Система компенсации люфта в силовой передаче

 

ИСАКИИ

Союз Советсиик

Социаяистичвсиик

Реслублии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Доволиительиое к авт. саид-ву(5l)Nl. Кл.

С 05 В 5/О1 (22) Заявлено 17. 12 ° 79 {21) 2865215/18-24 с ярисоедииеиием заявки М— (23) Приоритет9кударствевй кенвтет

CCCP ео делан иаебретевкй х етерытвв

Ояубликоваио 23 05..82. Бюллетень М 19 (53) УДК 62-50 (088. 8) Дата опубликования ояисаиия 23 05.82

Р.А.Орещенко (72) Автор изобретения

Новокузнецкое отделение ордена Трудового Красного Знамени

Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института по комплексной электрификации промышленных объектов им. Ф.Б. Якубовского (7I) Заявитель (54) СИСТЕМА КОМПЕНСАЦИИ ЛОФТА В СИЛОВОЙ ПЕРЕДАЧЕ т1зобретение относится к системам регулирования неэлектрических величин и может применяться, например, в системах регулирования скорости, положения вала механизма, имеющего люфт в силовой передаче, находящий- ся между точками приложения активного момента (момент приводного двигателя) и момента сопротивления нагрузки механизма. о

Известно устройство контроля и устранения действия люфта на динамику систвмы управления скоростью вала механизма путем фиксации автоколебаний обусловленных наличием люф35 та, и при наличии последних, введе,нием корректирующего сигнала на вход системы 1 .

Недостатком указанного устройства является то, что оно может использоваться только в системах регулирования, в некоторых люфт обусловливает нелинейные автоколебания. Существует широкий класс систем регулирования, содержащих в силовой передаче люфт, который в нормальных режимах работы не вызывает автоколебаний.

Для таких систем регулирования это устройство непригодно.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система, содержащая последовательно соединенные блок управления током двигателя и двигатель, выход которого соединен с датчиками скорости и момента нагрузки двигателя, а также задатчик момента нагрузки двигателя и два ключа 2). Однако известная система не обеспечивает требуемой точности и надежности при наличии люфта в силовой передачи.

Цель изобретения - повышение точ ности системы за счет компенсации люфта силовой передачи.

Поставленная цель достигается тем, что .система содержит два компаратооа, источник напряжения, генератор

3 930227 4 импульсов, эадатчик рабочей зоны по скорости H эадатчик рабочей зоны по моменту нагрузки, выход которого соединен с первым входом первого ком паратора, второй вход которого соеди нен с выходом датчика момента нагруз ки двигателя, а выход - с управляющим входом первого ключа, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, соединенного управляющим входом с выходом задатчика момента нагрузки двигателя, управляющим входом источника напряжения, и первым входом блока управления током двигателя, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, причем эа,датчик рабочей зоны по скорости соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости, а выход - с управляющим входом второго ключа, вход которого соединен с выходом источника напряжения, а выход с третьим входом блока управления током двигателя.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит механизм 1, силовую передачу с люфтом 2 (редуктор), двигатель 3 постоянного тока с датчиками 4 и 5 соответственно скорости и момента нагрузки двигателя 3, блок 6 управления током (мо ментом) двигателя 3, компараторы 7 и

8, ключи 9 и 10, задатчик 11 рабочей зоны по моменту нагрузки, задатчик рабочей зоны по скорости 12, генератор 13 импульсов, источник 14 напряжения, задатчик 1 момента нагрузки двигателя.

Компенсация люфта в силовой передаче 2 основана на следующем.

В момент размыкания люфта в ведущем элементе силовой передачи 2 нагрузка (момент сопротивления ) скачком уменьшается до уровня Мо, определяемого механическими потерями исполнительного двигателя 3 и элементов силовой передачи (механизма), находящихся между двигателем и люфтом, т.е. потерями ведущего элемента силовой передачи.

Следовательно измерение нагрузки (момента сопротивления) ведущего эле мента силовой передачи, сравнение этой нагрузки с контрольным сигналом М о + Ь, где h - малая величина, позволяет эффективно контролировать разомкнутое состояние люф5

10 !

25 зо

55 та силовой передачи с помощью сигнала наличия люфта, вырабатываемого в-моменты, когда нагрузка ведущего элемента снижается ниже уровня

Мо+b

Замыкание люфта предлагаемый способ обеспечивает посредством операции подачи выходного сигнала генератора 13 импульсов на вход блока 6 управления моментом ведущего элемента силовой передачи. При этом момент ведущего элемента. силовой передачи увеличивается, что приводит к оперативному замыканию люфта и исчезновению сигнала наличия люфта. Исчезновение сигнала наличия люфта обусловливает прекращение работы генератора 13 импульсов.

Известные датчики (измерители ) момента нагрузки, например, двигателя постоянного тока надежно работают при скорости двигателя отличной от нуля. При нулевой скорости погрешность измерения момента нагрузки резко возрастает. Поэтому для повышения надежности замыкания люфта (гарантированного замыкания) при нулевой скорости система обеспечивает операцию подачи дополнительного сигнала на вход системы 6 управления током двигателя. Этот сигнал вызывает увеличение момента ведущего элемента передачи, что гарантирует замкну.тое состояние люфта. При этом надежная стоянка механизма.с выбранным люфтом обеспечивается, если выходной сигнал задатчика рабочей зоны по скорости 12 обеспечивает момент двигателя (ведущего элемента) несколько выше уровня Мо и ниже уровня суммарного момента нагрузки механизма, приведенного к валу двигателя.

Блок 6 регулирования тока представляет собой замкнутый контур регулирования тока якоря двигателя и включает в себя последовательно соединенные датчик тока, регулятор и управляемый источник якорного напряжения.

Датчик 4 скорости выполнен на базе техогенератора. Датчик 5 момента нагрузки двигателя включает в себя дифференциатор и сумматор, алгебраически суммирующий выходной сигнал датчика тока якоря с сигналом первой производной от скорости двигателя.

Компараторы 7 и 8 обеспечивают появление на своих выходах сигналов

5 930 всякий раэ, как только выходные сигналы соответственно датчиков 5 и 4 станут по модулю ниже уровня опорных сигналов, снимаемых соответственно с задатчиков ll и 12.

Задатчик 11 рабочей зоны по нагрузке содержит на своем выходе сигнал, уровень которого соответствует уровню сигнала датчика 5, при наличии на входе последнего момента на- 1О грузки, незначительно превышающего

Ид . Задатчик 12 рабочей зоны по скорости обеспечивает на своем выходе сигнал, уровень которого близок к нулю. 15

Источник 14 напряжения выдает сигнал ИЗ, уровень которого обеспечивает момент двигателя 3, превышающий несколько величину Mö0, а знак Ui . соответствует знаку эадатчика 15 мо- 2о мента.

Генератор импульсов 13 представ-. ляет собой генератор импульсов заданной частоты. При этом каждый импульс генератора описывается уровне- 2s ни ем

227 6 ка выходного сигнала эадатчика 15 момента двигателя, двигатель 3 перейдет в режим торможения, что обеспечивает ..размыкание люфта в силовой передаче.

Иомент нагрузки на валу двигателя резко падает, компаратор 7 срабаты вает, ключ 9 замыкается, на вход системы управления током двигателя 6 поступают импульсы с выхода генератора 13 импульсов, которые вызывают более интенсивное, по сравнению .с валом механизма, торможение вала дви гателя. Люфт замыкается, момент нагрузки двигателя возрастает, компаратор 7 возвращается в исходное состояние, размыкая ключ 9. В процессе торможения размыкание люфта может повторяться многократно и всякий раз срабатывание компаратора 7 приводит к замыканию люфта. При подходе скорости двигателя к нулю выходной сигнал эадатчика 15 момента двиГателя снижается до нуля, срабатывает компаратор 8, ключ 10 замыкается и на вход системы управления током двигателя 6 поступает выходной сигнал источника 14 напряжения, который обеспечивает замыкание люфта, если последний по каким-либо причинам остался разомкнутым. Система (механизм) приходит в новое статическое состояние, характеризуемое нулевым значением скорости вала двигателя.

Предложенная система компенсации люфта позволяет эффективно контролировать и устранять люфт в силовой ередаче и обеспечить высокие динамические показатели систем регулироания выходных координат механизма ез опасения возникновения автокоебаний, ударов и других вредных влений, обусловливаеиых люфтом. Крое того, надежный контроль и устраение люфта при нулевой скорости стоянке механизма) повышает точность егулирования положения вала меха- зма и позволяет использовать более ростые дешевые измерители момена нагрузки.

rAe 1, - длительность импульса, ЗО

А - коэффициент, знак которого соответствует знаку выходного сигнала задатчика 15 момента двигателя.

Величины А,Т и частота генератоИ ра 13 импульсов выбираются, исходя иэ конкретных динамических характеристик блока 6 и двигателя 3. В качестве задатчика 15 момента двигателя может быть использован, например, регулятор скорости, входы которого л связаны с выходами эадатчика и датчика скорости. м

Рассмотрим работу устройства в динамике на примере торможения меха43 низма от некоторой установившейся

P скорости до нулевого значения. При этом будем полагать, что отношение момента двигателя к его моменту инерции приблизительно равно отношению момента нагрузки механизма к . SO моменту инерции последнего. Указанные условия в процессе торможения обеспечивают размыкание люфта.

В исходном состоянии двигатель обеспечивает момент на валу,. равный моменту нагрузки механизма и постоянную скорость вращения вала меха" низма. После изменения величины и энаФормула изобретения

1 Ь)=А(1(а)-е.1(+-Ц2)+ (-Ю), ()

Система компенсации люфта в силовой передаче, содержащая последова-. тельно соединенные блок управления током двигателя и двигатель, выход которого соединен с датчиками скорости и момента нагрузки двигателя, а

Составитель Г.Нефедова

Техред И Рейвес

Корректор О.Билак

Редактор Н.Лазаренко

Подписное

Заказ 3468/61 Тираж 908

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 также эадатчик момента нагрузки двигателя и два ключа, о т л и ч а ющ а я с я тем, что,.с целью повышения точности, система содержит два компаратора, источник напряжения,генератор импульсов, задатчик рабочей зоны по скорости и задатчик рабочей зоны по моменту нагрузки, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом датчика момента нагрузки двигателя, а выход с управляющим входом первого ключа, вход которого подключен к выходу генератора импульса, соединенного управляющим входом с выходом задатчика момента нагрузки двигателя управляющим входом источника напряже" ния и первым входом блока управления током двигателя, второй вход которо30227 8 го соединен с выходом первого ключа, причем задатчик рабочей зоны по скорости соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости, а выход - с управляющим входом второго ключа, вход которого соединен с выходом источника напряжения, а выход - с третьим в входом блока управления током двигателя .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хлыпало Е.И. Нелинейные корд ректирующие устройства в автоматических системах. "Энергия", 1973, с, 288-290, рис. 5-4; 5-8.

2. Авторское свидетельство СССР

М 528542, кл.G 05 8 7/00, 1973

20 (прототип). !