русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Энергетические и выходные механические преобразователи приводов мехатронных модулей


Дата добавления: 2013-12-23; просмотров: 1433; Нарушение авторских прав


Итак, в любой МС необходимо реализовать несколько функциональных преобразований. Три из них назовем моноэнергетическими (информационный, электрический и механические преобразователи), где входные и выходные переменные имеют одну и туже физическую природу. Остальные четыре являются дуальными, т.к. в них входные и выходные переменные принадлежат различным физическим видам.

В современной инженерной практике применяются следующие виды энергетических преобразований:

а) гидравлические преобразователи - наиболее эффективны в машинах,
испытывающих тяжелые нагрузки, в первую очередь благодаря их высокой
удельной мощности.

б) пневматические преобразователи - крайне просты, надежны и используются в мехатронных системах для получения высокой скорости.

в) химические преобразователи - применяются в биоприводах, аналогичных по принципу действия мускулам живых организмов.

г) тепловые энергетические процессы - используются в микромехатронных
системах и основаны на материалах с памятью формы.

д) комбинированные преобразователи, основанные на энергетических
процессах различной физической формы.

Выходные механические преобразователи мехатронных модулей позволяют производить преобразование:

- скорости вращения вала двигателя к необходимой скорости вращения исполнительного элемента (например, сверла или фрезы), угла вращения исполнительного элемента по отношению к оси вала двигателя;

- вращательное движение вала двигателя в линейное движение исполнительного элемента (движение вперед/назад стола, подачи, вверх/вниз инструмента и т.д.). Обратный ход обычно обеспечивается реверсивным вращением двигателя.

Для первого варианта обычно используют редукторы (типология и структура изучались в дисциплине «Детали машин», выбор и расчет редуктора приведен в методических указаниях к выполнению РГР). Для второго варианта обычно используют передачи:



- винт-гайка – имеют высокую точность и низкую цену;

- шарико-винтовая передача - кроме тех же самых двух деталей (винт и гайка) в работу включается третья деталь – шарик или несколько шариков.- имеет меньшую точность и высокую цену, но большую надежность.

Приводы подач всех современных металлообрабатывающих станков с ЧПУ обычно строятся по традиционной схеме - перемещения рабочего органа (РО) (каретки подач) осуществляется от двигателя постоянного тока через ременную передачу на ходовой винт. Через шариковую гайку (она скреплена с РО пружинами механизма защиты от соударений) вращение винта трансформируется в продольное перемещение РО.

 

Рисунок 1.16 - Ременный привод станков

Более надежные и современные приводы выполнены без ременной передачи. В этих приводах высокомоментный двигатель переменного тока непосредственно соединен с ходовым винтом.

Рисунок 1.17 - Непосредственный привод

Один конец винта висит прямо на шаговом двигателе, а другой опирается на подшипниковый узел, состоящий из двух радиально-упорных подшипников, которые не дают перемещаться винту вдоль оси. Один подшипник обеспечивает упор в одну сторону, другой – в другую. Натяг в подшипниках создается колпачковой гайкой через втулки, стоящие между подшипниками. Узел подшипников, а значит, и весь винт фиксируется в корпусе установочным винтом через отверстие во внешнем кольце. На ось мотора винт насажен через втулку с клеммными зажимами.

Недостатки указанных видов приводов достаточно известны и очевидны:

- большое количество промежуточных элементов от источника энергии до РО;

- громадная инерционность этих элементов, особенно в крупногабаритных станках;

- наличие зазоров в передающих устройствах;

- трение во множестве сопрягаемых деталей (резко изменяющееся при переходе системы из состояния покоя в состояние движения);

- температурные и упругие деформации практически всех передающих звеньев;

- износ сопрягаемых элементов в процессе эксплуатации и потеря исходной точности;

- погрешности в шаге ходового винта и накопленная погрешность по длине.

На рисунке 1.18 показана структурная схема следящего автоматизированного привода подачи токарного станка с замкнутым контуром регулирования и передачей винт-гайка.


Рисунок 1.18 - Структурная схема следящего привода подачи станка
1 − контроллер; 2 − регулятор положения; 3 − регулятор скорости; 4 − двигатель привода подачи; 5 − тахогенератор или круговой измерительный преобразователь (энкодер); 6 − шариковинтовая пара; 7 - салазки; 9 − соответственно линейный измерительный преобразователь (энкодер)

Поскольку эти недостатки определяют основные качественные характеристики приводов (точность и равномерность хода РО, величину мертвого хода при реверсе, допустимые ускорения и скорости РО), конструкторская мысль станкостроителей давно пытается как-то уменьшить их влияние на работу приводов и оборудования в целом. Например, в соединении ходового винта с гайкой для уменьшения трения уже давно используют дорогое и сложное шариковинтовое соединение; для ликвидации зазоров в соединение винта с гайкой вводятся специальные устройства натяга соединения; ходовые винты особо точных станков изготавливают по классу эталонных; погрешности шага винтов пытаются скомпенсировать системами компенсаторов; в борьбе с температурными деформациями создаются изощрённые системы охлаждения и т.д.

Современным решением проблем является использование в качестве приводов подач станков линейные двигатели.

Рисунок 1.18- Электромагнитная система линейного двигателя

Такая система состоит из металлического сердечника-магнита и статорной обмотки. . Третий обязательный элемент – оптическая или другая измерительная линейка с высокой дискретностью (0,1 мкм). Без нее система управления станка не может определить текущие координаты. При подаче тока определенной полярности в обмотку сердечник сместится в ту или иную сторону, причем практически мгновенно. Изменение полярности сигнала на обмотку приведет к обратному ходу сердечника. Как видим, от источника энергии к РО нет никаких промежуточных элементов, передача энергии осуществляется через воздушный зазор, ничего не надо вращать, сразу возможно осуществление главной задачи - продольного движения РО. На рассмотренном принципе уже десятилетия работают все элементы электроавтоматики, системы электротормозов, системы защиты, специальное оборудование ударного типа и т.д. В таблице 1.2 показан сравнительный анализ характеристик традиционных и линейных приводов.

Выпуск станков (пока в основном электроискровых (электроэрозионных)) с принципиально новыми линейными двигателями, в которых решены все проблемы по обеспечению равномерным движением РО станков со сверхвысокой точностью, с большим диапазоном регулирования скорости, с громадными ускорениями, мгновенным реверсом, с простотой обслуживания и наладки и др. ограничен малой мощностью двигателей и их высокой ценой.



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Анализ приводов и систем числового управления станков | Датчики обратной связи приводов мехатронных модулей


Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.

Генерация страницы за: 0.004 сек.