Електро, гідро, пневмопривід механізмів, Лекції та приклади вирішення задач механіки.
Механізм - це система, призначена для перетворення руху одних твердих тіл на необхідні рухи інших твердих тіл. Якщо у перетворенні руху, крім твердих тіл, беруть участь рідкі або газоподібні тіла, то механізм називається відповідногідравлічнимабопневматичним.
Серед гідравлічних механізмів найбільшого поширення маєгідравлічний привід (гідропривід). Приводом машин і механізмів називається система взаємопов'язаних пристроїв для руху одного або декількох твердих тіл, що входять до складу машини або механізму. Основними типами приводів є: електропривод, гідропривод та пневмопривід.
Гідравлічний привід
До складу гідроприводу входять гідронасос та гідродвигун. Гідронасосом називається пристрій для перетворення механічної енергії твердого тіла на механічну енергію рідини.
Гідродвигун – це пристрій, призначений для перетворення механічної енергії рідини на механічну енергію твердого тіла. Часто один і той самий пристрій може виконувати як функцію насоса, так і функцію двигуна.
На малюнку 33 показано схему типового гідроприводу (часто застосовуваного в машинах-автоматах). Гідродвигун 1 (звичайно званий гідроциліндром) виконаний у вигляді поршня, що переміщається в циліндрі під дією стиснутої рідини.
Насос 2 може бути будь-якого виду. Для зміни руху поршня гідроциліндра служить розподільник 3. У положенні розподільника, вказаному на схемі, рідина надходить у ліву порожнину гідроциліндра і поршень йде праворуч (робочий хід). При переміщенні рухомої частини розподільника вліво рідина від насоса йде праву порожнину гідроциліндра і поршень йде вліво.Переміщення рухомої частини розподільника досягається шляхом змінного включення двох електромагнітів 6.
Гальмівний пристрій 4 при робочому ході включено до зливальної лінії. Воно виконано у вигляді регульованого дроселя - пристрою, в якому переміщення рухомої частини викликає зменшення площі перерізу для проходу рідини (прохідного перерізу). При зменшенні площі прохідного перерізу збільшується тиск у зливній порожнині гідроциліндра і відбувається гальмування. Переливний клапан 5 служить для зливу в бак частини рідини, що подається насосом при зменшенні швидкості поршня. Пружина клапана підібрана так, що він відкривається після досягнення певного тиску.
Гідродвигун 1 в схемі, що розглядається, називається об'ємним, т.к. перетворення енергії рідини на механічну енергію поршня відбувається при періодичній зміні обсягу його робочих порожнин. Відповідно, і весь гідропривід називається об'ємним. Цей гідропривід можна назвати також гідравлічним механізмом, призначеним для перетворення обертального руху валу насоса прямолінійний поступальний рух поршня.
Як і механізмі, що складається тільки з твердих тіл, рівняння руху гідравлічного механізму є диференціальне рівняння другого порядку, з якого знаходиться залежність узагальненої координати механізму від часу. Відмінність полягає лише в тому, що до нього входять параметри, що залежать від тиску рідини у різних частинах механізму.
Для об'ємного гідроприводу, показаного на малюнку 33, рівняння руху (при постійній наведеній масі) має вигляд:
деmпр- наведена маса рухомих частин насоса,РД- наведена рушійна сила,РС- наведена сила опору.
Тиск p1 залежить від тиску на виходіз насоса та втрат тиску в напірній лінії. Тиск р2 залежить від втрат тиску зливної лінії і втрат тиску в гальмівному пристрої. У наведених формулах А1 – площа поршня; АШ – площа штока.
Пневматичний привід
Пневмопривід зазвичай за своїм пристроєм аналогічний гідроприводу, тільки насос замінюється джерелом стисненого повітря, а замість зливної лінії та зливного бака вводиться лінія, що з'єднує неробочу порожнину циліндра з атмосферою.
Для вирішення завдань динаміки механізмів з пневмоприводом необхідно знати рівняння масової витрати газу при закінченні газу з ємності, де підтримується постійний тиск, та при русі газу трубопроводом з урахуванням місцевих опорів.
Тут визначається масовий витрата газу на відміну завдань динаміки гідроприводу, де прийнято визначати об'ємний витрата рідини. Ця різниця пов'язана з тим, що обсяг газу суттєво залежить від тиску та температури.
Електричний привід
Електроприводявляє собою електромеханічну систему, що складається з електродвигуна та механічної частини у вигляді одного або декількох типів механізмів для перетворення обертання ротора в необхідний рух виконавчого механізму. Електропривод може використовуватися, у тому числі, і для приведення в дію насоса гідроприводу або компресора у пневмоприводі.
Для дослідження динаміки електромеханічної системи застосовують рівняння Лагранжа-Максвелла, які мають форму рівнянь Лагранжа другого роду і дозволяють автоматично отримувати як рівняння руху механічної частини системи, а й пов'язані з ними рівняння електричної частини.
Ці питання зазвичай докладно вивчаються в університетських курсах теорії механізмів та машин і в даному короткому курсі нерозглядаються.