Общее понятие привода

Привод, энергосиловое устройство, приводящее в движение машину или механизм. П. состоит обычно из источника энергии, передаточного механизма и аппаратуры управления. Источником энергии служит двигатель (тепловой, электрический, пневматический, гидравлический и др.) или устройство, отдающее заранее накопленную механическую энергию (пружинный, инерционный, гиревой механизм и др.). В некоторых случаях П. осуществляется за счёт мускульной силы (например, в ручных лебёдках, в некоторых счётных, бытовых и др. механизмах и машинах — арифмометрах, швейных машинах, велосипедах).

По характеру распределения энергии различают групповой, индивидуальный и многодвигательный П. В групповом П. движение от одного двигателя передаётся группе рабочих машин или механизмов через одну или несколько трансмиссий. Вследствие технического несовершенства групповой П. почти полностью вытеснен индивидуальным П., в котором каждая рабочая машина имеет собственный двигатель с передачей. Такой П. позволяет работать при наиболее выгодной частоте вращения, производить быстрый пуск машины и торможение, осуществлять реверсирование. В многодвигательном П. отдельные рабочие органы машины приводятся в движение самостоятельным двигателем через свою систему передач. Такой П. позволяет получать компактную конструкцию машины, применять автоматическое управление; он используется в сложных металлорежущих станках, прокатных станах, подъёмно-транспортных машинах и др.

По назначению П. машин разделяют на стационарный, т. е. установленный неподвижно на раме или фундаменте; передвижной, используемый на движущихся рабочих машинах; транспортный, применяемый для различных транспортных средств. В качестве стационарного П. наиболее распространён электропривод, в котором источником механической энергии является электродвигатель; на передвижных рабочих и транспортных машинах используются главным образом тепловые двигатели с непосредственной механической или электрической передачей. В производстве применяются также гидропривод машин и пневматический П., в котором энергия вырабатываемого компрессором сжатого воздуха преобразуется в механическую энергию пневмодвигателями.

Развитие различных систем П. связано с созданием и совершенствованием двигателей. Уже первые паровые машины (Дж. Уатта, И. И. Ползунова и др.) потребовали применения передач и механизмов управления, которые в комплексе с паровым двигателем позволили получить экономичный, постоянно действующий источник механической энергии, не зависящий от природных условий. В процессе дальнейшего развития П. были созданы паровые и гидравлические турбины и двигатели внутреннего сгорания. С конца 19 — начала 20 вв. эти двигатели, объединённые с системами механических передач, стали основным типом П. транспортных и рабочих машин — автомобилей, самолётов, тракторов, экскаваторов и др. В начале 20 в. в П. машин производственного назначения широкое применение получили двигатели электрические (сначала постоянного тока, а затем трёхфазные асинхронные двигатели, имеющие высокий кпд, надёжные в эксплуатации, экономичные). Переход к обслуживанию машин (особенно станков, кузнечно-прессового и др. оборудования) индивидуальным и многодвигательным П. дал возможность располагать рабочие машины в необходимой последовательности и подготовить условия для развития в промышленности массового производства. Объединение электропривода с машиной-орудием позволило создать станки-автоматы, а затем автоматические системы машин (см. Автоматическая линия) и перейти к управлению производством с помощью средств вычислительной техники. Электропривод получил также широкое применение в коммунальном и бытовом обслуживании (швейные, стиральные, кухонные машины, электробритвы и т.д.). В П. транспортных машин ведущая роль сохраняется за двигателями внутреннего сгорания (в автомобилях, тепловозах, теплоходах), газовыми турбинами (в самолётах, газотурбовозах), ядерными силовыми установками (на подводных лодках, ледоколах, военных кораблях). В начале 70-х гг. 20 в. около 80% суммарной мощности всех существующих двигателей приходилось на долю транспортных. Для обеспечения сложных по режиму условий работы используются комбинированные П., например паровые турбины устанавливаются совместно с тепловыми двигателями или газовыми турбинами, гидропривод комбинируется с электроприводом и т.д. (гидроэлектропривод, газотурбогидропривод и др.). Мощность П. определяется возможностями примененного в нём двигателя. Диапазон мощностей П. современных машин очень широк: от десятков Мвт (П. гребных винтов, мощных насосов, вентиляторов аэрогидродинамических труб) до долей вт (микропривод электрических часов).

Использование передаточных механизмов в П. машин обусловлено рядом конструктивно-эксплуатационных факторов: по условиям компоновки, габаритов, техники безопасности двигатель не всегда можно непосредственно соединить с исполнительным механизмом; требуемые скорости машины обычно не совпадают с оптимальной частотой вращения двигателя; в большинстве технологических и транспортных машин необходимо обеспечить регулирование скоростей и возможность работы с большими моментами при малых скоростях (регулирование же скорости двигателя не всегда возможно и экономично); двигатели предназначены главным образом для равномерного вращательного движения, а рабочие органы машин осуществляют часто поступательное, винтовое и др. виды движений, а также движение с заданным законом изменения скоростей и т.д. В П. машин передачи выполняют с постоянным или регулируемым передаточным отношением. Наиболее часто в П. используются: механизмы, сохраняющие постоянное передаточное отношение, — редукторы и мультипликаторы (соответственно понижающие и повышающие частоту вращения); коробки передач (скоростей), позволяющие ступенчато изменять частоту вращения; вариаторы, обеспечивающие бесступенчатое регулирование числа оборотов и оптимальный скоростной режим; различные открытые передачи (ремённые, цепные, зубчатые и др.). П. механизмов дистанционного управления и контроля (в автомобилях, тракторах, мотоциклах) осуществляется с помощью гибких валов. Кроме механических передач, в П. машин используются электрические, гидравлические и др. передачи. Применяется также т. н. встроенный привод, целиком смонтированный в рабочем органе машины (электробарабаны ленточных конвейеров и грузоподъёмных машин, приводные ролики роликовых конвейеров, мотор-колёса мощных автомобилей).

Аппаратура управления П. служит для пуска, остановки, изменения направления вращения, регулирования скорости, торможения, защиты двигателей и механизмов машин от перегрузок и повреждений, блокировки отдельных механизмов и т.д.

Системы управления П. могут быть ручными, полуавтоматическими и автоматическими. При ручной системе все операции управления осуществляются аппаратами, непосредственно воздействующими на силовую цепь двигателя (рубильники, контроллеры, реостаты и др.) или на систему его питания, зажигания и т.д. При полуавтоматическом управлении непосредственное воздействие оказывается на специальные командоаппараты (кнопки, педали, командо-контроллеры, путевые и конечные выключатели и др.). Контакты командоаппаратов включены в маломощные вспомогательные цепи реле и контакторов, которые, в свою очередь, переключают силовые цепи двигателей без непосредственного участия человека. При автоматическом управлении начальный импульс для включения П. посылается механическим или электрическим реле или иными аппаратами (датчиками). В дальнейшем автоматическая работа системы поддерживается и контролируется электрическими, механическими, гидравлическими или др. аппаратами (регуляторами, распределителями, фото- и термоэлементами, логическими, программными, телевизионными устройствами и т.д.).

Автоматизация управления П. позволяет осуществлять регулирование скорости при заданной программе в функции пути, времени или нагрузки, регулирование ускорения и замедления, перераспределение нагрузки между П., точную остановку или реверс всех или отдельных П., защиту от перегрузки, разноса, неправильного начального положения и т.п. Применение автоматизации (даже частичной) увеличивает надёжность и точность работы П., повышает производительность машин в целом, позволяет управлять П. на расстоянии. В ряде случаев автоматизация П. диктуется условиями безопасности труда (нежелательностью пребывания людей в токсичной или пыльной среде, при работе с радиоактивными материалами и т.п.). Автоматизация управления П. даёт возможность перейти от индивидуального управления рабочими машинами к автоматическому управлению производственными агрегатами участками, цехами (см. Автоматизация производства).