Гаситель крутильных колебаний объекта

 

1, С . °

О Г1 - È Е 82692 (11) 6

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.02.77 (21) 2456128/25-28 с присоединением заявки № (51) М. К .

F 1 6F 15/02

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень № 32 (45) Дата опубликования описания 30.08.79 (53) УДК 621-567.1 (088.8) па делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. В. Гужовский, С. В. Иносов и Ю. В. Чудутов (71) Заявитель Государственный научно-исследовательский и проектный институт угольной промышленности (54) ГАСИТЕЛЬ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИИ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к области гашения колебаний и уменьшения неуравновешенных сил и может быть использовано для подавления крутильных колебаний конструкции, имеющих большую массу, например роторной стрелы экскаватора.

Известны активные динамические виброгасители, предназначенные для подавления колебаний объекта путем создания реактивной силы за счет перемещения дополнительной массы (1).

В этом гасителе крутильных колебаний используется принцип следящего изменения скорости вращения двигателя с маховиком на валу и создания реактивного момента, приложенного к объекту демпфирования и подавляющего его крутильного колебания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является гаситель крутильных колебаний объекта, содержащий двигатель постоянного тока с маховиком на валу, регулятор тока обмоток возбуждения двигателя и датчик крутильных колебаний объекта, соединенный с входом регулятора .(2).

Гашение крутильных колебаний объекта производится созданием реактивного момента маховика в процессе следящего изменения скорости вращения двигателя. В качестве маховика используется масса ротора двигателя постоянного тока. Изменение скорости вращения двигателя производится в функции крутильных колебаний объекта путем изменения тока якоря регулятором, на вход которого подают сигнал датчика крутильных колебаний объекта.

Реактивный момент сил инерции маховика прикладывается к объекту в переходном ре1п жиме работы двигателя, т. е. в процессе изменения скорости вращения. Величина и знак реактивного момента прямо пропорциональны величине и знаку ускорения вращения ротора. Так как за один период амплитуда колебаний объекта меняет свой знак, то и направление ускорения вращения ротора также изменяет свой знак.

Недостатком устройства является то, что максимальная мгновенная мощность, потребляемая из сети, равна максимальной расчетной мощности гасителя. В связи с этим источник питания двигателя необходимо выбирать из условия максимальной мощности гасителя (двигателя), хотя средняя потребляемая мощность определяется только потерями в двигателе.

Целью изобретения является повышение эффективности гашения колебаний.

Цель достигается тем, что гаситель снаб30 жен вторым идентичным двигателем посто682692

25 янного тока с маховиком на валу, якорные обмотки двигателей соединены параллельно, а обмотки возбуждения подключены к выходу регулятора.

На фиг. l показана общая схема гасителя; на фиг. 2 — электрическая схема соединения двигателей.

Гаситель крутильных колебаний содержит объект 1 демпфирования, два двигателя 2 и 3 постоянного тока независимого возбуждения с маховиками 4 и 5 и датчик б крутильных колебаний объекта 1. Якорные обмотки двигателей 2 и 3 соединяют параллельно и подключают к источнику 7 постоянного тока. Полярность включения обмоток 8 и 9 возбуждения выбирают таким образом, чтобы направление вращения двигателей было встречным (на фиг. 1 направление вращения двигателей а и — ю соответственно) . Изменение тока обмоток возбуждения осуществляется блоком 10 управления, на вход которого поступает сигнал с датчика б крутильных колебаний объекта демпфирования.

Сущность предложения заключается в следующем.

При отсутствии крутильных колебаний объекта ток, протекающий через обмотки 7 и 8 возбуждения, постоянен и равен i и — i, соответственно. Скорость вращения двигателей постоянна и равна v, а направление вращения двигателей встречно (а и — ю соответственно) . В установившемся режиме, т. е. при постоянной скорости вращения двигателей, момент сил инерции маховиков

4 и 5 равен нулю, следовательно, момент на валу двигателей равен нулю, и ток, потребляемый двигателями по якорным цепям, равен току холостого хода двигателей (т, е. потребляемая от сети мощность покрывает только потери в двигателях) .

Пусть в момент времени t начинаются крутильные колебания объекта демпфирования, происходящие по закону q(t). Датчик б крутильных колебаний преобразует колебания объекта в пропорциональный электрический сигнал, который поступает на вход блока 10 управления. Блок управления реализует функцию преобразования сигнала датчика крутильных колебаний в пропорциональное изменение тока обмоток 8 и 9 возбуждения двигателей 2 и 3. Закон преобразования выбран так, что абсолютная величина тока одного двигателя уменьша Tся, а другого увеличивается пропорционально в некотором масштабе амплитуде крутильных колебаний объекта. При этом обороты одного двигателя уменьшаются, обороты другого возрастают. Следовательно, ускорения маховиков т и m> равны по величине и противоположны по знаку. Так как направление вращения двигателей выбрано встречным, то крутящие моменты, приложенные со стороны двигателей к объекту, суммируются и благодаря выбору за10

05 кона управления направлены встречно угловой скорости объекта, т. е. демпфируют колебания последнего.

При колебаниях объекта по периодическому закону первую половину периода один из двигателей, например двигатель 2, увеличивает обороты, другой, например двигатель 3, уменьшает обороты. Втору. о половину периода изменения скорости вращения двигателей противоположны. Далее цикл повторяется в той же последовательности. В процессе торможения двигателя

3 накопленная маховиком 5 кинетическая энергия совершает положительную работу, т. е. двигатель 3 переходит в генераторный режим и рекуперирует энергию. В тот же момент времени двигатель 2 разгоняет маховик 4, т. е. работает в двигательном режиме и потребляет энергию. Так как закон управления выбран таким образом, гго в любой момент времени абсолютные величины генерируемого и потребляемого токов равны, а якорные обмотки двигателей включены параллельно, то генерируемая двигателем 3 энергия полностью потребляется двигателем 2. При этом ток от источника питания покрывает только потери в двигателях, Вторую половину периода в генераторном режиме работает двигатель 2, в двигательном — двигатель 3, и энергетика гасителя в целом остается прежней. Следовательно, и в установившемся режиме, и в режиме гашения колебаний потребляемый от источника питания ток постоянен, а его величина определяется только потерями в двигателях.

В качестве датчика может быть использован любой датчик углового перемещения, например гироскопический. Функция регулирования тока обмоток возбуждения двигателей может быть реализована двумя тиристорными регуляторами, на управляющие цепи которых сигнал с датчика подается в противофазе.

Изобретение позволяет умен шить максимальный ток, потребляемый гасителем от источника питания, снизить расчетную мощность и упростить схему источника питания, повысить надежность и срок службы гасителя в целом.

Формула изобретения

Гаситель крутильных колебаний об.ьекта, содержащий двигатель постоянного тока с маховиком на валу, регулятор тока обмоток возбуждения двигателя и датчик крутильных колебаний объекта, соединенный с входом регулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения колебаний, он снабжен вторым идентичным двигателем постоянного тока с маховиком на валу, якорные обмотки двигателей соединены параллельно, а обмотки возбуждения подключены к выходу регулятора, 682692

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иносов С. В. Активное демпфирование крутильных колебаний, Машиноведение, № б, 1971, 10.

2. The elec(rodin.;llllc vibration absorber

as à passive ог дл!се. (Journal of engeneering for industry В-89, ¹ 4, 1967), стр. 741—

753 (прототип) .

682692

Составитель О. Мальцев

Редактор Н. Аристова

Корректор Л. Тарасова

Заказ 2113/4 Изд. Ко 517 Тираж 1139 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2