Устройство управления стендом для испытания механических передач

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СТЕНДОМ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ, содержащее механически связанные с испытываемой механической передачей датчик упругого момента, электродвигатель, снабженный регуляторами угловой скорости токов якоря и возбуждения, генератор постоянного тока с регуляторами токов якоря и возбуждения, и регулятор момента нагрузки, вход которого связан с выходом блока сравнения, к первому входу которого подключен задатчик момента нагрузки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности испытаний, выход регулятора момента нагрузки связан с входом регулятора тока якоря электродвигателя через цепь отрицательной обратной связи, содержащей последовательно включенные блок дифференцирования, источник регулируемого опорного напряжения и блок регулируемой задержки сигнала, к цепи управления которого через корректирующее звено, а также к второму входу блока сравнения подключен выход датчика упругого момента.

Изобретение относится к системам регулирования электроприводов стендов и может быть использовано для испытательных стендов редукторов, дизелей, трансмиссий вертолетов, в которых имеются длинные валы.
При проектировании систем электроприводов стендов обычно упругостью механической передачи пренебрегают, что приводит при работе системы вследствие появления крутильных колебаний либо к поломке испытываемой механической передачи, либо к необходимости значительного снижения быстродействия системы.
Известны системы электроприводов стендов, в которых при управляющем воздействии уменьшается амплитуда крутильных колебаний за счет введения задатчиков интенсивности в цепи задающих сигналов нагрузки и скорости.
Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство управления стендом для испытания механических передач, содержащее механически связанные с испытываемой механической передачей датчик упругого момента, электродвигатель, снабженный регуляторами угловой скорости, токов якоря и возбуждения, генератор постоянного тока с регуляторами токов якоря и возбуждения, и регулятор момента нагрузки, вход которого связан с выходом блока сравнения, к первому входу которого подключен задатчик момента нагрузки.
Однако это устройство не обеспечивает достаточной надежности испытаний механических передач.
Целью изобретения является повышение надежности испытаний.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления стендом для испытания механических передач, выход регулятора момента нагрузки связан с входом регулятора тока якоря электродвигателя через цепь отрицательной обратной связи, содержащей последовательно включенные блок дифференцирования, источник регулируемого опорного напряжения и блок регулируемой задержки сигнала, к цепи управления которого через корректирующее звено, а также к второму входу блока сравнения подключен выход датчика упругого момента.
На чертеже изображена схема устройства управления стендом для испытания механических передач, например трансмиссий вертолетов.
Устройство содержит регулятор 1 угловой скорости, к входу которого подключен источник задающего сигнала, а выход подключен к входу регулятора 2 тока управляемого источника 3 напряжения, в выходной цепи управляемого источника 3 напряжения установлен датчик 4 тока управляемого источника 3 напряжения. Нагрузкой управляемого источника 3 напряжения является якорь электродвигателя 5 постоянного тока, вал которого механически связан с испытываемой механической передачей 6, представляющей собой упругое звено. На валу механической передачи установлен датчик 7 упругого момента. Испытываемая механическая передача 6 другим выходным концом механически связана с валом генератора 8, создающего момент нагрузки в испытываемой передаче. Якорь генератора 8 через нерегулируемый выпрямитель 9 и датчик 10 тока генератора 8 электрически связан с якорем электродвигателя 5. На валу электродвигателя 5 установлен тахогенератор 11, выход которого подключен к входу регулятора 1 угловой скорости. Регулятор 12 тока возбуждения электродвигателя по выходу связан с возбудителем 13 электродвигателя 5. К выходу возбудителя 13 подключена через датчик 14 тока возбуждения обмотка 15 возбуждения электродвигателя 5. Блок 16 регулируемой задержки своим выходом может быть временно подключен к входу регулятора тока 2 управляемого источника напряжения 3 и к регулятору 12 тока возбуждения электродвигателя 5. Выход датчика 7 упругого момента связан с входом корректирующего блока 17, по выходу связанного с блоком 16 регулируемой задержки. Блок 16 регулируемой задержки по входу связан с источником 18 регулируемого опорного напряжения. Обмотка 19 возбуждения генератора 8 через датчик 20 тока возбуждения генератора 8 подключена к выходу возбудителя 21. Регулятор 22 тока возбуждения по выходу связан с входом возбудителя 21, а по входу подключен одновременно к выходу регулятора 23 тока генератора 8 и к выходу датчика 20 тока возбуждения генератора 8. Блок 24 дифференцирования своим выходом подключен к входу источника 18 регулируемого опорного напряжения. Регулятор 25 момента по своему входу связан с выходом блока 26 сравнения, а по выходу подключен одновременно к входу регулятора 23 тока генератора 8, к выходу датчика 10 тока генератора 8 и к входу блока 24 дифференцирования. Блок 27 задатчика момента по выходу связан с одним входом блока 26 сравнения. Другой вход блока 26 сравнения связан с выходом датчика 7 упругого момента.
Система работает следующим образом.
С помощью управляемого источника 3 напряжения электродвигатель 5 разгоняется до заданной угловой скорости. Ток в цепи якоря генератора 8 при этом отсутствует благодаря наличию нерегулируемого выпрямителя 9.
Загрузка испытуемой трансмиссии осуществляется путем увеличения тока возбуждения генератора 8. Как только напряжение генератора превысит ЭДС электродвигателя, то в цепях якорей этих электрических машин появится ток, при этом генератор начнет развивать тормозной момент.
При возникновении крутильных колебаний за счет обратной отрицательной связи от датчика 7 упругого момента на выходе регулятора 25 момента появляются колебания напряжения, величина которого дифференцируется в блоке 24, а затем через блоки источника 18 регулируемого опорного напряжения и блок 16 регулируемой задержки подается либо на регулятор 2 тока управляемого источника 3 напряжения, либо на регулятор 23 тока генератора 8. Величина времени запаздывания блока 16 в зависимости от величины упругого момента изменяется с помощью корректирующего блока 17.
Изобретение предназначено для использования в электроприводах стендов для испытания механических передач, имеющих упругие звенья и в которых требуется устранение крутильных колебаний и повышенная надежность проводимых испытаний. Оно обеспечивает повышение быстродействия при снижении крутильных колебаний механической части системы (с 3 до 0,2 с); простоту настройки по сравнению с указанным прототипом; простоту проектирования; возможность реализации дополнительных блоков и регуляторов на простых серийных аналоговых или дискретных блоках УБСР. (56) Борцов Ю.А. Обобщенные структурно-топологические методы исследования динамики промышленных систем электропривода. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, ЛЭТИ, Л., 1973.
Заявка ФРГ N 1198085, кл. 42к, 21/02, 1966.