Датчик величины усилия в механизме

Союз Соеетскик Социалистических РеслубликКомитет ео лелем зобретеиий и открытийпри Совете Министров Авторыизобретения В. Г. Васильев, Д, А, Каминская, В, Г. Базилевский и Н. Н, Григорьева Заявитель Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И, Ленин ТЧИК ВЕЛИЧИНЫ УСИЛИЯ В МЕХАНИЗМ 1Изобретение относится к устройствам для управления электроприводами механизмов, работающих с частными перепрузками и стопорениями, например копающих механизмов экскаваторов, нажимных винтов прокатных станов и др, Такие приводы кто технологии работы требуют ограничения упругих динамических усилий, превышающих во,много раз статические усилия.Известны датчики величины усилия в механизме, привод которого выполнен по системе управляемый преобразователь - двигатель с регуляторами тока и скорости.В таких датчиках определение момента начала стопорения или торможения и подача сигнала на переключение в систему электро- привода производятся в функции величины и знака производной скорости двигателя - при темпе замедления, превышающем определенное предельное значение, Однако значение производной скорости двигателя является косвенным показателем нагрузки механизмапоскольку последний представляет собой многомассовую динамическую систему. Сигнал, пропорциональный производной скорости двигателя, обычно образуется электрически дифференцированием напряжения тахогенератора, связанного с валом двигателя. В составе напряжения тахогенератора наряду с полезным сигналом содержатся пульсации (оборотные, полюсные, зубцовые и др.), фильтрация которых снижает точность дифференцирования, а следовательно, и определения момента начала стопорения. Кроме того, при5 дискретном изменении структуры или одногоиз параметров системы уровень ограниченияусилия, в механизме зависит от нагрузки. Вшироком диапазоне изменения нагрузки этоможет привести к недоиспользованию меха 10 низма или недостаточно эффективному опраничению усилия,Предлагаемый датчик выполнен в виде охваченного цепью отрицательной обратной связифункционального блока, содержащего после 15 довательно включенные интегрирующее и ин.тегро-пропорциональное звенья, ко входу,первого из которых, являющегося входом блока,подключен выход датчика тока, а ко входувторого - выход датчика э. д. с. преобразо 20 вателя.Таким образомдля определения усилия вмеханизме использованы регулируемые параметры электропривода, доступные для непосредственного измерения: ток якоря и э. д. с,25 тиристорного преобразователя. Управлениеэлектроприводом в функции сигнала, пропорционального усилию, позволяет повысить эффективность его ограничения, а введение этого сигнала в систему автоматического,регуЗО лирования - получить величину маисимального усилия, нивариантную по отйошению к условиям стопорения.Йа фиг. 1 представлена- схема аписываемоо, датчика с системой удавления элект ройрйофм; на фиг. 2 - схемв замещения меДвигатель 1, прйводящИ"в движение механизм, питается от реверсивного тиристорного преобразователя 2. Система управления 10 содержит ретулятор 3 тока (например, пропорционально-интегральный), регулятор 4 скорости (например, пропорциональный) и задатчик 5 скорости, Обратные связи по току якорной цепи и скорости двигателя осуществляют ся при помощи датчиков б и 7 тока и скорости, соответственно.Датчик величины усилия в механизме выполнен в виде функционального блока, подключенного на вход системы управления пре образователем 2 через пороговый элемент (стабилитрон) 8. Функциональный блок содержит последовательно включенные интегрирующее 9 и интетро-пропорциональное 10 звенья. Ко входу звена 9, являющегося вхо дом блока, подключен выход датчика б тока, а ко входу звена 10 - выход датчика э. д. с, преобразователя. Функциональный блок охвачен цепью отрицательной обратной связи через резистор 11, Вследствие, высокого быст родействия тиристорного преобразователя 2 можно считать, что его э, д, с. повторяет во времени входное напряжение, поэтому сигнал, пропорциональный э, д. с., сним ается с выхода регулятора 3 тока. Это позволяет 35 исключить влияние пульсаций преобразователя на функциональный блок. Через усилитель 12 перемены знака и резистор 13 сигнал э. д,. с. подается на вход авена 10, Выход звена 9 через резистор 14 соединен со входом 40 звена 10, а выход звена 10 через резистор 15 - со входом усилителя 1 б. Отрицательная обратная связь с выхода усилителя 1 б на вход звена 9 осуществляется через резистор 17. 45На фиг. 2 приняты следующие обозначения:Рд - усилие двигателяпропорциональное току якорной цепи,т. е. Р= Кр 1; 50т - масса двигателя, приведеннаяк поступательному движениюмеханизма;Рп, Рп и С - усилие механизма (подлежащее ограничению), скорость 55механизма и жесткость упругой связи между механизмоми рабочим органом, соответственно;трав - матисса рабочето органа; 60рс - усилие внынешней нагрузки. Выделение сигнала Рпропорционального, усилию в механизме, производится на основании следующих соотношений. б 54Уравнение якорной цепиЕп Кр 1 и = " (1+ Фя)дКр Уравнение механизмаРд - д = тдр 1 п(2) Уравнения приведения электрических величин к механическимЕд - К(3)(4) где Е, и Ед - э, д. с. преобразователя идвигателя, соответственно;1 Й и Тя - ток, сопротивление и постоянная времени якорной цепи;К и К - коэффициенты пропорциональности,Уравнения (1) в (4) сводятся к уравнению,связывающему искомую величину 1, усилия вмеханизме с регулируемыми параметрами Епи Рд(1 я) электропривода.рп рд- - + Рд - Хюр 1 + рГ) Ор(1 + рТ) К1Х Ед1+ р,где О - электромеханическая постоянная времени. Из уравнения (5) видно, что текущее значение усилия Рп в механизме может быть определено через текущие значения регулируемых параметров электропривода, доступных для непосредственного измерения: э. д. с. Е, преобразователя 2 и усилия двигателя Рд=бн 1 я т. е, тока якорной цепи. Вычисление усилия Р, через Еп и Рд(1) осуществляется при помощи функционального блока. Электрический сигнал, пропорциональный усилию, снимается в виде напряжения усилителя 1 б. Если нагрузка механизма невелика, то выходное напряжение усилителя 1 б,недостаточно для пробоя стабилитрона 8, В Овязи с этим узел ограничения усилий .не оказывает влияния на работу элекпропривода. Если усилие в механизме превышает допустимое значение (например, статическое стопорное), напряжение усилителя 16 выше опорного напряжения стабилитрона 8. В схему управления электроприводом выдается сигнал разности между напряжением усилителя 1 б и опорным напряжением стабилитрона 8, пропорциональным допустимому значению усилия. Величину и полярность сигнала выбирают из условия перевода электропривода в,режим рекуперации. При этом тиристорный преобразователь 2 инвертирует в сеть часть кинетической энергии, преобразованной в электрическую, которая запасена в механизме, что приводит к ограничению динамических усилий в механизме.. Пейсоченко Техред А, Камышникова Корректор М, Гарцевич Реда каз 1909/6НИИПИ Комите Изд, Мо 1483 Тиражо делам изобретений и открытий пр Москва, Ж, Раушская наб., д. 55 Подписно Совете Министров СССР 5 ипография, пр. Сапунова,В схему управления электроприводом введена отрицательная обратная связь по усилию в механизме, поэтому величина максимального усилия мало зависит от условий стопорения, т. е. является инвариантной по отношению к этим условиям.Предельные возможности ограничения усилий в механизме при помощи предлатаемого датчика ограничиваются допустимым по коммутации током электродвигателя.Предмет изобретенияДатчик величины усилия,в механизме, привод которого выполнен по системе управляемый перобразователь - двигатель с регуляторами тока и скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он выполнен в виде охваченного цепью отрица тельной обратной связи функционального блока, содержащего последовательно включенные интегрирующее и интегро-дропорциональное звенья, ко входу первого из которых, являющегося входом блока, подключен выход дат чика тока, а ко входу второго - выход датчика э. д. с. преобразователя.