Общая структура приводов вращательного движения
Блок-схемы приводов. Привод, в большинстве случаев, складывается из двигателя вращательного перемещения и той либо другой механической передачи. В зависимости от сочетания разных механических передач и видов двигателей привод снабжает или ступенчатое, или бесступенчатое изменение чисел оборотов. Бесступенчатое изменение чисел оборотов возможно получено или посредством электропривода либо гидропривода, или посредством механической бесступенчатой передачи, именуемой вариатором.
Ступенчатое изменение чисел оборотов возможно получено посредством механической передачи, именуемой коробкой скоростей в приводах главного перемещения и коробкой подач в приводах подачи, или посредством электропривода.
При ступенчатом трансформации чисел оборотов привод характеризуется числом ступеней. Чем больше число ступеней для заданного диапазона, тем меньше будет отличие между настроенной скоростью резания и расчетной и тем меньше будут утраты времени, вызванные понижением скорости резания. Но повышению числа ступеней ставит пределы усложнение конструкции привода.
Во многих случаях для получения требующегося диапазона приходится сочетать в приводах разные способы трансформации чисел оборотов.
Самый распространенной формой есть привод с односкорост-ным механической передачей и асинхронным электродвигателем для ступенчатого трансформации чисел оборотов. Таковой привод владеет твёрдой чёртом, поскольку асинхронный электродвигатель только незначительно изменяет собственный число оборотов под нагрузкой и снабжает постоянство мощности во всем диапазоне скоростей.
Рис. 1. Блок-схема привода вращательного перемещения.
При применении многоскоростиого асинхронного электродвигателя механическая передача для ступенчатого трансформации чисел оборотов возможно существенно упрощена при сохранении того же общего количества ступеней. Необходимо заметить, что с трансформацией числа оборотов электродвигателя мощность привода изменяется.
В большинстве случаев используются двух- либо трехскоростные асинхронные электродвигатели.
Рис. 2. Варианты блок-схем приводов вращательного перемещения.
Приводы с асинхронными электродвигателями отличаются относительно высоким к. п. д.
Для бесступенчатого трансформации чисел оборотов в приводах с односко-ростным асинхронным электродвигателем возможно использована механическая бесступенчатая передача. Механические бесступенчатые передачи имеют относительно узкий диапазон трансформации чисел оборотов. Для расширения диапазона последовательно с бесступенчатой передачей включается передача для ступенчатого трансформации чисел оборотов.
В каждого промежутка чисел оборотов, устанавливаемых посредством передачи, возможно взять любую скорость посредством бесступенчатой передачи. Так, во всем диапазоне достигается бесступенчатое изменение чисел оборотов.
Вероятен вариант сочетания многоскоростного асинхронного электродвигателя с бесступенчатой механической передачей, кроме этого снабжающий бесступенчатое изменение чисел оборотов во всем диапазоне.
Не обращая внимания на много конструкций механических бесступенчатых передач данный способ трансформации чисел оборотов не взял большого распространения.
Диапазон трансформации чисел оборотов посредством механических бесступенчатых передач находится в пределах 4—12 и только у отдельных конструкций достигает. Мощность, передаваемая бесступенчатыми вариаторами, для большинства конструкций ограничена 2—4 кет, не смотря на то, что отдельные конструкции разрешают передавать мощность более чем 20 кет.
Мощность, передаваемая механическими бесступенчатыми вариаторами, зависит от настроенного числа оборотов. В большинстве случаев с уменьшением числа оборотов передаваемая мощность понижается. самые удачные конструкции вариаторов владеют относительно твёрдой чёртом.
Механические вариаторы используются по большей части на станках средних размеров: токарных, сверлильных, координатнорасточных, в приводах передних бабок кругло- и резьбошлифовальных станков. На токарных станках в основном употребляется вариант привода, представленный на рис. 2, б, на вторых станках, где требуется меньший диапазон трансформации чисел оборотов, необходимость в ступенчатой передаче5отпадает.
Еще меньшим распространением пользуется вариант с гидравлической бесступенчатой передачей, представленный на рис. 2. Привод включает асинхронный электродвигатель, регулируемый насос, что подает масло в регулируемый гидродвигатель, и механическую ступенчатую передачу.
Изменение числа оборотов в 60 секунд осуществляется трансформацией пропускной способности и производительности насоса гидродвигателя. Конструкции гидроприводов вращательного перемещения очень многообразны. Диапазон трансформации чисел оборотов достигает 30—50.
В первой части диапазрна изменение чисел оборотов осуществляется трансформацией производительности насоса, наряду с этим привод развивает постоянный крутящий момент, а мощность возрастает. Во второй части диапазона изменение чисел оборотов осуществляется посредством гидродвигателя, наряду с этим мощность остается постоянной, а момент падает. К. п. д. привода зависит от установленного числа оборотов и с увеличением числа оборотов падает.
Жесткость чёрта удовлетворяет условиям работы как в приводах главного рабочего движения, так и подачи.
Гидропривод отличается большой сложностью конструкции и относительно громадными габаритами. Не обращая внимания на то что первые модели станков с гидроприводом вращательного перемещения показались более тридцати лет тому назад, данный вид привода до сих пор не отыскал широкого применения. Но технологии и конструкции дальнейшее совершенствование гидроприводов их производства может создать более благоприятные условия для внедрения в эксплуатацию гидроприводов вращательного перемещения.
Сейчас начинают приобретать распространение гидроприводы вращательного перемещения с дроссельным бесступенчатым регулированием, каковые применяются в механизмах подач, в следящих совокупностях, в зажимных устройствах.
Гидропривод складывается из нерегулируемого насоса и нерегулируемого гидродвигателя. К гидродвигателю масло поступает через регулируемое гидравлическое сопротивление 3. В зависимости от настроенной величины сопротивления к гидродвигателю поступает в единицу времени большее либо меньшее количество масла, что ведет к трансформации числа оборотов гидродвигателя. Избыток масла, подаваемого насосом, сливается через клапан 2 в бак.
Гидропривод этого типа имеет широкий диапазон трансформации чисел оборотов, достигающий 70—100 и более. При применении соответствующей аппаратуры черта привода есть достаточно твёрдой. К. п. д. привода при малых скоростях низкий.
Привод отличается относительно несложной конструкцией, что формирует благоприятные возможности для его распространения в станках, в особенности в совокупностях автоматического управления.
При применении в приводах электродвигателей с бесступенчатым трансформацией чисел оборотов структура привода зависит от диапазона трансформации чисел оборотов двигателя. При маленьком диапазоне привод включает не считая электродвигателя кроме этого механическую ступенчато-регулируемую передачу. При большем диапазоне трансформации чисел оборотов электродвигателя вращение от электродвигателя передается через постоянную механическую передачу.
Блок-схемы электроприводов для бесступенчатого трансформации чисел оборотов. Совокупности бесступенчатого трансформации чисел оборотов электродвигателя очень многообразны. Данный вопрос детально рассматривается в курсе электрооборудования станков.
Мы остановимся лишь на некоторых принципиальных блок-схемах.
В приводах станков для бесступенчатого трансформации скорости по большей части употребляются электродвигатели постоянного тока.. Самый простое ответ получается при применении электродвигателя постоянного тока, питающегося от соответствующей заводской сети. Изменение числа оборотов достигается трансформацией напряжения в обмотках возбуждения. Диапазон трансформации чисел оборотов равен, у особых конструкций он достигает 6—8.
Отечественные фирмы в большинстве случаев не располагают сетью постоянного тока, исходя из этого данное ответ применяется. При отсутствии сети постоянного тока электропривод включает кроме этого личный источник питания.
Одним из характерных вариантов есть совокупность генератор — двигатель. Аккуратный электродвигатель 6 приобретает питание от генератора, что приводится во вращение асинхронным электродвигателем. Изменение числа оборотов электродвигателя осуществляется трансформацией напряжения в цепи якоря либо тока в обмотке возбуждения. Для трансформации напряжения в цепи якоря изменяется ток в обмотке возбуждения генератора.
Для питания обмоток возбуждения употребляется или особый генератор (возбудитель), приобретающий вращение от того же асинхронного электродвигателя, или выпрямитель, питающийся от сети. Для поддержания стабильности работы электропривода генератор может иметь последовательность дополнительных обмоток, приобретающих питание от тех либо иных элементов совокупности, реагирующих на отклонение совокупности от заданного режима работы.
Изменение напряжения на дополнительных обмотках поддерживает постоянство заданного режима. В частности для поддержания постоянства заданного числа оборотов употребляется тахогенератор, который связан с аккуратным электродвигателем. При трансформации числа оборотов электродвигателя 6 изменяется напряжение, подаваемое тахогенератором в обмотки возбуждения генератора.
Дополнительные обмотки смогут быть кроме этого использованы для управления приводом в ходе разгона, торможения и т. п.
Совокупность генератор — двигатель в большинстве случаев имеет диапазон трансформации скорости 10—40. В той части диапазона, в которой изменение скорости достигается трансформацией напряжения в цепи якоря, совокупность снабжает получение постоянного момента; во второй части диапазона, в которой изменение числа оборотов достигается трансформацией тока возбуждения, совокупность трудится с постоянной мощностью.
Совокупность имеет относительно низкий к. п. д. порядка 0,6—0,7. Цена совокупности в 7—8 раз превышает цена асинхронного электродвигателя той же мощности.
При применении в совокупности генератор — двигатель электромашинного усилителя диапазон трансформации скорости возможно существенно расширен. В практике станкостроения используются электроприводы с электромашинным усилителем с диапазоном трансформации скоростей до 2000.
На схеме, представленной на рис. 3, б, асинхронный электродвигатель приводит во вращение электромашинный усилитель (ЭМУ), воображающий собой генератор особой конструкции, от которого питается аккуратный электродвигатель постоянного тока. Электромашинный усилитель не считая основной обмотки возбуждения имеет последовательность дополнительных обмоток для стабилизации управления работы и режима системы.
Изменение числа оборотов достигается трансформацией напряжения в цепи тока и якоря возбуждения в обмотке.
Рис. 3. Блок-схемы электроприводов.
На схеме, представленной на рис. 3, б, асинхронный электродвигатель приводит во вращение генератор, питающий аккуратный электродвигатель. Электромашинный усилитель, приобретающий вращение от электродвигателя, употребляется для питания обмоток возбуждения генератора.
В этом случае мощность электромашинного усилителя возможно небольшой.
Преимуществом приводов с электромашинными усилителями есть широкий диапазон трансформации чисел оборотов и возможность управления режимом работы, недочётом — большая цена, относительно низкий к. п. д.
Совокупность генератор — двигатель в той либо другой форме находит преимущественное использование на тяжелых станках: токарных, карусельных, про-дольнострогальных. На продольнострогальных станках, где требующийся диапазон относительно мал и в большинстве случаев не превышает 15, употребляется схема, представленная на рис. 2, з; в других случаях большее распространение имеет схема представленная на рис. 2, ж, поскольку применение схемы, представленной на рис.
2, з, ведет к большому повышению мощности электродвигателя посравнению с требующейся.
Совокупность генератор —двигатель с электромашинным усилителем при широком диапазоне трансформации чисел оборотов используется в приводах подач некоторых станков, в частности расточных, где требуется широкий диапазон минутных подач при свободном приводе подач.
Сейчас начинают приобретать распространение приводы с электродвигателем постоянного тока и магнитным усилителем. Магнитный усилитель разрешает изменять напряжение в цепи якоря электродвигателя постоянного тока. Преимуществом магнитного усилителя есть отсутствие каких-либо движущихся элементов и частей с низкой долговечностью.
Серийно производимые приводы, мощностью 0,1 до 4,0 кет, имеют диапазон трансформации чисел оборотов и к. п. д. около 0,5. Эти приводы применяются в механизмах подач разных станков: фрезерных, шлифовальных и др.
Двигатель постоянного тока может приобретать кроме этого питание от управляемого выпрямителя, в котором для питания цепи якоря употребляются тиратроны. Приводы этого типа стали называться ионных. К их числу относится привод ЭЛИР, созданный ЭНИМС.
Диапазон регулирования достигает 100—120. К. п. д. ионных приводов относительно низкий. К числу недочётов относится кроме этого ограниченный срок работы.
Для бесступенчатого трансформации скорости возможно кроме этого использована электромагнитная муфта скольжения, передающая вращение от односкоростного электродвигателя к механической ступенчатой передаче. Изменение числа оборотов достигается трансформацией тока возбуждения муфты. Диапазон трансформации находится в пределах 5—8.
Достаточно твёрдая черта возможно взята лишь при наличии дополнительных стабилизирующих элементов в схеме. К. п. д. привода низкий. Эта совокупность привода не отыскала большого распространения в станках, поскольку она уступает вторым совокупностям электрического трансформации чисел оборотов.
Импульсные приводы. При рассмотрении типов приводов нужно кроме этого упомянуть об импульсных приводах. При импульсных приводах ведущий вал привода иногда, в необходимый момент поворачивается на определенный угол. В качестве импульсных приводов активно применяются разные храповые механизмы, каковые используются для периодической подачи рабочих органов станков. Конструктивные формы таких механизмов очень многообразны.
Величина подачи изменяется методом трансформации угла поворота ведущего вала.
К числу импульсных приводов смогут быть кроме этого отнесены шаговые электродвигатели. При получении импульса тока ротор шагового электродвигателя поворачивается на маленький угол, к примеру на 1 : 108 часть окружности. Наряду с этим поворот осуществляется с высокой точностью.
Скорость перемещения определяется частотой поступления импульсов. Так как кроме того при малых скоростях импульсы поступают с высокой частотой, то перемещение фактически есть постоянным.
Шаговые двигатели приобретают распространение в станках с цифровым программным управлением для правильных установочных и рабочих перемещений и для обработки контурно- и пространственносЛожных поверхностей. частота и Число импульсов задаются программой.
Сообщение электродвигателя с механическими передачами привода. Ведущий вал механической передачи может приобретать перемещение от электродвигателя или через ременную, или через зубчатую передачи, или ведущий вал возможно конкретно связан с электродвигателем.
Рис. 4. Схемы передач от электродвигателя к ведущему валу привода.
При ременной передаче электродвигатель возможно размещен как в нижней части станка, что содействует уменьшению вибраций, так и в близи от рабочего органа. Натяжение ременной передачи осуществляется простыми способами: перемещением электродвигателя на салазках, посредством натяжных роликов и качающейся плиты, на которой устанавливается электродвигатель.
Последний вариант благодаря простоте и компактности конструкции, и удобству натяжения находит большое использование в станках. Электродвигатель устанавливается на плите, которая может поворачиваться относительно оси, закрепленной в отверстиях двух стоек. Натяжение ремня осуществляется поворотом плиты посредством гаек шарнирного болта, входящего в прорезь плиты.
Для уменьшения деформаций ведущего вала последний во многих случаях разгружают от упрочнений натяжения ременной передачи. Ведомый шкив монтируется на подшипниках на втулке, прикрепленной к корпусу, которая и принимает натяжение ременной передачи. Вращение от шкива передается валу через фланец.
При зубчатой передаче ведущая шестерня закрепляется конкретно на финише вала электродвигателя. Недочётом для того чтобы варианта есть вероятная перегрузка подшипника электродвигателя при малом диаметре шестерни.
При ярком соединении вала электродвигателя с ведущим валом механической передачи вероятно использование разных муфт. Несложным способом соединения есть применение в качестве соединительной муфты финиша ведущего вала, в отверстие которого входит вал электродвигателя. Некоторым недочётом аналогичного соединения есть трудоемкость обеспечения строгой соосности валов, нужной в этом случае.
Рис. 5. Конструктивное оформление элементов передач от электродвигателя к ведущему валу привода.
Один из очень компактных вариантов соединительной муфты, что находит распространение в станках, представлен на рис. 5, г. На полом финише ведущего вала закреплен диск с пальцами, каковые через упругие втулки связаны с диском, закрепленным на валу электродвигателя.
При ярком соединении вала электродвигателя с ведущим валом механической передачи как правило употребляются фланцевые электродвигатели, а в некоторых конструкциях — электродвигатели, встроенные в корпус соответствующего узла станка.
