Виды электрического привода. Структура электромеханической системы, страница 3

Механические связи и их классификация. Механические связи делятся на свободные и несвободные. Если каждая точка системы может занять любое положение в пространстве и иметь любую скорость, то такую систему называют свободной. Если на движение точек и тел наложены в пространстве ограничения, то система не свободна. Ограничения, не позволяющие точкам или телам системы занимать произвольные положения или приобретать произвольные скорости, называются связями. Связи  могут быть удерживающими и неудерживающими. Если связь аналитически записывается  уравнением, то она – удерживающая. Если связь записывается  неравенством, то она – неудерживающая.  Например, две материальные точки соединены жестким невесомым и нерастяжимым стержнем. Эта связь будет удерживающей. Если стержень заменить гибкой и нерастяжимой нитью, то связь станет неудерживающей. Если связь не зависит от времени, то она носит название стационарной. Если связь зависит от времени, т. е. параметр времени входит в уравнения, описывающие эти связи, то она носит название нестационарной. Если связи не ограничивают скорость, т. е. фиксируют только положение, то они называются голономными или геометрическими. Если связи ограничивают скорости точек механической системы, то связи называются голономными или кинематическими. Если система голономна и число независимых координат, определяющих ее положение равно S, то столько же будет независимых вариаций координат, характеризующих виртуальное перемещение системы. Обобщая высказанное, делается вывод, что совокупность связанных между собой материальных тел, в которую входят ротор или якорь электродвигателя, элементы кинематических передач, исполнительные органы и механизмы технологических машин, образуют механическую часть электромеханической системы. Подробнее остановимся на кинематической передаче. Кинематическая передача изменяет количественные параметры механической энергии, а также характер движения исполнительных органов, т.е. преобразует поступательное движение во вращательное и наоборот. Кинематические передачи делятся на два класса: линейные и нелинейные. В линейных передачах соотношения между параметрами механической энергии ее источника (электродвигателя) и механизма (рабочей машины) остаются неизменными и обусловлены конструкцией передачи. В нелинейных передачах соотношения между параметрами механической энергии ее источника и механизма являются функцией какого-нибудь параметра движения, например, угла поворота, или времени.

По конструктивному исполнению кинематические передачи делятся на редукторы, ременные и клиноременные передачи, барабан-тросс, шкиф-канат, винт-гайка, зубчатое колесо-рейка, шарнирные передачи типа кривошипно-ползунного и кулисного характера.

Редукторы — это зубчатые передачи, которые находятся в едином корпусе. Они могут быть одноступенчатыми, двухступенчатыми, n-ступенчатыми. Одно из изображений редуктора на рис. 1:

Рис. 1

По принципу действия редукторы подразделяются на обычные и планетарные. При передаче механической энергии от ее источника к технологической машине и обратно существуют в кинематических передачах потери этой механической энергии. Потери оцениваются КПД редуктора (ŋ_мех), значение которого зависит от количества передаваемой механической энергии. Редуктор кроме этого характеризуется передаточным числом

где ω₁ — скорость входного вала, ω₂ —  скорость выходного вала,

Для многоступенчатого редуктора  передаточное число равно произведению передаточных чисел отдельных ступеней     .

Ременная, клиноременная или цепная передачи представлена на рис. 2.

Рис. 2

Передаточное число такого вида кинематической передачи:

, где D₁ (Z₁) — диаметр входного шкива (число зубьев звездочки), — диаметр выходного шкива (число зубьев звездочки) D₂ (Z₂).

Кинематическими звеньями, преобразующими вращательное движение в поступательное  и наоборот, являются  колесо-рейка, барабан-трос, шкив-канат и т. п. Некоторые из них представлены на рис. 3.