Мехатронные модули движения

Сентябрь 14, 2022

Главная
Алгебра
Мехатронные модули движения

Содержание

2. Моторы-редукторы Моторы - редукторы являются исторически первыми по принципу своего построения мехатронными модулями, которые стали серийно
3. По сравнению с традиционным соединением двигателя и редуктора через муфту моторы- редукторы обладают целым рядом существенных
4. Конструктивное исполнение модуля определяется типами используемых редуктора и электродвигателя. В зависимости от технических требований задачи применяются
6. Мехатронные модули вращательного движения на базе высокомоментных двигателей
7. Следующим шагом в развитии приводной техники стало появление высокомоментных двигателей вращательного движения, применение которых позволило вообще
8. Высокомоментными называются двигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов и электронной коммутацией обмоток, которые допускают
9. Основные преимущества ВМД определяются отсутствием в приводе редуктора: - снижение материалоемкости, компактность и модульность конструкции; -
10. Основные преимущества вентильных двигателей по сравнению с коллекторными: - высокая надежность, большой срок службы, минимальные затраты
11. По сравнению с синхронными двигателями вентильные ВМД позволяют регулировать скорость вращения с помощью обратной связи, частота
12. В состав современных мехатронных модулей движения на основе ВМД обязательно входят также датчики обратной связи и
13. Мехатронные модули линейного движения Мехатронный подход к построению модулей вращательного движения на базе высокомоментных двигателей получил
15. Традиционные электроприводы линейных перемещений включают в себя двигатель вращательного движения и механическую передачу для преобразования вращения
16. Основные преимущества модулей на базе ЛВМД по сравнению с традиционными линейными приводами: - повышение в несколько
17. Вместе с тем имеется ряд проблем при проектировании и внедрении ЛВМД: более высокая стоимость, необходимость использования
18. Мехатронные модули типа "двигатель - рабочий орган" Важным этапом развития мехатронных модулей движения стали разработки модулей
19. Модули типа "двигатель - рабочий орган" нашли широкое распространение также в электроприводах различных самоходных средств (электровелосипедов
22. Скачать презентацию

Слайд 2

Моторы-редукторы
Моторы - редукторы являются исторически первыми по принципу своего построения мехатронными

модулями, которые стали серийно выпускаться и нашли очень широкое применение в приводах различных машин и механизмов. Мотор-редуктор представляет собой компактный конструктивный модуль, объединяющий электродвигатель и редуктор.

Слайд 3

По сравнению с традиционным соединением двигателя и редуктора через муфту моторы-

редукторы обладают целым рядом существенных преимуществ:
- сокращение габаритных размеров ;
- снижение стоимости за счет сокращения количества присоединительных деталей, уменьшения затрат на установку, наладку и запуск изделия;
- улучшенные эксплуатационные свойства (пыле- и влагозащищенность, минимальный уровень вибраций, безопасность и надежность работы в неблагоприятных производственных условиях).

Слайд 4

Конструктивное исполнение модуля определяется типами используемых редуктора и электродвигателя. В зависимости

от технических требований задачи применяются цилиндрические, насадные, конические, червячные и другие виды редукторов. В качестве электродвигателей наиболее часто используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и регулируемыми преобразователями частоты вращения, однофазные двигатели и двигатели постоянного тока.

Слайд 5

Слайд 6

Мехатронные модули вращательного движения на базе высокомоментных двигателей

Слайд 7

Следующим шагом в развитии приводной техники стало появление высокомоментных двигателей вращательного

движения, применение которых позволило вообще исключить механический редуктор из состава электроприводов постоянного тока, работающих на низких скоростях.

Слайд 8

Высокомоментными называются двигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов и

электронной коммутацией обмоток, которые допускают многократную перегрузку по моменту.
Для определения положения полюсов на роторе вентильного ВМД устанавливают дополнительные технические средства (например, датчики Холла, индуктивные и фотоэлектрические датчики).
Обычно высокомоментные двигатели (ВМД) устойчиво работают на частотах вращения 0.1-1 1/мин, которые типичны для металлорежущих станов и промышленных роботов.

Слайд 9

Основные преимущества ВМД определяются отсутствием в приводе редуктора:
- снижение материалоемкости, компактность

и модульность конструкции;
- повышенные точностные характеристики привода благодаря отсутствию зазоров;
- исключение трения в механической трансмиссии позволяет существенно уменьшить погрешности позиционирования и нелинейные динамические эффекты на ползучих скоростях;
- повышение резонансной частоты.

Слайд 10

Основные преимущества вентильных двигателей по сравнению с коллекторными:
- высокая надежность, большой

срок службы, минимальные затраты на обслуживание ( вследствие исключения искрения и износа щеток);
- улучшенные тепловые характеристики (так как тепло рассеивается на обмотках статора, а на роторе тепловыделяющие элементы отсутствуют), отсюда возможность использования проводов малого сечения;
- высокое быстродействие за счет высокого соотношения развиваемый момент/ момент инерции ротора;
- большая перегрузочная способность по моменту (типично Мщах/Мно,, = 8 ) в широком диапазоне регулирования скорости;
- близкие к линейным механические и регулировочные характеристики.

Слайд 11

По сравнению с синхронными двигателями вентильные ВМД позволяют регулировать скорость вращения

с помощью обратной связи, частота вращения не зависит от напряжения питания, нет проблемы выпадения из синхронизма.
Основной недостаток вентильных двигателей - наличие дорогостоящих магнитов и блока управления коммутацией обмоток, отсюда пониженный показатель мощность/цена и повышенные габариты. В современных модификациях эта проблема решается путем построения этих блоков на базе относительно дешевых интегральных микросхем.

Слайд 12

В состав современных мехатронных модулей движения на основе ВМД обязательно входят

также датчики обратной связи и иногда управляемые тормоза, что позволяет отнести такие ММД ко второму поколению. В качестве датчиков наиболее часто применяются фотоимпульсные датчики (инкодеры), тахогенераторы, резольверы и кодовые датчики положения. Принципиально важно, что модуль "двигатель-датчик" имеет единый вал, что позволяет сочетать высокие технические параметры и низкую стоимость.
Также модули данного типа могут применяться в нетрадиционных транспортных средствах: электромобилях, электровелосипедах, инвалидных колясках и т.п.

Слайд 13

Мехатронные модули линейного движения
Мехатронный подход к построению модулей вращательного движения на

базе высокомоментных двигателей получил в последние годы свое развитие и в модулях линейного перемещения. Цель проектирования аналогична - исключить механическую передачу из состава ММД.
Мехатронные модули движения на основе линейных высокомоментных двигателей (ЛВМД) находят все большее применение в гексаподах, высокоскоростных станках (многоцелевых, фрезерных, шлифовальных), комплексах для лазерной и водоструйной резки, вспомогательном оборудовании (крестовых столах, транспортерах).

Слайд 14

Слайд 15

Традиционные электроприводы линейных перемещений включают в себя двигатель вращательного движения и

механическую передачу для преобразования вращения в поступательное движение (шарико-винтовую передачу (ШВП), зубчатую рейку, ленточную передачу и т.п.).
С начала 80-х годов известны разработки собственно линейных двигателей, однако из-за низких удельных силовых показателей они имели ограниченную область применения (графопостроители, координатно-измерительные машины) и в автоматизированном оборудовании не могли быть использованы.

Слайд 16

Основные преимущества модулей на базе ЛВМД по сравнению с традиционными линейными

приводами:

- повышение в несколько раз максимальной скорости движения (до 150-210 м/мин) и ускорения (в перспективе до 5g);
- высокая точность реализации движения;
- высокая статическая и динамическая жесткость.

Слайд 17

Вместе с тем имеется ряд проблем при проектировании и внедрении ЛВМД:

более высокая стоимость, необходимость использования систем охлаждения ММД (жидкостной или воздушной), относительно невысокий к.п.д. модуля.

Слайд 18

Мехатронные модули типа "двигатель - рабочий орган"
Важным этапом развития мехатронных модулей

движения стали разработки модулей типа "двигатель-рабочий орган". Такие конструктивные модули имеют особое значение для технологических мехатронных систем, целью движения которых является реализация целенаправленного воздействия рабочего органа на объект работ.
В станках с относительно небольшим крутящим моментом (токарных малых размеров, консольно-фрезерных, высокоскоростных фрезерных станках) применяются так называемые "моторы-шпиндели". Отличительной конструктивной особенностью этих электромеханических узлов приводов главного движения является монтаж шпинделя непосредственно на роторе двигателя.

Слайд 19

Модули типа "двигатель - рабочий орган" нашли широкое распространение также в

электроприводах различных самоходных средств (электровелосипедов и электромобилей, робокаров и мобильных роботов и т.п.).

Слайд 20