Основные понятия и определения в электроприводе. Механическая часть силового канала электропривода. Физические процессы в электроприводе с машинами постоянного тока, страница 9

звено электропривода

Механическая часть электропривода, как отмечалось ранее, состоит из нескольких звеньев и может представлять собой сложную кинематическую цепь с большим числом движущихся элементов.

Допустим, что механическая часть состоит из абсолютно жестких, недеформируемых элементов и не содержит воздушных зазоров. При этом движение одного элемента дает полную информацию о движении всех остальных элементов, т.е. функциональные зависимости, соответствующие законам движения всех звеньев кинематической цепи привода, пропорциональны друг другу, и от движения одного элемента можно перейти по заранее известной взаимосвязи между координатами к движению любого другого элемента. Таким образом, движение электропривода можно рассматривать на каком-либо одном механическом элементе, к которому приведены все внешние моменты или силы, а также все инерционные массы механических звеньев. Обычно за такой элемент принимают вал двигателя.

Приведение моментов сопротивления от одной оси вращения к другой может быть произведено на основании энергетического баланса системы. При этом потери мощности в промежуточных передачах учитываются введением в расчеты соответствующего КПД  (). Обозначим через  угловую скорость вала двигателя, а  – угловую скорость вала производственного механизма. На основании равенства мощностей получим:

, откуда

                                   ,                                                (2.1)

где  – момент сопротивления производственного механизма, ;  – тот же момент сопротивления, приведенный к скорости вала двигателя, ;  – передаточное число.

Приведение сил сопротивления производится аналогично приведению моментов. Если скорость поступательного движения ,  а угловая скорость вала двигателя , то

, где  – сила сопротивления производственного механизма, Н.

Отсюда приведенный к скорости вала двигателя момент сопротивления равен:

                                      .                                               (2.2)

В случае приведения вращательного движения к поступательному приведенное усилие к рабочему органу механизма определится как

                                      .                                               (2.3)

Приведение инерционных масс и моментов инерции механических звеньев к валу двигателя заключается в том, что эти массы и моменты инерции заменяются одним эквивалентным моментом инерции  (J_Σ)  на валу двигателя. При этом условием приведения является равенство кинетической энергии, определяемой эквивалентным моментом инерции, сумме кинетических энергий всех движущиеся элементов механической части привода, т.е.

Отсюда

                                           (2.4)

где: J_дв – момент инерции ротора двигателя, кгּм²;     -момент инерции i-го вращающегося элемента, кгּм²; –  масса  i-го   поступательно движущегося элемента, кг;

 –  передаточное отношение редукторов от вала двигателя до i-го вращающегося элемента;  – радиус приведения поступательно движущегося j-го элемента к валу двигателя, м.

Эквивалентный момент инерции (J_Σ )называют результирующим или суммарным приведенным моментом инерции электропривода. Примерами вращающихся элементов в механической части привода могут служить, кроме роторов двигателей, соединительные муфты, тормозные шкивы, барабаны, поворотные платформы экскаваторов и кранов. К поступательно движущимся элементам относятся мосты, тележки и поднимаемые грузы кранов; клети, скипы подъемников; грузы конвейеров; ползун кривошипно-шатунного механизма и т.п.

Из формулы (2.4) следует, что в общем случае сложная в кинематическом отношении механическая часть электропривода может быть заменена некоторым эквивалентным или приведенным механическим звеном, показанным (рис. 2.3). Это звено представляет собой твердое тело, вращающееся вокруг своей осевой линии со скоростью двигателя, которое обладает моментом инерции (J_Σ)и находится под воздействием момента двигателя  (М) и статического момента ().

Полученная простая модель механической части электропривода в виде