Л.С. Удут

Н.В. Кояин

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ТИПОВЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ МЕХАНИЗМОВ

И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1. Рабочие машины и механизмы. Основные понятия

и определения

При изложении дисциплины будут использованы заимствованные из [1, 2] основные понятия и определения.

Технологический процесс – совокупность последовательных действий и методов обработки, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства продукции.

Технологический комплекс – совокупность рабочих машин и технологических агрегатов, составляющих одно целое при выполнении технологического процесса.

Рабочая машина – устройство, выполняющее механические движения с целью преобразования материала. Рабочие машины подразделяются на технологические, преобразующие форму, свойства и положение материала, и транспортные, изменяющие положение материала.

Рабочая машина включает в себя несколько механизмов.

Механизм – система взаимосвязанных тел, предназначенная для преобразования движения одних тел в требуемые движения других тел. Механизм имеет входное звено, приводимое в движение двигателем (в частном случае электродвигателем), и выходное звено, соединенное с исполнительным органом рабочей машины.

Исполнительный орган рабочей машины – часть рабочей машины, непосредственно осуществляющая преобразование формы, свойства и положение материала в технологическом процессе.

Технологический агрегат – устройство, объединяющее технологические машины, выполняющие механические движения с целью преобразования формы, свойства и положения материала, с устройствами, осуществляющими не механические (тепловые, химические и др.) воздействия на материал в процессе производства продукции.

В технической литературе и учебниках механизмы, рабочие машины, технологические агрегаты и комплексы могут называть общим термином промышленные или производственные механизмы, установки или оборудование [2]. С другой стороны под термином производственные механизмы могут пониматься и простые рабочие машины, содержащие несколько механизмов, например, краны, экскаваторы [1].

Во всем многообразии современных производственных процессов можно выделить ряд технологических операций, характер которых является общим для различных производств. К их числу относятся доставка сырья и полуфабрикатов, межоперационные перемещения материала в процессе производства продукции, перемещения грузов при строительно-монтажных работах и при добыче полезных ископаемых, погрузочно-разгрузочные работы на складах, непрерывный транспорт сыпучих или штучных грузов и жидкостей, вентиляция, водоснабжение и многое другое. Рабочие машины и механизмы, выполняющие подобные операции универсальны и имеют общепромышленное применение, в связи, с чем они исторически были выделены в отдельную группу, получившую название общепромышленные механизмы. Общепромышленные механизмы являются основными рабочими машинами и механизмами множества конкретных разновидностей производственных установок (рабочих машин, технологических агрегатов и комплексов). К их числу относятся: подъемные краны, экскаваторы, пассажирские и грузовые подъемники различной конструкции, промышленные манипуляторы и роботы, канатные дороги, эскалаторы, конвейеры, насосы, вентиляторы, компрессоры и т.п.

С другой стороны всё многообразие функциональных особенностей технологического оборудования можно свести к ограниченному числу типовых групп оборудования, которые характеризуются общностью выполняемых операций и принципом действия или для которых требуются однотипные функции управления и могут быть использованы типовые способы и средства их реализации.

В качестве примера к первой группе типового оборудования можно отнести:

– турбомеханизмы: насосы, вентиляторы, турбокомпрессоры;

– грузоподъёмные машины: краны, лифты, шахтные подъёмники;

– транспортные машины: конвейеры, транспортеры, эскалаторы;

– металлообрабатывающие станки;

– машины возвратно-поступательного движения: поршневые насосы и компрессоры, прессы;

– экскаваторы;

– прокатные станы.

Примером второй группы типового оборудования могут служить технологические агрегаты обработки и транспортирования гибких материалов: бумагоделательные машины, станы непрерывной прокатки, линии производства кабельных изделий и т.д. Общим для них является непрерывность технологического процесса и взаимосвязь отдельных механизмов через обрабатываемый материал.

Одни и те же машины и механизмы в учебной и специальной технической литературе могут быть отнесены к группе общепромышленного или типового производственного оборудования.

Современное машинное производство характеризуется широким использованием механической работы для обеспечения силовых движений исполнительных органов рабочих машин. Основным источником механической энергии стал электрический двигатель, преобразующий электрическую энергию в механическую. А основным видом привода производственных механизмов рабочих машин стал электрический привод, который в 20-м веке полностью вытеснил другие типы привода, использующие энергию животных, падающей воды, пара.

Переход к электрическому приводу оказал революционное влияние на технический прогресс во всех отраслях производства.

Во-первых, этот переход открыл возможность централизованного производства электрической энергии на мощных, удобно расположенных станциях и распределения её по предприятиям с помощью электрических сетей и последующего преобразования в механическую энергию с помощью электрических двигателей.

Во-вторых, электрический привод позволил заменить групповой привод машин индивидуальным приводом механизмов, что привело к упрощению кинематических цепей механизмов и к возможности автоматизации рабочих процессов машин.

Современный электрический привод можно характеризовать как индивидуальный, регулируемый, автоматизированный и компьютеризированный. Электропривод решает все больше задач управления сложными взаимосвязанными перемещениями исполнительного органа рабочей машины, упрощая её конструкцию, улучшая характеристики и расширяя функциональные возможности. Однако роль электропривода не ограничивается ролью силового элемента рабочих машин. Функции, выполняемые электроприводом, непрерывно расширяются.В настоящее время регулируемые электроприводы широко используются в качестве средств регулирования технологических параметров. Электропривод стал важнейшим элементом автоматизированных систем управления (АСУ) технологических комплексов.

Автоматизированный электропривод в своем составе содержит систему автоматического управления (САУ), которая в простейших случаях осуществляет пуск, реверс, останов, отключение и защиту двигателя, а в более сложных управляет технологическим процессом приводимого в движение механизма. Указанные особенности автоматизированного электрического привода определяют тенденцию в развитии современного машинного производства – упрощение кинематических цепей машин при усложнении и совершенствовании систем управления их электроприводами.