Намаляване на статичните моменти и сили на електрическите задвижващи системи
Една от основните тенденции в развитието на системите за електрическо задвижване не е нищо повече от преход към директна връзка на задвижваща електрическа машина с работни механизми без никакви междинни връзки под формата на скоростни кутии, ремъчни и зъбни задвижвания.
Въпреки това, повечето промишлени машини изискват относително ниски скорости на въртене от 100 до 300 rpm, докато електрическите двигатели са проектирани за икономия при 750 до 3000 rpm. Да, има честотен контрол за променливотокови задвижвания и постояннотоков контрол с тиристорни задвижвания, но работата с ниска скорост не е много добра за самите електрически машини, а понякога и не е оправдана от икономическа гледна точка, така че тези методи не са подходящи за дългосрочна работа на електрическото задвижване. За да се реши този проблем, се използват междинни връзки, като скоростни кутии или различни видове трансмисии (ремък, зъбно колело). Пример за такова устройство е конвенционална лебедка, която се състои от електрически двигател и барабан, който е свързан към електрическия двигател с помощта на предавка, както е показано по-долу:
За да се реши уравнението на движението на тази система, би било необходимо да се разгледат уравненията на движението на всеки механизъм поотделно, както и да се вземе предвид взаимното им влияние един върху друг. Подобен подход значително би усложнил решаването на проблема. За опростени математически изчисления система, състояща се от електродвигател, работна машина, зъбни колела, се заменя с най-простата - намалена система. Горната система зависи от удобството на разглеждане на проблема и може да се състои от един елемент, който се върти със скоростта на електрическа машина или друг орган на работната машина.или, обратно, се състои от елемент, който се движи напред със скоростта на съответния елемент на машината. Когато системата се редуцира, статичните и подвижните моменти и сили се преизчисляват по такъв начин, че динамичните и кинетичните свойства на преобразуваната система, получени по време на редукцията на системата, се запазват.
При свеждане до най-проста форма са възможни следните случаи:
- Привеждане на едно движение в движение от подобен вид, но което се извършва с различна скорост (въртеливо към ротационно и транслационно към транслационно);
- Привеждане на един тип в друг (транслационен към ротационен и обратно);
На първо място, намаляването на системата включва намаляване на моментите и силите. За простота не се вземат предвид загубите, които възникват в предавателните механизми на двигателя - работния механизъм.
Помислете за привеждане на момента на механизмите Mm към вала на електрическа машина, като използвате най-простия пример, състоящ се от работно тяло и електрически двигател, свързани с едностепенна трансмисия (вижте фигурата по-горе). Пренебрегвайки загубите в предавателната връзка, получаваме:
Където: Ms и Mm са статичните моменти на механизма, приведени съответно към вала на двигателя и върху неговия вал;
ωd, ωm са съответните ъглови скорости;
От тук получаваме намаления статичен момент:
Където: - предавателно отношение от двигателя към колата.
Ако има няколко предавки с предавателни отношения между електрическата машина и работния механизъм, тогава получаваме:
В случай, че транслационното движение се свежда до транслационно, намалената статична сила ще бъде както следва:
Ако е необходимо, определете статичния момент Ms, намален към вала на двигателя в случай, че се извършва транслационно движениена работния орган под въздействието на сила Fm на базата на равенство на мощностите на двете посочени движения, получаваме: