Элементы механической части привода механически связаны друг с другом и образуют единую кинематическую Цепь от двигателя к исполнительному органу. Каждый элемент имеет свою скорость движения и характеризуется моментом инерции или массой, а также совокупностью действующих на него моментов или сил. Движение любого элемента описывается одним из уравнений (1.1), (1.2),
при использовании которых должно быть учтено
взаимодействие этого элемента с остальной частью кинематической цепи, что
удобно осуществлять путем приведения моментов и усилий, а также моментов
инерции и масс. В результате выполнения этой операции приведения реальная
кинематическая схема заменяется расчетной энергетически эквивалентной схемой,
основу которой составляет тот элемент, движение которого рассматривается.
Приведение указанных величин
может быть осуществлено к любому элементу механической части электропривода,
но, как правило, этим элементом является вал электродвигателя. Это позволяет
наиболее полно исследовать характер движения привода и режим его работы, точнее
формировать законы движения. Зная параметры кинематической схемы, можно
определить и вид движения исполнительного органа. В некоторых более редких
случаях поступают наоборот, осуществляя приведение всех величин к
исполнительному органу.
Для выявления существа
операции приведения обратимся к рис. 1.1,а, на котором показана кинематическая
схема электропривода подъемной лебедки. Двигатель ЭД через соединительную муфту M1, редуктор Р и муфту М2 приводит во вращение барабан Б,
на котором навит канат К. К концу
каната, прикреплен крюк лебедки Кр
(исполнительный орган механизма), к которому подвешивается груз массой т. Нагрузка электропривода определяется
действием силы тяжести, а также трением движущихся частей.
Приведение момента нагрузки осуществляют исходя из равенства механической
мощности нагрузки двигателя в реальной (рис. 1.1, а) и эквивалентной (рис. 1.1,
6) схемах. Приведение момента нагрузки выполняют двумя способами в зависимости
от направлений потока энергии в механической части. Если производится подъем
груза, то двигатель совершает полезную работу по подъему груза и покрывает
потери мощности на трение в кинематической цепи. Энергия направляется от
двигателя к исполнительному органу, и баланс мощностей в этом случае имеет вид
Обобщая полученный результат, заключаем, что для приведения момента инерции вращающегося элемента к валу двигателя следует разделить момент инерции на квадрат передаточного числа участка кинематической цепи между двигателем и этим элементом, а для приведения массы поступательно движущегося элемента следует умножить массу на квадрат радиуса приведения участка кинематической цепи между двигателем и этим элементом.
В результате выполнения
приведения по указанным правилам расчетная схема имеет вид рис. 1.1, б.
Отметим, что расчетная схема рис. 1.1, б в теории электропривода
получила название одномассовой механической системы. Она соответствует
механической части привода с абсолютно жесткими элементами и без зазоров.
Применительно к приведенной
расчетной схеме рис. 1.1, б уравнение движения в векторной форме имеет
вид
