Технические решения для электроприводов с минимальной скоростью линейного перемещения

При выборе электромеханических систем линейного перемещения, предлагаемых НПП "Сервомеханизмы", как правило, - разработчик изначально ориентируется на два параметра: скорость линейного перемещения и усилие.
В данной статье остановимся более подробно на скоростях линейного перемещения электромеханизмов (электроприводов) и винтовых домкратов. Более детально поговорим о тех случаях, когда разработчику какой-либо системы автоматизации требуется линейный электропривод со скоростью перемещения, выходящей за пределы стандартно-предлагаемого диапазона. Речь идет о минимальной скорости линейного перемещения.

Задание конечной скорости ограничивается тремя параметрами:

1) скорость вращения электродвигателя,
2) передаточное число червячного (или ременного) редуктора электропривода,
3) заходность винтовой передачи (шаг шариковинтовой передачи)

Вариациями значений трех параметров закладывается скорость линейного движения. Стандартно-предлагаемый диапазон скоростей: 4 - 480 мм./сек. для линейных механизмов и 4 - 300 мм./сек. дли винтовых домкратов. для меньших диапазонов линейных перемещений НПП "Сервомеханизмы" предлагает несколько технических решений, позволяющих реализовывать диапазоны скоростей в десятые и сотые доли миллиметров в секунду. Как правило это ипытательные установки по нагружению конструкций, установки по выращиванию кристаллов, электродуговые печи с требуемой скоростью перемещения электродов и др.

Рассмотрим все технические возможности снижения линейной скорости.

1. Уменьшение скорости путем установки электродвигателя с требуемой скоростью вращения:
Стандартно используемые электродвигатели 2,4-полюсные с частотой вращения 2800, 1400 об./мин.
Применение электродвигателей 6, 8 полюсных с частотой вращения 900, 700 об./мин позволяют уменьшить скорость перемещения на 35-75%, то есть получить в результате скорость не менее 1 мм./сек.

2. Уменьшение скорости при использовании частотно-регулируемого привода (инвертора)
Позволяет снизить скорость дополнительно еще в пять раз, таким образом получая скорости порядка 0,2 - 0,5 мм./сек.
На этом возможности применения электродвигателей совместно с частотно-регулируемым приводом как правило исчерпаны. Дальнейшее снижение возможно двумя путями, которые имеют свои преимущества и недостатки.

3 РЕШЕНИЕ_1: Применение другого типа электродвигателя: шаговый двигатель, серводвигатель

Преимущества применения шагового двигателя:

- получение практически любого диапазона скоростей вплоть до микронных;
- удержание требуемого усилия на всем диапазоне перемещений;
- возможность заданий требуемого диапазона скоростей и закона изменения скорости на любом интервале линейных перемещений;
- точность позиционирования практически любая, а при применении кодирующего устройства высокая повторяемость;

Недостатки применения шагового двигателя:

- Требуется комплектация блоками управления шаговыми двигателями - драйверами, контроллерами;
- Стоимость выше, по отношению к асинхронным трехфазным электродвигателям в 5-10 раз.;
- ограничение максимального усилия диктуется максимальным моментом самого мощного шагового двигателя: 30 Н*м.
Для электроприводов с трапецеидальной передачей ограничение по усилию порядка 60 кН при нулевых скоростях, для электроприводов с шариковинтовой передачей ограничение по усилию порядка 100 кН;

Преимущества применения серводвигателя:

- получение практически любого диапазона скоростей вплоть до микронных - удержание требуемого усилия на всем диапазоне перемещений - возможность заданий требуемого диапазона скоростей и закона изменения скорости на любом интервале линейных перемещений - точность позиционирования практически любая, а при применении кодирующего устройства высокая повторяемость

Недостатки применения серводвигателя:

- Требуется комплектация блоками управления серводвигателей - сервоусилителями, контроллерами;
- Стоимость выше, по отношению к асинхронным трехфазным электродвигателям в 20 - 30 раз.

4.РЕШЕНИЕ_2: Применение линейного привода в составе с асинхронным двигателем и промежуточным понижающим редуктором

- применение данного комплекта позволяет реализовать любые минимальные скорости перемещения вплоть до микронных;
- в качестве промежуточных редукторов могут выступать конические редукторы, червячные редукторы, планетарные редукторы;

Достоинства применения промежуточных понижающих редукторов:

- относительная дешевизна по сравнению с комплектацией шаговыми и серводвигателями.

Недостатки применения промежуточных понижающих редукторов:

- фиксированная скорость линейного перемещения
Если сравнивать третий и четвертый варианты, то как правило: если требуется фиксированная скорость перемещение, используют четвертый вариант, если требуется обратная связь для контроля скорости и перемещения - применяется третий вариант.

НПП "Сервомеханизмы" в предлагает к реализации все перечисленные способы. Просим при обращении указать основные параметры требуемой системы линейного перемещения или заполнить опросный лист.