Приводом называется совокупность двигателя и кинематической цепи, подсоединенных к рабочему органу машины.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

В современных деревообрабатывающих станках применяется электродвигательный, гидравлический и пневматический привод. Выбор того или иного привода зависит от многих факторов, таких как назначения механизма станка, наличия того или иного источника энергии, величины потребной мощности, КПД, потребности в регулировании скорости рабочего органа и др.

Электродвигательный привод

Асинхронные электродвигатели

Общие сведения. Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором находят самое широкое распространение в приводах машин. Они отличаются простотой конструкции и технического обслуживания, экономичностью и надежностью. Наряду с основным исполнением двигателей серии 4А разработаны электрические модификации этой серии: двигатели с повышенным пусковым моментом (4АР), с повышенным скольжением (4АС), с фазным ротором (4АК, 4АНК), многоскоростные (в марке указывается число полюсов, например, 4А100S8) и двигатели со встроенным тормозом.

Для приводов с большими статическими и инерционными нагрузками в момент пуска используют двигатели с повышенным пусковым моментом. В этих двигателях ротор выполнен с двойной беличьей клеткой, залитой алюминием, что обеспечивает повышение пускового момента и снижение пускового тока.

Для приводов, работающих в повторно-кратковременных режимах с частыми пусками или пульсирующей нагрузкой, применяют двигатели с повышенным скольжением. Ротор этих двигателей в отличие от основного имеет пазы уменьшенных размеров, в которые залит сплав с повышенным электрическим сопротивлением.

При тяжелых условиях пуска, когда мощность питающей сети мала для обеспечения пуска двигателей с короткозамкнутым ротором, а также при необходимости плавного регулирования частоты вращения применяются двигатели с фазной обмоткой ротора, контактными кольцами и пусковым реостатом.

Если асинхронный двигатель имеет р пар полюсов и подключен к питающей сети с частотой f₁, то синхронная частота вращающегося магнитного поля n_о может быть рассчитана по формуле [16]

. (15)

При работе ротор двигателя преодолевает сопротивление и вращается медленнее с частотою n₁. Скольжение двигателя

. (16)

Из выражений (15) и (16) следует:

. (17)

Регулирование частоты вращения двигателя. Из формулы (17) следует, что частоту вращения асинхронного двигателя можно регулировать путем изменения скольжения, числа пар полюсов или частоты тока питающей сети.

Меняя величину сопротивления ротора, можно изменить величину критического скольжения. При этом изменится частота вращения двигателя. Этот метод регулирования частоты вращения двигателя применяется в приводах деревообрабатывающих машин, работающих в повторно-кратковремен-ном режиме, когда двигатель часто включается и выключается.

Частоту вращения двигателя можно регулировать изменением числа пар полюсов. Это достигается переключением обмоток статора по схемам: звезда – двойная звезда; треугольник – двойная звезда. Такой способ регулирования отличается простотой, экономичностью. При этом частота вращения двигателя изменяется только ступенчато. По этому принципу работают многоскоростные двигатели.

Частоту вращения можно регулировать также изменением частоты тока питающей сети. При частоте тока 300 с^-1 частота вращения двигателя достигает 18000 мин^-1. Реализация такого способа требует применения асинхронного преобразователя частоты, что делает привод громоздким с низкими энергетическими показателями. Метод получит дальнейшее развитие с применением преобразователей частоты на базе транзисторной техники.

Основы динамики привода

При пуске, останове или переходе на новый режим работы элементы кинематической цепи деревообрабатывающей машины работают с переменной скоростью. Изменение скорости элементов отражается на их кинетической энергии и вызывает изменение мощности на валу двигателя. При этом на элементы привода действуют инерционные силы, которые необходимо учитывать при расчете мощности двигателя.

Движущие силы, действующие со стороны двигателя, складываются из сил полезных и вредных сопротивлений, а также сил инерции. При этом работу двигателя можно записать так:

А = А_с + А_и, (18)

где А_с – работа всех сил сопротивления рабочего органа;

А_и – работа сил инерции.

Известно, что кинетическая энергия вращающегося тела равна, Дж

Т =0, 5Jw, (19)

где J – момент инерции вращающегося тела, кг× м²;

w – угловая скорость вращения тела, с^-1.

, (20)

где m – масса тела, кг;

r – радиус вращения, м.

Работа сил инерции может быть представлена как разность кинетических энергий всех звеньек кинематичкской цепи при изменении их угловой скорости от w₁ до w₂:

. (21)

Для звеньев с прямолинейным движением при изменении их скорости от V₁ до V₂ м/с

. (22)

В момент пуска машины w₁ и V₁ обычно равны нолю. Тогда для кинематической цепи, имеющей звенья с вращательным и поступательным движением, изменение кинематической энергии можно записать так:

. (23)

Динамическую мощность системы с постоянным моментом инерции вращающихся тел и массой, прямолинейно движущихся тел, можно выразить дифференциальным уравнением

. (24)