X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Введение. Современные лаборатории нуждаются в полной приспособленности оборудования к различному спектру задач. В данной статье мы рассмотрим методы обеспечения медленного вращения в лабораторных установках. Это требуется для сокращения средств, затрачиваемых на узкоспециализированное оборудование, включающее в себя излишние запасы по мощности или имеющие недостаточную износоустойчивость. Все это требует тщательного анализа возможных видов данного оборудования.

Рассматривая возможные варианты реализации процесса медленного вращения, выявились следующие факторы отбора двигателя: возможность регулировки как скорости, так и направления вращения, поддержание широкого диапазона регулирования скорости и возможность осуществления вращения на низких оборотах (иногда ниже 0,5 оборотов в сутки), отсутствие завышенных требований по моменту вращения (обычно не более 1 Нм) и тормозящему моменту (в среднем 1200 г _* см), возможность точного позиционирования якоря и при этом отсутствие жестких требований по точности поддержания заданной скорости (низкая-средняя точность). Также не менее важны сравнительно малые габариты оборудования и по возможности отсутствие (громоздкого) вспомогательного оборудования. [4]

1. Виды приводов, используемые для обеспечения вращательного движения. Рассмотрим классификацию приводов, которые могут обеспечивать низкоскоростное вращательное движение.

	Приводы вращения	Точность поддержания скорости	надежность	Диапазон регулирования /угол поворота	стоимость
1.	Механический
	на основе пружинного часового механизма	средняя	средняя	1:1	низкая
2.	Электромеханический
	на основе часового механизма с электрическим тактированием	высокая	средняя	1:1	низкая
3.	Электрический
	На основе синхронного двигателя, с питанием током постоянной частоты	средняя	высокая	1:1	низкая
	На основе синхронного двигателя, с частотным управлением	высокая	высокая	1:100	высокая
	На основе асинхронного двигателя, с частотным скалярным управлением	средняя	высокая	1:100	средняя
	На основе асинхронного двигателя, с частотным векторным управлением	высокая	высокая	1:1000	высокая
	На основе вентильного двигателя, с частотным управлением	Очень высокая	высокая	1:1000	высокая
	На основе двигателя постоянного тока с ШИМ-управлением	средняя	высокая	1:100	средняя
	На основе шагового двигателя с полношаговым управлением	высокая	высокая	1.8 	низкая
	На основе шагового двигателя с дробно-шаговым управлением	Очень высокая	высокая	0.2”	средняя

Таблица 1 Сравнительные характеристики приводов вращения

2. Возможные варианты кинематики привода вращения

Приводы прямого действия. Данный тип приводов имеет наиболее высокий КПД в рабочем диапазоне скоростей вращения и мощностей (моментов). Для данного типа характерно применение электрических приводов, которые могут обойтись без дополнительного оборудования, такого как: передаточный механизм; регулятор или колебательная система в часовом механизме; градусника, который предназначен для регулировки периода колебаний, а также самого механизма заводки пружины. Прямой привод упрощает конструкцию средств автоматизации:

Рисунок 1 Сравнение редукторной передачи с прямым приводом

Приводы ременной передачи. Данные приводы часто используются с двигателями среднего-высокого крутящего момента и мощности, к которым можно отнестиасинхронные и синхронные двигатели. Этот вид передачи реализуется за счет сил трения или сил зацепления, включает в себя гибкий элемент. Это позволяет скомпенсировать перегрузки (за счет проскальзывания) и сгладить пульсации, возникающие в процессе работы двигателя. Привод ременной передачи самый экономичный, то есть не требует больших затрат на замену ремней, что нельзя сказать о редукторах. Если сравнивать с зубчатой передачей, то ременная дает возможность передачи движения между валами, находящимися на значительном расстоянии друг от друга. Недостатками является малый срок службы и малая несущая способность, которая возникает из-за эффекта скольжения. Почти всех этих недостатков лишена цепная передача, за исключением эффекта растяжения во время работы.

Приводы редукторной (зубчатой) передачи или их разновидность приводы с ведущим роликом. Этот тип популярен как для механических и электромеханических приводов, так и для электрических. Редукторная передача зачастую используется с двигателями высоких мощностей из-за своей прочности и износоустойчивости. Его применение позволяет регулировать угол поворота якоря шагового двигателя за один поданный на него импульс (это достигается подбором передаточного числа), что принципиально важно в установках медленного вращения. [2] В приводах с ведущим роликом используется тот же принцип передаточного числа, но вместо шестерни используется валик, т.е. передача вращательного движения происходит за счет трения валиков. Данный тип передачи менее дорогостоящий и используется в маломощных установках, где не требуется высокий момент.

Вывод: Таким образом, мы рассмотрели возможные варианты реализации медленного вращения в лабораторных установках. Исходя из факторов подбора нужного привода, которые мы определили во введении, следует следующее заключение. Привод должен быть с ведущим роликом или иметь редукторную (зубчатую) передачу (нам не требуется использовать двигатели высокой мощности, которые создают излишние вибрации или высокий крутящий момент). Также привод должен основываться на следующих типах двигателей: двигатель постоянного тока с ШИМ-управлением, двигатель с полношаговым управлением, шаговый двигатель с дробно-шаговым управлением.

Список использованной литературы

1. Козярук А.Е. Рудаков В.В. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов / Санкт-Петербург 2004 г.

2. Свириденко П.А., А.Н. Шмелев Основы автоматизированного электропривода / Издательство «Высшая школа» Москва 1970 г.

3. Карпенко Б.К., Ларченко В.И. Прокофьев Ю.А. Шаговые электродвигатели. Киев: Техника, 1972.

4. Ратмиров В.А., Ивоботенко Б.А. Шаговые двигатели для систем автоматического управления/ Библиотека по автоматике, выпуск 66. - М. -Л.: Госэнергоиздат, 1962.

Код для цитирования: Скопировать