5.8 Интеграция мехатронных модулей
Конструкция современных мехатронных систем основана на
модульных принципах и технологиях. Мехатронные модули (ММ)
служат в качестве конструктивной основы при компоновке много-
мерных мехатронных машин и комплексов.
Мехатронный модуль – это функционально и конструктивно
самостоятельное изделие для реализации движений с взаимопроник-
новением и синергетической аппаратно-программной интеграцией
составляющих его элементов, имеющих различную физическую
природу.
К элементам различной физической природы относят механи-
ческие (преобразователи движения, трансмиссии, звенья), электро-
технические (двигатели, тормоза, муфты), электронные (электронные
блоки и микропроцессоры) и информационные (датчики информа-
ции) элементы. Классификация мехатронных модулей по конструк-
тивным признакам представлена на рис. 5.1.
Рассмотрим более подробно мехатронные модули, в зависимос-
ти от уровня их интеграции.
5.8.1 Модули движения
Модуль движения (МД) – конструктивно и функционально
самостоятельное изделие, включающее в себя механическую (гидрав-
лическую, пневматическую) и электротехническую части, которое
173
можно использовать индивидуально и в различных комбинациях с
другими модулями.
Главным отличительным признаком МД от общепромыш-
ленного привода является использование вала двигателя в качестве
одного из элементов механического преобразователя движения. При-
мерами МД являются мотор-редукторы, мотор-колесо, мотор-бара-
бан, электрошпиндель.
В 1927 г. фирмой «Бауэр» была разработана принципиально новая
конструкция – мотор-редуктор, объединившая в один компактный
конструкционный модуль электродвигатель и механический преобра-
зователь движения (редуктор) и получившая в настоящее время
широкое распространение. С тех пор появилась огромная гамма различ-
ных мотор-редукторов для различных условий применения, которые
позволяют найти оптимальное решение в каждом конкретном случае.
Конструктивное объединение электродвигателя и преобразова-
теля движения в единый компактный электропривод – мотор-редук-
тор имеет ряд преимуществ по сравнению с устаревшей системой
соединения электродвигателя и преобразователя движения через
муфту. Это и значительное сокращение габаритных размеров, суще-
ственное уменьшение количества присоединительных деталей, и
затрат на установку, отладку и запуск. Таким образом, мотор-редук-
тор является в настоящее время одним из наиболее распространен-
ных видов электропривода. Мотор-редукторы при необходимости
снабжают фотоимпульсными датчиками, резольверами и тормозами.
Мотор-редуктор (рис. 5.30) состоит из двух основных элемен-
тов: электродвигателя M и преобразователя движения (редуктора) 2,
имеющего стыковочную поверхность 3 с отверстиями для крепления
к ней электродвигателя винтами и болтами 4. При объединении
электродвигателя и редуктора в единый конструктивный модуль вал
5 электродвигателя вставляют во входной полый вал 6 редуктора и
закрепляют шпонкой 7.
В мотор-редукторах в качестве электродвигателей наиболее
часто используют асинхронные двигатели с короткозамкнутым
ротором и регулируемым преобразователем частоты вращения вала,
однофазные двигатели и двигатели постоянного тока, а также шаго-
вые двигатели. В качестве механических преобразователей движения
используют зубчатые цилиндрические и конические червячные,
планетарные, волновые, винтовые, прецизионные шарико- и ролико-
винтовые передачи с короткими и длинными резьбовыми роликами.
174
Рис. 5.30. Цилиндрический мотор-редуктор
ОАО «Электропривод» разрабатывает и изготавливает, электро-
механизмы вращательного и поступательного движения, которые
отличаются наименьшими массогабаритными показателями и высо-
кой степенью надежности, предназначенные для авиационной техни-
ки, атомных электростанций, нефтегазового комплекса и других
отраслей промышленности.
Электромеханизмы по типу движения выходного звена делятся
на две группы: с вращательным движением выходного вала и посту-
пательным движением выходного штока.
Среди однодвигательных электромеханизмов общего применен-
ия рассмотрим электромеханизм МРС-1, предназначенный для
регулирования по росту сидения катапультных кресел летчиков. В
нем применен вентильный электродвигатель мощностью 50 Вт со
встроенным малогабаритным модулем управления.
Основные технические характеристики электромеханизма:
– напряжение питания постоянного тока – 27 В;
– нагрузочный противодействующий момент – 5,9 Н·м;
– частота вращения выходного вала – 60 об/мин;
– масса – 2 кг;
– режим работы – повторно-кратковременный.
Для привода наземной запорно-регулирующей арматуры разра-
ботаны электромеханизмы МВ10Д1,5 и МВ25ТД1,5 с электро-
питанием от промышленной 3-х фазной сети.
175
Электромеханизмы имеют встроенные регулируемые концевые
выключатели и сигнализацию крайних положений выходного вала,
защиту от перегрузок с сигнализацией, визуальную сигнализацию
текущего положения выходного вала, встроенный потенциометри-
ческий датчик обратной связи и безопасный ручной привод для
поворота выходного вала в обесточенном состоянии электромеха-
низма. Основные технические характеристики электромеханизма
МВ25ТД1,5:
– напряжение питания, 220/380 В, частота 50 Гц;
– номинальный нагрузочный момент на валу – 250 Н·м;
– момент срабатывания муфты ограничения нагрузочного мо-
мента – 320-500 Н·м;
– диапазон регулирования угла поворота выходного вала, 36-
180 град;
– частота вращения при номинальном нагрузочном моменте –
1,5 об/мин;
– масса – 10 кг;
– габариты – 245
× 248 × 270 мм;
– диапазон рабочей температуры –60…+50 °С.
Достарыңызбен бөлісу: |