Устройство для определения жесткости механической характеристики исполнительного двигателя

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»775638 (6)) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено. 160179 (21) 2713910/18-10 с присоедииеиием заявим ¹ (5!)М. Кл.

G 03 L 3/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 301080. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 301080 (53) УДК 531. 781 (088.d) (72) Авторы изобретения

Т.В. Алябьева и А.Г. Микеров (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ

МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО

ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров исполнительного двигателя, в частности жесткости его механической характеристики.

Известно устройство для определения жесткости механической характеристики динамическим методом путем измерения постоянной времени двига- )О теля, содержащее интегратор, на вход которого подается разность сигналов входа и выхода испытуемого двигателя L11 °

Недостатком этого устройства яв- t5 о ляется его сложность в связи с необходимостью применения точного интегратора.

„Известно также устройство, содер- 2Q жащее генератор синусоидальных колебаний и электронный осциллограф, пластины которого подключены ко входу и выходу испытуемого двигателя через дополнительные преобразовате- 25 ли (?g.

В данном устройстве о постоянной времени судят по частотным характеристикам двигателя, однако в связи с искажениями частотных характерис- 3О тик из-за нелинейностей двигателя точность этого устройства низкая.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения механической характеристики двигателя, содержащее источник входного сигнала,усилитель мощности входного сигнала, измерительный тормоз, соединенный с валом испытуемого исполнительного двигателя,и датчик угла поворота(3).

B известном устройстве измерительный тормоз выполнен в виде тормоза индукторного типа. Измерение осуществляется в режиме установившейся скорости, когда момент двигателя равен противодействующему моменту, создаваемому измерительным тормозом, при этом последовательно изменяя ток в обмотках возбуждения тормоза дос-. тигают изменения противсъдействующего момента, а следовательно, и скорости двигателя, что позволяет записать всю механическую характеристику, графически дифференцируя которую определяют жесткость механической характеристики.

Недостатком этого устройства является длительность процесса измере775638 ния в связи с необходимостью последовательного измерения в нескольких точках характеристики (по крайнгй мере трех). кроме того, в таком устройстве трудно измерить механическую характеристику двигателя с ограниченным углом поворота, так как в этом случае из-за присутствия упоров двигатель при разгоне не может достичь режима установившейся скорости вращения, Цель изобретения - расширение области применения устройства, а также ускорение процесса измерения, Укаэанная дель в устройстве по настоящему изобретению достигается эа счет того, что ь нем измерительный тормоз выполнен в виде колебательной механической системы, соединенной с датчиков угла поворота, а источник входного сигнала - s виде гЕнератора синусоидальных колебаний.

Ма фиг. 1 яредставлена схема устройства с маятниковой колебательной системой; на фиг. 2 — конструкти.EIHcLH разновидность устройства с балансной колебательной системой.

Устройство по настоящему изобретению содержит источник 1 входного сигнала, представляющий собой генератор синусоидальных колебаний,усилитель 2 мощности входного сигнала.

Вал 3 испытуемого двигателя 4 соединен с измерительным тормозом 5, Измерительный тормоз 5 выполнен в виде маятника с грузом б на коромысле 7, конец которого соединен с пружинами

8 и 9, укрепленными на неподвижном основании 10. Угол отклонения маятника измеряется датчиком 11.

Измерительный тормоз 5 может быть выполнен также в виде диска 12, соединенного со спиральной пружиной 13 закручивания (фиг. 2). Вместо пружины 13 может быть применен торсион или другой упругий элемент, однако в любом случае с двигателем должна быть связана механическая колебатель ная система.

Работает устройство следующим образом.

При подаче синусоидального входного сигнала ОВ от генератора двигатель 4 приводит маятник в колебательное движение, амплитуда которого измеряется датчиком 11. Если частоту входного сигнала (3 подобрать равной резонансной частоте механической сис. темы шР, то в момент резонанса выполняется соотношение

Ми дЧ где Мп — пусковой момент двигателя, ф — искомая жесткость механической характеристики двигателя, угол поворота вала двигателя, -э7- скорость поворота.

Для синусоидального режима колебаний ь момент резонанса с амплитудой fp

39 а р"р

Следовательно, Мп= QNP%P

Откуда искомая жесткость равна м, (.Ъ)

Таким образом, искомая жесткость механической характеристики двигателя вычисляется по формуле (3) по известкой частоте резонанса u),из2Q меренной амплитуде угла ЯР в момент резонанса, и известному пусковому моменту Мд . Пусковой момент может быть предварительно измерен с помощью того же устройства по углу ото клонения маятника при подаче на вход двигателя напряжения.

Справедливость формулы (1) вытека. ет иэ следующих зависимостей. Уравнение моментов на валу двигателя с

ЗО учетом маятника имеет вид

-=М -М„, (4) фц йЧ

d4

35 где J — момент инерции маятника с учетом ротора двигателя, м - момент создаваемой при отклонении маятника, равный

4О

М "-ЯчнЧ+СЬ (п% = Щ+, ЯМ (5)

В последнем равенстве для малых углов ч принято З(п9 ч и обозначен но: где G — - вес груза 6, плечо груза, жесткость пружин 8 и 9, расстояние от точки закреп5О ления пружин до вала 3.

Подставляя выражение (5) в (4} и переходя к преобразованию Лапласа, получим

55 )) Р (p + (сЬ )ч (ь) Модуль этого выражения равен

i I 1t -(K+ch.)1, „.„, 6О. где UJ круговая частота колебаний.

При резонансной частоте d = и) ц) „/ И+ ЛГ

P (8) 775бЗЯ

Формула изобретения! V„ I -("р р, (9) Фиа. 1

5 12

° Ю иг.2.

ВНИИПИ Заказ 771B/57 Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП"Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 имеет место максимальное отклонение маятника ЧР и из выражения (7) получим что соответствует уравнениям (1) и (2) .

Подбирая конструктивные параметры маятника G, С; 6, Q,можно опре- делить жесткость механической характеристики в любом ограниченном угле поворота вала двигателя для любой интересующей скорости и различном входном напряжении двигателя.

Преимущество устройства по настоящему изобретению в том, что его можно применять для двигателей c ограниченным углом поворота, для тихоходных моментных двигателей, имеющих большой момент и малую скорость поворота, а также для исполнительных двигателей всех других видов.

Другим достоинством устройства является ускорение процесса измерения, так как для определения жесткости механической характеристики в любой точке достаточно всего одного замера амплитуды угла отклонения маятника в момент резонанса.

Устройство для определения жесткости механической характеристики исполнительного двигателя, содержащее источник входного сигнала, усилитель мощности входного сигнала, измерительный тормоз, соединенный с валом испытуемого исполнительного двигателя, и датчик угла поворота, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью расширения области применения и ускорения процесса измерения, в нем измерительный тормоз выполнен в виде колебательной механической системы, соединенной с датчиком уг-!

5 ла поворота, а источник входного сигнала выполнен в виде генератора синусоидальных колебаний.

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

2О 1. Авторское свидетельство СССР

Р 166541", кл. G 06 G 7/18,04.10.62.

2. Рабкин Г.Л. Экспериментальное исследование судовых автоматических систем. Л., "Судостроение",1966, 25 с. 207.

3. Авторское свидетельство СССР

9 241766, кл. G 01 L 3/20,05.09.67 (прототип).