Мехатроника: 5 основных вопросов электротехники для инженеров-механиков

Jun 25, 2023

Автор: World Staff | 9 августа 2010 г.

Дэн Трон, менеджер по продажам и маркетингу, Electric Drives and Controls

Ранее мы рассмотрели механические аспекты для инженеров-электриков. Теперь мы даем возможность высказаться другой стороне. Вот пять целевых советов для инженеров-механиков, ответственных за электромеханические системы, с точки зрения инженера-электрика.

Чистый дизайн уравновешивает массу и движение: прочный, прочный каркас выдерживает годы вибрации и ударов, а в сочетании с более легкими компонентами помогает уменьшить массу и позволяет использовать меньшие по размеру компоненты двигателя/привода.

Системы мехатроники разумно объединяют механические и электрические элементы для выполнения все более сложных и требовательных функций. При проектировании электромеханических систем инженеры-механики и инженеры-электрики могут склоняться к акценту на технологиях, компонентах и ​​принципах проектирования из своей единственной области знаний, что может привести к созданию систем с более высокими эксплуатационными расходами, повышенными требованиями к техническому обслуживанию и неоптимальной производительностью. Как инженер-электрик, помогающий OEM-производителям и производителям проектировать и создавать мехатронные системы, я видел, как неэффективность и ненужная сложность могут быть непреднамеренно заложены в машинах.

Лучшие мехатронные системы могут быть созданы, если инженеры-механики при проектировании производственных систем рассмотрят пять важнейших концепций, чтобы получить максимальную отдачу и эффективность электронных систем, которые могут предложить производственному процессу.

1. Создайте чистый дизайн. Хорошая конструкция мехатроники начинается с хорошей механической конструкции – лучшая электроника и электрические системы не могут компенсировать плохую механическую конструкцию. Наиболее успешные проекты являются «чистыми». Они имеют прочную и жесткую раму, в которой используются материалы и конструктивные принципы, гарантирующие, что какое бы движение машина ни совершала, ее долгосрочная стабильность «заложена».

Убедитесь, что в местах установки двигателей на машинах используются жесткие подшипники и опоры; это помогает предотвратить срезание валов из-за микротрещин, которые возникают из-за того, что вал двигателя установлен с нарушением совмещения с опорным опорным подшипником или входной планетарной передачей коробки передач. Разместите двигатели на машине в лучшем месте, чтобы операторы случайно не наступили на кабели и разъемы и не причинили им повреждений; и спроектируйте ограждение машины с легкими точками доступа, чтобы получить доступ к двигателям, установленным под основанием крыла машины, и при этом защитить их от суровых условий окружающей среды.

Самое главное, что чистая конструкция уравновешивает массу и движение: прочный, долговечный каркас, выдерживающий годы вибрации и ударов, в сочетании с более легкими компонентами движущихся частей машины. Эта комбинация помогает уменьшить массу, обеспечивает более энергоэффективное движение и упрощает подбор меньших компонентов двигателя/привода для машины. За прошедшие годы мы видели множество инновационных конструкций механических машин, и чистая конструкция вносит наибольший вклад в долговечность, надежность и наименьшую общую стоимость владения машины.

2: Непосредственное подключение двигателя к нагрузке. Эффективная мехатроника начинается с «чистого листа». В прошлом машины часто строились на основе одного двигателя переменного тока, приводившего в движение вал машины, к которому были прикреплены коробки передач, шкивы, звездочки, цепные приводы и другие механические устройства для синхронного перемещения отдельных частей машины – подход к обеспечению производства энергией. это буквально можно проследить до зарождения промышленной революции.

Чистая конструкция вносит наибольший вклад в долговечность, надежность и минимальную совокупную стоимость владения машины.

Рассмотрите возможность замены этой архитектуры отдельными серводвигателями, подключенными непосредственно к перемещаемому грузу. Эта идея имеет множество конструктивных, стоимостных и эксплуатационных преимуществ (которые не используются в удивительном количестве конструкций машин). Во-первых, учтите стоимость: каждый раз, когда вы добавляете коробку передач, вы добавляете несколько затрат: это дополнительная точка отказа, ее нужно смазывать и ей нужны запасные части. Кроме того, вы добавляете механический люфт, который необходимо компенсировать при вводе машины в эксплуатацию каждый раз при смене продукта – сложность синхронизации движения и осей, которую устраняют современные интеллектуальные приводы и серводвигатели.