Электромеханические приводы защитных устройств

Электромеханические зажимные устройства (ЭМЗУ) состоят из электродвигателя, передаточного механизма, зажимных элементов. Обычно в ЭМЗУ применяют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором нормального исполнения с повышенным скольжением или повышенным пусковым моментом. Электродвигатель работает кратковременно только при зажиме или отжиме, поэтому в ЭМЗУ всегда имеется самотормозящая передача для фиксирования состояния системы после зажима и отключения двигателя.

По принципу действия привода ЭМЗУ делят на квазистатические и динамические.

В квазистатических ЭМЗУ сила зажима создается только за счет электромагнитного момента двигателя и величина этой силы определяется настройкой динамометрирующих упругих элементов, в частности муфты предельного момента, расположенной в кинематической цепи. Момент, развиваемый двигателем при зажиме, всегда меньше его критического (максимального) момента.

В динамических ЭМЗУ сила зажима создается как за счет электромагнитного момента двигателя, так и за счет кинетической энергии вращающихся частей, за вычетом потерь на трение. Отключение двигателя происходит после достижения требуемой силы зажима, которая определяется по силе тока в цепи двигателя с помощью реле или по величине соответствующей деформации упругого звена механизма, вызывающей срабатывание электроаппаратуры.

На (рис. 8.1 а) показана схема квазистатического действия , на (рис. 8.1 б) -схема динамического действия.

Двигатель 1 через разгонную муфту 2, передаточный механизм, включающий упругий приведенный вал 7 и самотормозящую передачу 8, перемещает зажимной элемент 9, который при зажиме прижимает деталь 10 к неподвижной опоре 11 и создает натяжение всех звеньев системы. После окончания зажима и отключения двигателя деталь 10 удерживается в зажатом состоянии силами натяжения упругих звеньев участка системы от опору 11 до самотормозящей передачи 8. оба диска разгонной муфты 2 имеют на больших дугах наружной поверхности по одному выступу, благодаря чему пуск двигателя и почти целый оборот его вала могут происходить без нагрузки до момента встречи выступов.

В схеме квазистатического действия сила зажима определяется силой натяжения упругого звена 4 муфты предельного момента 5. При достижении требуемой силы зажима перемещение одной из частей муфты 5 воздействует на выключатель, который отключает двигатель.

В схеме динамического действия в зависимости от ее параметров общее число последовательных этапов процесса может быть различным и достигать шести. Но во всех случаях при зажиме первые два этапа, при которых момент зажима возрастает, осуществляются одинаково. Первый этап соответствует времени от момента начала зажима (соприкосновения зажимным элемента с деталью) до момента отключения двигателя до остановки ротора в положении, соответствующим максимальной деформации элементов механизма. В конце второго этапа зажим осуществлен и зажатая деталь удерживается самотормозящей передачей. Последующие этапы соответствуют движению элементов системы под действием сил энергии и упругости до их остановки.

Рис.8.1. Схема электромеханических приводов

Момент зажима, соответствующий окончанию второго этапа работы:

где: М_н - номинальный крутящий (вращающий) момент двигателя; К_п -коэффициент перегрузки (K_п= 1,2(1,5); К_д - коэффициент динамичности.

где: Т_м = v*w₀*I – механическая постоянная времени

- частота свободных колебаний механизма;

v - коэффициент крутизны лижаризованной статической характеристики двигателя.

где: Мд - момент (электромагнитный двигателя; w - угловая скорость вала двигателя; w₀ — синхронная угловая скорость; I - момент инерции ротора двигателя и связанных с ним вращающихся частей; С_Пр - приведенная к валу двигателя жесткость системы механизма; К_д =6 - 10.

Вакуумный привод

Принцип действия вакуумного привода основан на непосредственной передаче атмосферного давления закрепляемой заготовке 2. Для создания избыточного атмосферного давления между опорной поверхностью заготовки 2 и приспособлением 1 образуют полость с вакуумом (рис.8.2).

Рис.8.2. Схема вакуумного приспособления с заготовкой в открытом (а) и прижатом (б)состояниях

Величину исходного усилия Ри определяют по формуле:

где: F_n - полезная площадь заготовки, ограниченная уплотнением в мм²; р_ИЗ - избыточное давление, равное разности между атмосферным давлением и вакуумом в полости; l - коэффициент герметичности системы, l= 0,8¸0,85.

Вакуумные приводы весьма эффективны для крепления заготовок типа пластин.

Электростатические плиты

Электростатические плиты (рис.8.3) применяют для закрепления заготовок из различных материалов.

1 - заготовка; 2 - диэлектрическое покрытие; 3 - изоляция; 4 - блок питания (3000 В); 5 - корпус (соединен с плюсом блока питания); 6 - электрод (соединен с минусом блока питания); 7 - полупроводник; 8 - контактная планка.

Рис. 8.3. Электростатическая плита

Принцип работы плиты основан на взаимодействии разноименно заряженных тел (Закон Кулона).

Контрольные задания.

Задание8.1.

Конструкция и применение вакуумного привода.

Задание 8.2.

Конструкция и применение электростатической плиты