Wyszukiwarka:
Home » Przegląd systemów sterowania maszyn Cz. III

Przegląd systemów sterowania maszyn 
Cz. III. Rodzaje systemów napędowych







W
poprzedniej części artykułu zaprezentowaliśmy ewolucję myśli technicznej, owocującej kolejnymi, coraz bardziej rozwiniętymi rozwiązaniami sterowania maszyn. Kontynuacją tematu będą obecnie istniejące rodzaje napędów maszyn, ich zastosowanie oraz zalety i wady.

Układ napędowy dobiera się z uwzględnieniem szczegółów aplikacji, do jakiej jest przewidziane dane urządzenie. Te najczęściej stosowane w przemyśle podzielić można na następujące grupy: 

Układy napędowe mechaniczne

Mechanicznym nazwiemy „(...) każdy, z wyjątkiem elektrycznego, napęd silnikowy (np. spalinowy, parowy), który wykorzystuje energię  napiętej sprężyny, podniesionego ciężarka lub energię zgromadzoną w wirującej masie lub napęd, w którym część pośrednicząca w przenoszeniu energii mechanicznej jest mechanizmem (np. napęd łańcuchowy, pasowy), także zespół napędowy, w którym źródłem energii jest jakiekolwiek urządzenie lub np. organizm żywy”[1]. 

Maszyny napędzane mechanicznie sterowane są za pomocą dźwigni i cięgien. Ważny jest odpowiedni dobór mechanizmu, aby siła wkładana przez człowieka w napędzanie maszyny nie przekraczała określonych normami parametrów.  

Wśród urządzeń z napędem mechanicznym wymienić możemy takie jak wciągarka ręczna czy kablozwijacz.


Rys. 1. Prostownica do wagonów 
- urządzenie z napędem hydraulicznym [9]


Rys. 2. Żuraw z napędem hydraulicznym [10]

Napęd hydrauliczny

Napęd hydrauliczny służy „(…) do przekazywania energii mechanicznej z miejsca jej wytworzenia do miejsca napędzanego za pomocą cieczy”[2]. Zasada działania napędów hydraulicznych oparta jest na prawie Pascala.

Zaletami napędów hydraulicznych są m.in.: możliwość uzyskania dużych sił, nieosiągalnych przy innych rodzajach napędów; spokojny i płynny ruch; możliwość uzyskania bezstopniowej zmiany prędkości oraz użycia małych sił do sterowania nawet bardzo ciężkich maszyn. Do ich wad należą natomiast m.in.: wrażliwość na zapowietrzenie, strata mocy podczas przepływu czynnika roboczego; wymagania wysokiej kwalifikacji obsługi, a w niektórych przypadkach także konieczność utrzymania stałej temperatury obiegowej [3]. 

Ze względu na swoje zalety napędy hydrauliczne wykorzystywane są w różnych gałęziach przemysłu. W  urządzeniach transportu bliskiego stosuje się je np. w czerpakach, żurawiach, platformach.

Napędy pneumatyczne

Napęd pneumatyczny to układ działający w oparciu o wykorzystanie energii sprężonego gazu, którym zazwyczaj jest powietrze. 

Napęd pneumatyczny stosowany jest w maszynach w sytuacjach, gdy konieczna jest realizacja przesuwów mechanizmów oraz wywoływania określonego nacisku statycznego. Wykorzystuje się je przede wszystkim do: napędu urządzeń transportowych – podnośników, podajników, obrotnic; zamykania i otwierania drzwi, okien, zaworów; napędu urządzeń hamulcowych w motoryzacji i kolejnictwie; napędu urządzeń ręcznych; napędu uchwytów obróbkowych i montażowych; napędu pras pneumatycznych [4]. 

Napędy pneumatyczne posiadają wiele zalet – ogólnodostępność czynnika roboczego, jego odporność na wahania temperatury i bezpieczeństwo eksploatacji, a także możliwość stosowania w pomieszczeniach, w których może się zdarzyć samozapłon. Mają jednak również wady, takie jak trudność w uzyskiwaniu dokładnych prędkości pracy oraz energochłonność powodowana wysokim kosztem wytwarzania sprężonego powietrza [5]. 

Napędy pneumatyczne w dziedzinie transportu bliskiego znajdują zastosowanie np. w chwytakach bądź manipulatorach, napędach urządzeń pracujących w strefach zagrożonych wybuchem.

Rys. 3. Manipulator z napędem pneumatycznym [11]

Napędy elektryczne

Napęd elektryczny to zespół połączonych ze sobą i oddziałujących na siebie wzajemnie elementów przetwarzających energię elektromechniczną w procesie technologicznym. 

Napęd elektryczny składa się z układu zasilającego, przekształcającego energię elektryczną z sieci, silnika elektrycznego przekształcającego doprowadzoną energię elektryczną na energię mechaniczną, urządzenie pędnego przekazującego energię mechaniczną z silnika do maszy ny roboczej, a także urządzenia sterowania i automatyki [6]. 

Napędy elektryczne posiadają wiele zalet, do których należą m.in. łatwość doprowadzenia energii elektrycznej, stałą gotowość układu napędowego do uruchomienia maszyny. Ich wadą jest z kolei kosztowność układów mechanicznych oraz koszt urządzeń zabezpieczających przed przeciążeniem [7].  

Napędy elektryczne ze względu na swoje zalety są powszechnie stosowane w urządzeniach transportu bliskiego, np. w maszynach dźwignicowych.

Napęd hybrydowy

Napęd hybrydowy to najnowsze osiągnięcie techniczne w zakresie konstrukcji maszyn. Jest on połączeniem dwóch rodzajów napędów, pracujących na przemian lub równocześnie. 

Najpopularniejszym zastosowaniem tego rodzaju napędu są samochody. Napęd skonstruowany jest zazwyczaj z dwóch silników – elektrycznego i spalinowego, gdzie silnik elektryczny może być prądnicą i ładować akumulatory lub kondensator w wyniku napędzania silnikiem spalinowym lub hamowania silnikiem elektrycznym. W układach takich montowany silnik spalinowy ma moc wystarczającą do jazdy z odpowiednimi parametrami pracy przy przewidywanej prędkości podróżnej, osiągając ćwierć mocy obecnie stosowanych silników. Całość sterowana jest przez układ elektroniczny zapewniający optymalne wykorzystanie energii.

Główną zaletą napędów hybrydowych jest zmniejszenie zużycia paliwa i emisji szkodliwych spalin oraz hałasu. Ich wadą jest z kolei większa masa i cena pojazdu, a także jego większe rozmiary (zastosowanie akumulatorów)[8]. W transporcie bliskim stosuje się tego rodzaju napędy np. w przesuwnicach bądź platformach.

W kolejnej części artykułu zajmiemy się zależnością pomiędzy zastosowanym w urządzeniu napędem a systemem jego sterowania. Zapraszamy do lektury! 

Bibliografia:

[1] http://encyklopedia.pwn.pl/haslo/4009132/naped-mechaniczny.html 
[2] http://pl.wikipedia.org/wiki/Nap%C4%99d_hydrauliczny 
[3] http://pl.wikipedia.org/wiki/Nap%C4%99d_hydrauliczny 
[4] http://www.piopawelko.zut.edu.pl/przedmioty/NEHiP/skrypt_podstawy.pdf
[5] http://www.utrzymanieruchu.pl/menu-gorne/artykul/article/napedy
[6] http://pl.wikipedia.org/wiki/Nap%C4%99d_elektryczny 
[7] http://www.utrzymanieruchu.pl/menu-gorne/artykul/article/napedy/ 
[8] http://pl.wikipedia.org/wiki/Nap%C4%99d_hybrydowy 
[9] – [10] Dokumentacja wewnętrzna Przedsiębiorstwa HAK.