Електро, хидро, пневматични задвижващи механизми, Лекции и примери за решаване на задачи по механика
Механизмът е система, предназначена да преобразува движението на някои твърди тела в необходимите движения на други твърди тела. Ако в преобразуването на движението участват освен твърди тела, течни или газообразни тела, тогава механизмът се нарича съответнохидравличенилипневматичен.
Сред хидравличните механизми най-често се срещахидравлично задвижване (хидравлично задвижване). Задвижването на машини и механизми е система от взаимосвързани устройства за привеждане в движение на едно или повече твърди тела, съставляващи машината или механизма. Основните видове задвижвания са: електрическо задвижване, хидравлично задвижване и пневматично задвижване.
Хидравлично задвижване
Хидравличното задвижване се състои от хидравлична помпа и хидравличен двигател. Хидравличната помпа е устройство за преобразуване на механичната енергия на твърдо тяло в механичната енергия на течност.
Хидравличният двигател е устройство, предназначено да преобразува механичната енергия на течност в механичната енергия на твърдо тяло. Често едно и също устройство може да изпълнява както функцията на помпа, така и функцията на двигател.
Фигура 33 показва диаграма на типично хидравлично задвижване (често използвано в автоматични машини). Хидравличният двигател 1 (обикновено наричан хидравличен цилиндър) е направен под формата на бутало, движещо се в цилиндър под действието на сгъстен флуид.
Помпата 2 може да бъде от всякакъв вид. За да промените движението на буталото на хидравличния цилиндър, се използва разпределител 3. В позицията на разпределителя, посочена на диаграмата, течността навлиза в лявата кухина на хидравличния цилиндър и буталото се движи надясно (работен ход). При преместване на подвижната част на разпределителя наляво, течността от помпата отива в дясната кухина на хидравличния цилиндър, а буталото отива наляво.Движението на подвижната част на разпределителя се постига чрез променливо включване на два електромагнита 6.
Спирачното устройство 4 по време на работния ход е включено в дренажната линия. Изработен е под формата на регулируема дроселна клапа - устройство, при което движението на движещата се част води до намаляване на площта на напречното сечение за преминаване на течност (сечение на потока). С намаляване на площта на проходния участък, налягането в дренажната кухина на хидравличния цилиндър се увеличава и възниква спиране. Преливният клапан 5 служи за източване на част от течността, подадена от помпата в резервоара, когато скоростта на буталото намалява. Пружината на клапана е избрана така, че да се отваря при достигане на определено налягане.
Хидравличният мотор 1 в разглежданата схема се нарича обемен, защото. преобразуването на енергията на течността в механичната енергия на буталото става с периодична промяна на обема на работните му кухини. Съответно цялото хидравлично задвижване се нарича обемно. Това хидравлично задвижване може да се нарече и хидравличен механизъм, предназначен да преобразува въртеливото движение на вала на помпата в праволинейно транслационно движение на буталото.
Както в механизъм, състоящ се само от твърди тела, уравнението на движението на хидравличен механизъм е диференциално уравнение от втори ред, от което се намира зависимостта на обобщената координата на механизма от времето. Единствената разлика е, че включва параметри, които зависят от налягането на течността в различните части на механизма.
За обемно хидравлично задвижване, показано на фигура 33, уравнението на движение (при постоянна намалена маса) е:
къдетоmpе намалената маса на движещите се части на помпата,RDе намалената движеща сила,RSе намалената съпротивителна сила.
Налягането p1 зависи от изходното наляганеот помпата и загубите на налягане в нагнетателния тръбопровод. Налягането p2 зависи от загубата на налягане в дренажната линия и загубата на налягане в спирачното устройство. В горните формули A1 е площта на буталото; AS е областта на стъблото.
Пневматично задвижване
Пневматичният задвижващ механизъм обикновено е подобен по конструкция на хидравличен задвижващ механизъм, само помпата се заменя с източник на сгъстен въздух, а вместо дренажна линия и дренажен резервоар се въвежда линия, свързваща неработната кухина на цилиндъра с атмосферата.
За да се решат проблемите на динамиката на механизмите с пневматично задвижване, е необходимо да се знаят уравненията на масовия поток на газа, когато газът изтича от контейнер, където се поддържа постоянно налягане, и когато газът се движи през тръбопровод, като се вземат предвид местните съпротивления.
Тук се определя масовият дебит на газа, за разлика от проблемите на динамиката на хидравличното задвижване, където е обичайно да се определя обемният дебит на течността. Тази разлика се дължи на факта, че обемът на газа зависи значително от налягането и температурата.
Електрическо задвижване
Електрическото задвижванее електромеханична система, състояща се от електродвигател и механична част под формата на един или повече видове механизми за преобразуване на въртенето на ротора в необходимото движение на изпълнителния механизъм. Електрическото задвижване може да се използва, наред с други неща, за задвижване на хидравлична задвижваща помпа или компресор в пневматично задвижване.
За изследване на динамиката на електромеханична система се използват уравненията на Лагранж-Максуел, които имат формата на уравненията на Лагранж от втори род и ви позволяват автоматично да получавате не само уравненията на движение на механичната част на системата, но и уравненията на електрическата част, свързани с тях.
Тези въпроси обикновено се изучават подробно в университетските курсове по теория на механизмите и машините и този кратък курс неса считани.