Исполнительный механизм

(22) Заявлеио 18,07.77 (21) 2508077 Л 4 24 Н заявки .% -оедииениемриоритетпубликовак Н.О Гесударственье вСССРв делам забрат(088.8) т Дата опублкк ння описания 10,10.7 72) Авторы изобретени. Левченко и А рез ий институтистической революц(71) Заявитель а пол итехнич тябрьской соц евский ордена Лен50 петия Великой О ОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХА НИЗМ 4 й пе даче Изоб,ройств азовано дв систеИзвеследтрансфорсогласотель с дный вал уст- ольннь инла расретение относится к области втоматики и может быть и ля дистанционной передачи мах контроля и управлении. стны исполнительные механ ящих систем, содержащие сельс матор, цепи усиления сигна вания, электромеханический вигателем, вращающим пово1 1.Известные устройства содержат много- обмоточные индуктивные системы, требую щие прецизионного выполнения и закрепления на магнитопроводе, существенно увели-15 чивающнм иэ-за своей массы инерционность поворотного вала.Известен также исполнительный меха-низм следящей системы, на основе электромагнитного сельсина-приемника, содержащий статор с обмоткой возбуждения, поворотный ротор с трехфазной обмоткой синхронизации и соосный с ним асинхронный ротор в виде полого медного цилиндра, соединенного механическо ре й с поворотным ротором 12.Массивный ротор такого механизма обладает значительным моментом инерции, заставляющим принимать особые меры для егоуспокоения, например, короткоэамкнутые демпферные обмотки. Увеличение же зазора в магнитопроводе между статоюм и ротором для размещения асинхронного ротора уменьшает магнитный поток, а следовательно, и удельный (на один градус поворота ротора) момент сельсина, ослабление которого компенсируют значительным увеличением передаточного числа механической передачи между асинхронным ротором и поворотным ротором, например, равным 500. Все вместе приводит к снижению КПД исполнительного механизма, удельной мощности и к увеличению его массы.Целью изобретения являются увеличение удельной мощности, удельного момента и повышение КПД уменьшение момента инерции поворотного вала.40 ГЬя этого олин ротор выполнен в видесателлитного дифференциального механизма, к одному из центральных колес которого прижат пьезоэлемент статора а поворотный ротор выполнен в виде биморфного пьезоэлемента, электрически соединенного с дифференциальным усилителем,а механически, например, зубчатой передачей с водилом сателлита, причем свободный конец биморфного пьезоэлемента при- .0жат к другому центральному колесу асинхронного ротора.На чертеже представлен исполнительный механизм следящей системы с частичным разрезом центрального колеса 15дифференциального механизма,Исполнительный механизм следящейсистемы состоит иэ статора, в которомзакреплен пьезоэлемент 1, подшипник 2оси ротора и подшипник 3 поворотного 20ротора, связанного зубчатой передачейс осью первого ротора. На оси роторасвободно посажены центральные колеса4-5 и сателлиты 6, прижатые друг кдругу пружиной 7. Вал 8 поворотного ротора соединен посредством водила с биморфным пьезоэлементом 9, другой конец которого прижат к цилиндрической поверхности центрального колеса 5, как и пьезоэлемент 1- к колесу 4, пружиной 10..Кроме того, вал 8 соединен зубчатой передачей 11 с водилом сателлитов 6, заклиненным на оси ротора. Электроды пьезоэлемента 1 подключены к источнику 12питания, Внешние электроды пьезоэлемен- З 5та 9 соединены с одним иэ входов дифференциального усилителя 13, на другойвход которого подан сигнал синхронизации с пульта управления.Исполнительный механизм следящейсистемы работает следующим образом,От источника 12 питания поступаетпеременное промодулированное по амплитуде напряжение на пьезоэлемент 1, ачерез дифференциальный усилитель 13 -на биморфный пьезоэлемент 9, возбуждаетих и тем самым приводит во вращение содинаковой и противоположной скоростьюцентральные колеса 4 и 5 ротора, покасигнал синхронизации биморфного пьезоэлемента 9, поступающий на один из вхо дов дифференциального усилителя, равенсигналу синхронизации, поступающему наего другой вход с командного пульта,например, сельсина-датчика. В этом слу 55чае ось ротора находится в покое и уголнаклона пьезоэлемента 9 по отношениюк поверхности центрального колеса оста 92ется неизменным, При изменении амплитуды напряжения, поступающего с пульта управления, сигнал рассогласования увеличивает или уменьшает напряжение возбуждения пьезоэлемента, что вызывает вращение сателлитов, а с ними через зубчатую передачу - и поворотного ротора, изменяющего угол наклона пьезоэлемента до тех пор, пока в новом положении поворотного ротора не станут равными сигналы синхронизации на входах дифференциального усилителя.Упомянутый сигнал синхронизации возникает на биморфном пьезоэлементе благодаря возбуждению его переменным напряжением, промодулированным по амплитуде с частотой 1 , собственных иэгибных колебаний, Частота 1 м зависит от длинытолщины 1 пьезоэлемента и скорости продольных акустических колебаний Ся .= ьвЧастоту 1 модуляции выбирают значительно меньше, чем частота 1 р продольных колебаний пьезоэлементов 1 и 9 (например, 20 ти = 1 р ). Частоту ф рассчитывают по формулеСэа1 рС целью облегчения возбуждения изгибных колебаний задаются деформации пьезоэлементов, определенного начального знака.Напряжение синхронизации, генерируемое изгибными колебаниями пьезоэлемента 9 равно нулю, когда центральное колесо 5 не вращается, и растет пропорционально скорости его вращения и углу встречи пьезоэлемента 6 с поверхностью центрального колеса. Начальную скорость вращения,равную и противоположную по направлению скорости колеса 3, задают предварительной регулировкой устройства.Пружины 10 задают величину фрикционного сцепления свободных концов пьезоэлементов 1 и 9 с цилиндрической поверхностью центральных колес 4 и 5 и тем самым определяют величину максимально возможного вращающего колеса усилия 1;1 р-тр , Где- сила сжатия пружин, а Ктр - коэффициент трения между пьезоэлементом и поверхностью колес.Пьезоэлемент 1 статора и биморфный пьезоэлемент 9 изготовляют из пьезокерамического шликера, например;ПКД, прокатанного в ленты, на главные поверхности которых наносят метаплизирующую пасту, Последующий обжиг"Пате или ал двух прокатанных вместе через вальщи изогнутых по цилиндрической поверхности большого радиуса (например, равногоутроенной длине) лент приводит к их спеканию и одновременному восстановлениюпасты в металлическое покрытие, служащее внутренними и внешнимиэлектродами, с помощью которых поляризуют керамику (в поле 30 кВ) см при 110 С,а затем включают в цепи управления,Слои биморфного пьезоэлемента. 9 поляризуют навстречу друг к другу,формула изоб ре те ния Исполнительный механизм, содержащий статор и два ротора, один из которых выполнен поворотным и связан с другим ротором механически, о т л и ч а ю- щ и й с я тем, что, с целью увеличения удельной мощности, удельного момента, повышения коэффициента полезного действия и уменьшения момента инерции, один ротор выполнен в виде сателлитного дифферепвильного механизма, содержа пего два пентральных колеса, между которыми установлен сателлит; механизм снабжен дифференциальным усилителем и пьезо 5 элементом в виде пластины, один конецкоторой закреплен в статоре, а другойприжат к цилиндрической поверхности одного колеса, а поворотный ротор выполненв виде изогнутой биморфной пьезоэлектрической пластины, электрически соединенной с дифференциальным усилителем, одинконец которой соединен механически, наппример, зубчатой передачей с водилом сателлита, а другой конец прижат к цилиндрической поверхности другого колеса дифференциального механизма.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Свечарник Д. В. Дистанционныепередачи, М.-Л., "Энергия", 1974,с. 364,2, Свечарник Д. В, Дистанцйонныепередачи, М.-Л., "Энергия, 1966,с, 372,