Способ бесконтактного подвешивания быстровращающегося вала

 

СПОСОБ БЕеКОНТАКТНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ БЫСТРОВРАЩМЩБГОСЯ ВАЛА путем воздействия на него усилия, направленного противоположно радиальному смещению, отличающ и и с я тем, что, с целью повыпения скорости управления положением бьютровращающегося вала за счет использования гироскопического эффекта , к валу дополнительно прикладывают радиальное усилие, направленное перпендикулярно смещению. (Л 4 СО 4а СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

QNltN

РЕСПУБЛИК

„SU„„1147

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOh6Y СВИДЕТЕЛЬСТВЪГ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

tKI ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ. (21). 3621146/25-27 (22) 11.07.83 (46) 30.03.85. Виол. В 12 (72) В.М.Кочетков, И.П.Краснов, К.Б.Ляхов и В.В.Медведев (71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н.Образцова (53) 658.562.012 .7(088.8) (56) 1. Кацнельсон О.Г., Эдельштейн А.С. Магнитная подвеска. М.-Л., "Энергия", 1966, с. 48.

1аЮ G 01 М 13/04 F 16 С 32 0 (54) (57) СПОСОБ БЕСКОНТАК НОГО ПОДВБИИВАНИЯ БЫСТРОВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА путем воздействия на него усилия, направленного противоположно радиальному смещению, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения скорости управления положением быстровращающегося вала за счет использования гироскопического эффекта, к валу дополнительно прикладывают радиальное усилие, направленное перпендикулярно смещению.

Изобретение относится к машиностро"нию и приборостроению и предназначено для бесконтактного подвешивания вращающихся тел, в частности, при помощи активных магнитных подшипников.

Цель изобретения — повышение скорости управления положением быстро вращающегося вала за счет использования гироскопического эффекта. 10

На фиг. 1 приведена траектория движения. конца вращающегося вала при включении постоянной силы вдоль координаты (величину управляющей постоянной силы целесообразно выби- 15 рать такой, чтобы внутри окружности максимально допустимых отклонений— штриховая линия — укладывалось две арки циклоиды); на фиг. 2 — зависимость времени движения конца вра- Zp щающегося вала от скорости его вращения и при движении конца вала от принятого максимально допустимого отклонения 20- 10 м до отклонения от центрального положения 4 .10 ьм 25 для известного способа подвешивания (кривая 1) и для подвешивания за счет действия силы, направленной перпендикулярно смещению (кривая 2), при этом Х„ = 0,7 кгс/м, j: = 3 х 30 х 10 кгс/м, Г = 6 ° 10 Н, e = 0,3 м, -2 . о = 1,6 -10 с; на фиг, 3 — блоксхема одного из возможных устройств активного магнитного подшипника, реализующего предлагаемый способ

35 безконтактного подвешивания быстро вращающегося вала.

Устройство состоит из индуктивных датчиков 1 и 2 положения конца вала по координатам,, датчика 3 скорости вращения вала, преобра- зователей 4, 5 и 6 сигналов датчиков, корректоров 7 и 8 АЧХ, блоков ШИИ 9 и 10, усилителей 11 и 12 мощности, электромагнитов с управляющими обмот-4 ками 13-16 и вращающегося вала 17.

На каждом из электромагнитов находят.— ся также обмотки подмагничивания, питаемые постоянным током (не показаны).

Выходыдатчиков 1, 2 и 3 соединеньк с входами соответствующих им преобразователей 4, 5 и б сигналов датчиков. Выходы преобразователя 6 сигнала датчика 3 скорости вращения вала соединены с вторыми входами блоков ШИИ 10 и 9,. Первые выходы преобразователей 4 и S сигналов датчиков;соединены с входами соответству1147943 2 ющих корректоров 7 и 8 АЧХ, а вторые — с первыми входами соответствующих блоков ШИМ 9 и 10. Выходы корректоров 7 и 8 АЧХ подключены к первым входам усилителей 11 и 12 мощности, вторые. входы которых соединены с выходами соответствующих блоков NHN 10 и 9. Выходы усилителей 11 и 12 мощности. соединены с управляющими обмотками 13, 14. и 15, 16. Обмотки 13 и 14 включены между собой дифференциально (аналогично включены обмотки 15 и 16).

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом (рассмотрим смещение быстровращающегося вала по координате ).

Датчиком положения по координате 2 регистрируют смещение и подают сигнал смещения в преобразователь 5 сигнала датчика. Датчиком 3 скорости регистрируют скорость вращения вала и через преобразователь 6 сигнала датчика скорости подают на второй вход блока ШИИ 10.

С первого выхода датчика 5 сигнал смещения подают на блок 8, где корректируют АЧХ сигнала смещения в соответствии с известным способом подвешивания. Одновременно с второго выхода датчика 5 сигнал смещения подают на первый вход блока ШИМ 10, где производят широтно-импульсную модуляцию сигнала с амплитудой импульсов, зависящей от скорости вращения вала. Скорректированный сигнал с блока 8 подают на первый вход . усилителя 12 мощности, с помощью ко— торого изменяют ток в обмотках 15. и 16 электромагнитов, посредством которых реализуют силу, направленную противоположно смещению. Одновременно модулированный сигнал с блока 10 по.— дают на второй вход усилителя 11 мощности, с помощью которого изменяют ток в обмотках 13 и 11 электромагнитов, посредством которых реализуют силу, направленную перпендикулярно, смещению.

Аналогично производят управление положением вращающегося вала при сме щении его по координате

Предлагаемый способ обеспечивает увеличение скорости управления положением быстровращающегося вала (уже при частоте вращения 10000 об/мин скорость управления увеличивается в 10 раз), увеличение скорости управления положением быстровращающегося х70 g

2,5

g gg Щ Щ 80 х10 ОЦнин

ЩИЩПИ Заказ 1567/35. ти аж 397 До писиое

Ф и®п ШШ а еа т, г .ужгород, .ул.Проектмая, 4

3 12 вала при увеличении скорости вращения вала.

Наиболее целесообразно применение бесконтактного подвешивания валов, в том числе быстровращающихся, в специальных условиях (агрессивные, 47943 4 загрязненные, стерильные, радиактив ные среды, вакуум, сверхнизкие температуры), когда подвешивание с помощью обычных подшипников качения

5 или скольжения затруднено или невозможно.