин -1 при числе пар полюсов, равном 3.

Изменять частоту переменного тока. В этом случае можно изменять скорость практически бесступенчато в большом диапазоне, однако требуется пропорционально изменять и напряжение.

Изменять напряжение. В этом случае можно плавно уменьшать номинальную частоту вращения в очень небольшом диапазоне (до 20 %).

Включать дополнительные сопротивления. Диапазон очень невысок.

18. Какие приводы используются в станках с ЧПУ?

В станках с ЧПУ в качестве приводов используют:

шаговые приводы с малоинерционным и высокомоментным электрическим шаговым двигателем;

электромеханические следящие приводы с двигателями постоянного тока;

электрогидравлические следящие приводы с силовыми цилиндрами и гидромоторами.

19. Какие применяют способы регулирования скорости движения в гидроприводах?

В гидроприводах применяют следующие виды регулирования скорости движения:

объёмное регулирование посредством изменения объёма рабочих камер насоса, которое может быть как бесступенчатым, так и ступенчатым;

дроссельное регулирование за счёт изменения сопротивления, которое в зависимости от установки дросселя относительно исполнительного органа может быть дроссельным регулированием на входе, на выходе, в параллель и дроссельно-дифференциальным.

20. Что такое вибрационный привод? Его виды.

Вибрационный привод – это устройство для преобразования вибрации ведущего звена устройства в направленное перемещение его ведомого элемента. Различают два вида вибрационных приводов:

1. Вибрационные транспортирующие устройства, где ведущими элементами являются непосредственно рабочие органы вибрационных машин (конвейеров, насосов, питателей, бункеров и т.п.), чья вибрация создаёт направленное перемещение сыпучих, кусковых материалов, жидкостей, паст и иных продуктов.

2. Вибрационные двигатели, в которых вибрация ведущего элемента преобразуется во вращательное движение ротора либо поступательное движение ползуна, затем используемое для привода того или иного механизма.

Источник