KOMPONENTY PODSYSTEMÓW SYSTEMU MECHATRONICZNEGO
Podsystem wykonawczy (aktory)
Podsystem nastawczy
Rola aktora w systemie mechatronicznym:
Człon pośredni między systemem sterującym, a obiektem.
( Układ Nastawczy > Przetwornik > Układ Formujący ) - Aktor
Procesor [sygnał nastawczy]> Nastawnik energii [energia pomocnicza] > Przetwornik energii (np. silnik) [energia nastawcza] > System mechaniczny
System termodynamiczny:
Moc (12) lub Praca Wejścia > Przetwornik > Praca i moc (12) wyjścia
V
Q (12)
w czasie t1<t<t2 W12 = całka od t1 do t2 z P(t)t
Każde urządzenie wykonujące jakiś ruch dzięki mocy lub pracy wejścia traci pewną jej wartość pokonując pewne opory. Stosunek mocy i pracy wyjścia do mocy i pracy wejścia nazywamy Sprawnością!!
Postacie mocy
Postać |
Wielkość potencjałowa |
Wielk. Przepływowa |
Moc |
Mechaniczna translacyjna |
Prędkość V |
Siła F |
P=V*F |
Mech. Rotacyjna |
pr. Kątowa [omega] |
Moment M |
P=[omega]*M |
Elektryczna |
Napięcie U |
Prąd I |
P=U*I |
Płynowa |
Ciśnienie p |
Przepły objętości V |
P=p*V |
Cieplna |
Różnica temp. [delta]T |
Przepływ ciepła k*A |
P=[delta]T*k*A |
Analiza postaci mocy:
Potrzeba: Przemieszczenie masy z pkt. A do B
masa (m) S
A ------------------------------> B
Nadajemy masie określoną prędkość i przyspieszenie za pomocą siły.
Wchodzę energią elektryczną, zamieniam ją na moc energii rotacyjnej, kończąc na wyjściu na mocy mechanicznej translacyjnej.
Sprawność:
nc=Pmech/Pelektr.= n1*n2*n3....nn
n:=[eta]
Rodzaje przetworników energii:
Przekształcenie Translacja > Translacja
Maszyny proste:
- równia pochyła
- dźwignia
- koło
Układ Listwa zębata > koło zębate
Przekształcenie: translacja > rotacja
Koło zębate > Listwa
Przekształcenie: rotacja > translacja
Przekształcenie: rotacja > rotacja
układy: redukcyjny (zwiększa moment, obniża obroty) , multiplikujący (zmniejsza moment, podnosi obroty)
Kryteria doboru:
Parametry podstawowe
- Droga nastawcza liniowa lub kątowa
- Siła nastawcza lub moment
- Dokładność nastawianych wielkości (liniowość i nieliniowość)
- Jednostkowa masa w odniesieniu do uzyskiwanej siły lub momentu względem mocy
- Jednostkowe gabaryty względem mocy
- Czasy reakcji
- Maxymalne prędkości i częstotliwości
Odporność na warunki zewnętrzne (krzepkość, odporność na zakłócenia)
- temperatura, zanieczyszczenia, drgania, wilgotność, środowisko agresywne, pole elektr. i elektromagn.
Odporność na przeciążenia
Rodzaj energii pomocniczej
- dostępność energii pomocniczej
Koszty zastosowania
- instalacji
- eksploatacji (sprawność, trwałość, zużycie, niezawodność)
Bezpieczeństwo użytkownika
Wymagania specjalne (np. w medycynie: sterylność, w spożywczym: czystość powietrza w ukł. Pneumatycznym)
Dostępność komponentów na rynku
AKTORY ELEKTRODYNAMICZNE