Моменты и силы, действующие в мех системе Эл

Обычно, двигатель приводит в действие производственный механизм через систему передач, отдельные элементы которой движутся с различными скоростями.

Часто в рабочих механизмах один из элементов совершает вращательное движение, другой - поступательное ( например, стол шлифовального станка, кинематическая пара ПР, подъёмник и т.д. ).

Для преобразования характера и параметров вращательного движения вала двигателя служат различные механические передачи, например, винт-гайка, реечная передача, червячная передача, рычажная передача и т.д.

Механическая часть электропривода может представлять собой сложную кинематическую цепь с большим числом движущихся элементов. Каждый из элементов реальной кинематической цепи обладает упругостью, т.е. деформируется под нагрузкой, а в соединениях элементов воздушные зазоры. Если учитывать эти факторы, то расчётная схема механической части будет представлять многомассовую механическую систему с упругими связями и зазорами, расчёт динамики которой представляет большие трудности.

Часто основные закономерности движения таких систем определяются массами и зазорами, и наименьшими жёсткостями связей системы, что позволяет свести расчётную схему механической части привода либо к трёхмассовой, либо к двухмассовой механической системе с эквивалентными упругими связями и суммарным зазором ( или без него ), приведенным к угловой скорости вала двигателя. Но и такие расчётные схемы используются в тех случаях, когда пренебрежение упругостью и зазором приведёт к большим ошибкам расчёта ( точные следящие системы металлорежущих станков, механизмов с гибкими связями, в промышленных роботах и т.д.).

В большинстве инженерных расчётах, при решении задач, не требующих высокой точности и для механических звеньев, обладающих большой жёсткостью, можно пренебречь зазорами и упругостью, приняв механические связи абсолютно жёсткими. При этом допущении движение одного элемента даёт полную информацию о движении всех элементов. Поэтому движение электропривода можно рассматривать на каком либо одном элементе. Обычно в качестве этого элемента принимают вал двигателя.

Расчётную схему механической части привода, следовательно, можно свести к одному обобщённому жёсткому механическому звену, имеющему эквивалентную массу с моментом инерции J, на которую воздействует электромагнитный момент М, и суммарный, приведенный к валу, момент сопротивления ( статический момент Мс), включающий все потери в системе, в том числе механические потери в двигателе.

При рассмотрении вращательного движения в МС привода под действием внешних моментов принято считать:

- моменты приложенные к системе со стороны двигателя, называются движущими, со стороны нагрузки - моментами сопротивления.

При расчёте привода одно из направлений движения принимают за положительные ( например, против часовой стрелки ). Момент считается положительным, когда его направление совпадает с положительным направлением вращения.

Момент сопротивления механизма, возникающий на валу рабочей машины Мс.м. состоит из двух слагаемых, соответствующих полезной работе и работе сил трения.

Полезная работа, совершаемая производственным механизмом, связана с выполнением соответствующей технологической операции. График полезной работы, может быть построен на основании аналитических расчётов или экспериментальных данных: такой график, например, для станка, работающему по циклическому закону имеет вид:

Закрашенная область графика соответствует полезной работе, не закрашенная - работе трения. При совершении полученной работы происходит деформация материала или изменяется запас потенциальной энергии тел, например, в устройстве подъёма. В некоторых звеньях или механизмах совершение полезной работы связано с незначительным превышением момента по сравнению с моментом трения, например, перемещение транспортного робота по горизонтальной поверхности и т.д.

Кроме полезной работы, энергия тратится на работу трения.

Работа трения, совершаемая в производственном механизме, учитывает обычно КПД (h) механических связей привода.

Силы трения всегда направлены против движущего момента привода.