Линейный электрический привод

Союз Советскик Социалистическими РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 744863(22) Заявлено 130378 (21) 2588828/24-07с присоединением заявки Мо 2617347/24-07(51)М. Кл. Н 02 К 33/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД 1Изобретение относится к области электроприводов с возвратно-поступательным движением рабочего органа с использованием линейного двигателя и может быть применено, в част ности, в дорожном строительстве,Известно устройство для получения возвратно-поступательного, движения содержащее линейный двигатель с двухстаторным исполнением 111 . 10Недостаток устройства - низкие энергетические показатели.Известен также линейный электрический привод, содержащий двигатель возвратно-поступательного движения с 15 пневмоцилиндром и систему управления 2 .Недостаток известного устройства заключается в том, что режим авто- колебаний возникает при определенных 20 условиях. При изменении хода или массы рабочего органа система выходит иэ автоколебательного режима. При этом снижаются энергетические показатели. Необходимость в дополнитель ных переналадках снижает область применения известного устройства.Цель изобретения - расширение области применения и повышение энергетических показателей, 30 2Поставленная цель достигается тем,что пневмоцилиндр снабжен датчикомдавления, выходной электрическийсигнал которого подключен к системеуправления включением двигателя посредством дифференцирующей цепочкии усилителя,Кроме того, пневмоцилиндр можетбыть снабжен управляемым пневматическим клапаном, сообщающим его сатмосферой и регулируемым реле максимального давления, подключенного кобмотке пневматического клапана посредством путевого выключателя.На фиг. 1 приведена схема линейного электрического привода, нафиг. 2 - диаграмма давления, скорости рабочего органа и выходного сигна.ла и функции времени, на фиг. 3схема линейного электрического привода, пневмоцилиндр которого снабженуправляемым пневматическим клапаном;на фиг. 4 - электрическая схема управления.Линейный электрический приводсодержит первичную часть 1 электродвигателя возвратно-поступательногодвижения и вторичную часть 2. Одинконец вторичной части снабжен поршнем 3, плотно входящим в пневмоци 744863линдр 4. Пневмоцилиндр с поршнем выполняет роль упругого элемента, Пнев.моцилиндр 4 снабжен датчиком 5 давления, выход которого состоит из подвижного контакта б, связанного спотенциометром 7.В пневмоцилиндре выполнено отверстие 8 и установлен сальник 9. Параллельно выходным клеммам потенциометра 7 включено нагрузочное сопротивление 10 с конденсатором 11. Сигналсопротивления 10 через диод 12 пода Оется на усилитель 13 и от него черезвыключатель 14 подключен к системевключения двигателя 15. Система 15включения имеет также ключ 16,Кривая 17 (фиг, 2) показывает изменение давления в пневмоцилиндре вфункции времени. За нулевое значениепринято давление в пневмоцилиндреравное атмосферному. Кривая 18 соответствует скорости движения вторич Оной части 2. Кривая 19 пропорциональна сигналу, снимаемому с нагрузочного сопротивления 10, Приведенныйграфик справедлив для установившегося процесса и вид кривых зависит отхарактера нагрузки. Однако на принцип работы привода нагрузка невлияет.Диапазон применения линейногоэлектрического привода можно расширить, снабдив пневмоцилиндр 4 управляемым клапаном 20. Управлениеклапана 20 осуществляется катушкой21.Датчик 5 давления имеет электрические контакты 22. Зазор между контактами можно регулировать винтом23. Второй конец вторичной части2 имеет участок 24, сечение которого отличается по диаметру. Этотучасток механически воздействует 40на выключатели 25 и 26. Замыкающийконтакт 27 выключателя 26 шунтируеткнопку 16 в цепи питания устройства15 управления, Катушка реле 28 соединяется с замыкающим контактом22 датчика давления, Параллельноконтакту 22 подключена цепь, состоящая иэ размыкающего контакта 29, выключателя 26 и замыкающего контакта30 реле 28. Катушка 21 клапана 20и реле 31 соединены параллельно иполучают питание через размыкающийконтакт 32 выключателя 25 и два параллельно соединенных контакта,замыкающий контакт 33 реле 28 изамыкающий контакт 22 датчика давления.Электрический линейный приводработает следующим образом.До включения поршень 3 находится в таком положении, что давлениевнутри пневмоцилиндра 4 равно внешнему давлению. Для пуска двигателянеобходимо нажать ключ 16 и включитьвыключатель 14. При этом системавключения двигателя 15 подает пита 65 ние на первичную цасть 1 двигателя,вторичная часть 2 начинает двигаться влево, сжимая поршнем 3 замкнутый объем газа в пневмоцилиндре 4.Движение вторичной части будет происходить до тех пор, пока усилие,развиваемое двигателем, не будетуравновешено давлением сжатого воэд,ха в пневмоцилиндре 4. После этогоключ 16 можно отпустить. Далее процесспроисходит автоматически. С выключением ключа 16 двигатель отключаетсяот сети н под действием газа поршень3 вместе с вторичной частью 2 начинает двигаться вправо. Посколькувторичная часть 2 имеет некоторуюмассу, то поршень 3 проходит среднюю точку и двигается некоторое время дальше, При этом в пневмоцилиндре4 создается раэряжение, противодействующее движению поршня, что приводит к его остановке,Таким образом, давление внутрипневмоцилиндра изменяется от максимального значения до минимальногооколоатмосферного давления (кривая17 на фиг, 2). Так как подвижныйконтакт б датчика 5 связан с потенциометром 7, на выходе последнегобудет получен сигнал, пропорциональный величине давления, На нагрузочном сопротивлении 10 благодаря конденсатору 11 буде получен сигнал,пропорциональный, т, е. аналогичный изменению скорости поршня (кривая 19 на фиг. 2). После того какпоршень 3 достигнет определенногоположения справа от равновесной точки, он под влиянием внешнего давленияснова начинает движение вправо. Приэтом через диод 12 поступает сигналсоответствующей полярности, который после усиления в усилителе 13 дает команду на включение системывключения двигателя 15 и на первичную часть 1 подают напряжение, Последний способствует движению поршня3 и вторичной части 2 влево до техпор, пока не будет выключен выключатель 14. На фиг. 2 заштрихованнаячасть кривой 19 соответствует прохождению сигнала через диод 12 ивключенному состоянию двигателя.Сальник 9 необходим для того, чтобына холостом ходу поршень 3 не могудариться по первичной части двигателя. Полость пневмоцилиндра междуотверстием 8 и сальником 9 будет выполнять в таком случае роль демпфера.Таким образом, двигатель в данномустройстве включается только в однусторону, в такт с началом его движения под влиянием упругого элемента. При этом автоматически обеспечивается резонансная частота включения. Пусковые процессы облегчены иреверс не требуется, В установившемся режиме энергия на колебательныйпроцесс не затрачивается, а идет толь 744863ко на полезную работу. Эти обстоятельства и определяют повышенную надежность устройства и его высокиеэнергетические показатели.Электрический линейный привод,пневмоцилиндр которого снабжен управляемым пневматическим клапаном, работает следующим образом.До пуска поршень находится в среднем (фиг. 1) положении, клапан 20закрыт, реле 26 и 31, а также обмотка о21 обесточены. Для пуска необходимо предварительно установить винт23 в необходимое по технологическимсоображениям положение, определяющее силу удара, и нажать кнопку 16.При этом включается система 15 управления, обеспечивающая включениедвигателя 1 с частотой, равной собственной частоте колебаний системы.Вторичная часть 2 с поршнем 3 начинает совершать колебания с нарастающей амплитудой и скоростью, поскольку объект, по которому необходимоударить находится на расстоянии,превышающем максимально возможныйдиапазон перемещения поршня при 25вынужденных системой управленияколебаниях. При каждом новом движении поршня влево амплитудная величина мгновенного значения давления вкамере увеличивается. При некотором 30количестве ходов поршня 3 давлениев камере становится равным выбраннойустановке максимального реле 31.Его контакты 22 замыкаются. Размыкающий контакт 34 отключает схемууправления двигателя, Одновременнозамыкается его замыкающий контакт22 в цепи питания реле 28 (Фиг. 2),Реле 28 срабатывает, его замыкающийконтакт 30 так же замыкается и реле 4 Осамоблокируется, Замыкается такжеего контакт в цепи питания катушки реле 31 и катушки 21. Однако реле 31и катушка 21 получат питание лишьтогда, когда замкнется нормально-замкнутый контакт 32, Под давлением газа в камере пневмоцилиндра 4 поршень 3 со вторичной частью 2 двигается вправо с нарастающей скоростью,В среднем положении скорость вторичной части максимальна, Контакт 32 установлен таким образом, что его замыкание происходит в тот момент, когдаучасток 24 с большим сечением вторичной части 2 смещается вправо и рычаг выключателя 25 выходит из механического контакта. Последний жеустановлен таким образом, что егозамыкание происходит в момент, когда давление в рабочей камере и внешнее давление близки по величине, а 60скорость вторичной части максимальна. Это достигается тем, что длина участка 24 выбрана равной половине максимального хода поршня прирезонансных колебаниях, т. е. при- , 65 близительно равна половине длины рабочей камеры. Как только выключатель 25 замыкает свой контакт, катушка реле 31 и катушка 21 клапана 20 получают питание. И реле 31, замыкая свои нормально открытые контакты, самоблокируется, Клапан 20 соединяет рабочую камеру с внешней атмосФерой и поэтому ничто не мешает вторичной части двигателя двигаться вправо дальше до соударения с объектом. В момент удара срабатывает выключатель 26. Его контакт в цепи катушки реле 28 (Фиг. 2) размыкается и катушка обесточивается. Замыкается одновременно и контакт 27 в цепи питания схемы 6 управления, Одновременно размыкаются оба контакта реле 28, в том числе и контакт в цепи питания в катушке 21 реле 31. Однако послед; ние продолжают получать питание через контакт 22 реле 31Контакт 27 включает двигатель и он начинает двигать вторичную часть 2 с поршнем влево. Движение происходит свободно, поскольку клапан 20 продолжает оставаться открытым до тех пор, пока участок 24 с большим сечением не заставит сработать выключатель 25. При этом разрывается цепь питания катушки 21 клапана 20 и катушки реле 31Клапан закрывает доступ воздуха из внешней среды, Далее процесс повторяется.Изменяя установку реле максимального давления можно регулировать силу удара.Как видно из описания, небольшим по мощности двигателем можно в данном приводе обеспечить силу удара в несколько раз превышающую усилие, развиваемое двигателем.Формула изобретения1. Линейный электрический привод, содержащий двигатель возвратно-поступательного движения с пневмоцилиндром и систему управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения энергетических показателей, пневмоцилиндр снабжен датчиком давления, электрический выход которого подключен к системе управления двигателя посредством диФференцирующей цепочки и усилителя.2. Линейный электрический привод, по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что пневмоцилиндр снабжен управляемым пневматическим клапаном, сообщающим его с атмосФерой и регулируемым реле максимального давления, подключенным к обмотке пневматического744863 раж 783 одписное Проектная ж город,клапана посредством путевого выключателя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеЦНИИПИ Заказ 3829 филиал ППП Патент 1. Соколов М, М. и др. Электропривод с линейными асинхроннымидвигателями. М., 1974, с. 29.2. Авторское свидетельство СССР9 433600, кл. Н 02 К 33/18, 1971,