Понятие объекта регулирования в СС. Характеристика моментов, действующих на объект регулирования, страница 3

J_м - собственный момент инерции механизма, кг∙м∙сек²;

J_д - собственный момент инерции двигателя, кг∙м∙сек²;

Ω_м - угловая скорость нагрузки, рад/сек;

Ω_д - угловая скорость двигателя, рад/сек;

М_см - момент на валу нагрузки, кг∙м;

М_д - момент на валу двигателя, кг∙м;

η - КПД зубчатой передачи;

К_вм - коэффициент вязкого трения нагрузки, кг∙сек/рад;

К_вд - коэффициент вязкого трения двигателя, кг∙сек/рад;

Привидение статических моментов производится на основе энергетического баланса системы, т.е. равенства мощностей на валу двигателя и нагрузки с учетом потерь в редукторе (при условии, что энергия передается от двигателя к нагрузке): .

Следовательно, приведенный к валу двигателя момент нагрузки:

                                            (2.8)

, где .

Приведение моментов инерции  или маховых моментов к валу двигателя производится на основе того, что величина запаса кинетической энергии движущихся частей привода, отнесенная к одной оси, есть величина постоянная (рис. 2.3)

Рис. 2.3

Отсюда разделив левую и правую части на , получим выражение для приведенного к валу двигателя момента инерции:

                 (2.9)

где  - момент инерции редуктора.

Если отнести момент инерции двигателя к оси нагрузки, то общий момент инерции двигателя и нагрузки относительно оси нагрузки будет

                                                 (2.10)

В каталогах на электродвигатели иногда указываются маховый момент GD², где G - вес тела, D=2ρ - приведенный диаметр инерции, причем .

Тогда приведенный маховый момент будет

                                      (2.11)

Рис. 2.4

Приведение силы к оси двигателя (рис. 2.4) производится также на основе уравнения баланса мощностей , откуда приведенная к оси двигателя сила P будет выражаться приведенным моментом

                                           (2.12)

где .

Приведение масс к валу двигателя осуществляется из баланса кинетической энергии (без учета момента инерции редуктора) и имеет вид (рис. 2.3) , откуда

                                                 (2.13)

Если имеются другие вращающиеся моменты, то

                                  (2.14)

2.4.  Исполнительные устройства с электрическими двигателями

Достоинства и недостатки электроприводов. Следует отметить существующую в настоящее время в роботостроении устойчивую тенденцию создания ПР различного назначения на базе электроприводов, что обусловлено рядом преимуществ электропривода по сравнению с пневматическим и гидравлическим приводами[16]. Электропривод имеет преимущество при разработке высококачественных следящих систем, необходимых для создания универсальных ПР с позиционным и контурным программным управлением, а также для адаптивных и интеллектуальных ПР. Вследствие однотипной элементной базы электромеханические ПР проще стыкуются с другим оборудованием гибких автоматических производств, а для создания подвижных ПР применение электропривода является практически единственным решением.

За последнее десятилетие доля электромеханических ПР возросла в мире с 5 до 20%. В 1985г. доля электромеханических ПР в общем их парке в мире достигла 30%. В России к настоящему времени доля моделей электромеханических ПР составляет около 30%.

Для создания высокофункциональных ПР с  программным управлением и особенно для создания адаптивных и интеллектуальных ПР необходимо применение электроприводов, регулируемых по положению. Основным требованием к таким приводам является требование высокого быстродействия и точности обработки заданных положений и траекторий движения при условии изменения в широком диапазоне статической и динамической нагрузки. Поэтому комплектные приводы ПР должны представлять собой автономные следящие системы, автоматически корректирующие свою настройку в зависимости от параметров нагрузки. В состав этих электроприводов должны входить электродвигатель со встроенными электромагнитными тормозами и датчиками внутренней информации (скорости, перемещения, температуры и т.п.), блок управления привода и в общем случае силовая механическая передача. Электродвигатель со встроенными элементами и силовая механическая передача конструктивно входят в состав манипулятора ПР, а блоки управления приводов располагаются либо в единой стойке с устройством управления ПР, либо в отдельной стойке.