Приводы автоматов
В зависимости от назначения в любую установку могут входить несколько механизмов, выполняющих различные операции технологического процесса. Любой механизм состоит из рабочего органа и привода. Привод включает в себя двигатель и передачу.
Тип привода (гидравлический, пневматический, электрический или их сочетание) выбирают с учетом назначения и условий работы каждого механизма в отдельности и всей установки в целом. Обоснованием принимаемого решения может служить: необходимость обеспечения требуемого быстродействия; наличие на предприятии достаточных по мощности источников энергии и механизмов для ее использования;.
Кроме того, следует учитывать и трудности, связанные с монтажом, демонтажем и эксплуатацией линий передач энергии и самих установок.
Например, предпочтение применению пневмоустановок зачастую диктуется наличием на предприятии развитой системы воздухопроводов, облегчающих подачу к механизмам сжатого воздуха, являющегося рабочей средой. Энергия рабочей среды преобразуется в механическую энергию движения рабочих органов машины с помощью поршневых исполнительных устройств, роторных устройств и устройств с упругими элементами.
Находит применение пневмопривод и в конструкциях промышленных роботов грузоподъемностью до 20 кгс. Среди положительных свойств пневмоприводов, используемых для этих целей, отмечают: достаточное быстродействие, простота конструкции пневмоцилиндров и поворотных пневмодвигателей, возможность реализации движений без применения сложных механических передач и надежность в достаточно широком диапазоне температур
В вагоноремонтном производстве для привода различны» механизмов наиболее часто используют пневмоцилиндры, с помощью которых обеспечивается возвратно-поступательное или вращательное движение рабочего органа.
Одно из положительных качеств пневмопривода в том, что не нужны возвратные трубопроводы (отработанный воздух сбрасывается в атмосферу). Требования к его герметичности также не столь жестки, как в гидросистемах. Пневмоустройства применимы для работы во взрывоопасных, пожароопасных, запыленных средах, па них практически не влияют магнитные поля, три перегрузках они останавливаются без поломок. Накопление энергии обеспечивается установкой простых емкостей.
При этом приходится мириться с невысоким КПД силовой системы, не превышающим 30%, и невысокой скоростью передачи сигнала управления (до 360 м/с). К недостаткам пневмопривода следует отнести также и наличие ударов в конце хода, трудно обеспечиваемые плавность перемещений и точность остановки в любом положении. Их устранение требует применения специальных устройств (демпферов и др.).
Гидроприводы той же мощности могут иметь меньшие габариты по сравнению с пневмоприводами, благодаря использованию более высоких давлений рабочей среды (жидкости). Они обладают достаточно высокой и легко регулируемой плавностью перемещений и точностью остановки. У них отсутствуют удары в конце рабочего хода. Гидроприводы более экономичны (КПД до 70%), подобно пневмоприводам останавливаются без поломок в случае перегрузок. При использовании негорючих жидкостей гидроприводы могут работать во взрывоопасных средах, на их работоспособность не влияют магнитные поля. Скорость передачи управляющего сигнала в гидросистеме достигает 1000 м/с.
Гидропривод применяют в конструкциях промышленных роботов большой грузоподъемности (до 1000 кгс). В сочетании с различными конструкциями механических передач в ПР его используют в виде гидроцилиндров с поступательным движением штока, поворотных гидродвигателей и гидромоторов
Широкое распространение в производстве получил электромеханическийпривод. В качестве преобразователей электрической энергии в механическую чаще используют электрические машины. Наиболее прои надежен электромеханический привод, выполненный на базе асинхронного двигателя (АД).
К недостаткам АД следует отнести незначительное превышение пускового момента Мп над номинальным Ми (МП/МН= = 1...2) и трудности в регулировании частоты вращения.
Чтобы плавно изменить частоту вращения рабочего механизма, можно использовать электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением, имеющие жесткую механическую характеристику (частота вращения мало меняется с увеличением нагрузки). Частоту вращения вала этих двигателей изменяют или за счет уровня питающего напряжения или ослаблением поля (уменьшением магнитного потока). Двигатели постоянного тока специального изготовления (с плоскими и гладкими роторами, с постоянными магнитами и др.) применяют в конструкциях ПР. Для их питания устанавливают транзисторные и тиристорные преобразователи питающего напряжения.
В исполнительных устройствах автоматов достаточно часто используется электромагнитный привод, выполненный на основе электромагнита постоянного тока. Широкое применение механизмов с электроприводами на производстве объясняется и наличием на каждом предприятии развитой электросети. Кроме того, следует учитывать, что электропривод обладает более высоким КПД (до 90%) по сравнению с пневмо- и гидроприводами. К тому же в электросетях меньшие потери энергии при передаче, они характеризуются высокой скоростью передачи сигнала управления (порядка 300000 км/с). Последнее делает предпочтительным использование электрических схем управления для пневмо- и гидроприводов.