Система компенсации люфта в силовой передаче

ИСАКИЕМ,Союз СоввтсиикСоциалистичвсиикРеслублии АВТОРСКОМУ СВИ ЛЬС 61) Дололннтельное кавт, санд-ву 22)Заявлено 17.12.79 (21) 2865215/18(51) . л. 605 В 5/О нсоеднненнею заявки,рв -твеуаарДата олублнковаиня олисания 2305.8 72) Автор изобретения.А,Орещенко дена Трудового Кра вательского и врое лектрификации пром Якубовского ого Знаменоголенных Новокузнецкое отделениеВсесоюзного научно-исслеинститута по комплекснойобъектов им, Ф,) Заявител 4) СИСТЕМА КОМПЕНСАЦИИ ЛОФТА В СИЛОВОЙ ПЕРЕДАЧЕ т 1 зобретение относится к системам регулирования неэлектрических величин и может применяться, например, в системах регулирования скорости, по ложения вала механизма, имеющего люфт в силовой передаче, находящий"ся между точками приложения активного момента (момент приводного двигателя) и момента сопротивления нагрузки механизма.Известно устройство контроля и устранения действия люфта на динамику систвмы управления скоростью вала механизма путем фиксации автоколебаний, обусловленных наличием люфта, и при наличии последних, введе,- нием корректирующего сигнала на вход системы 111.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 двигате" ля и два ключа 2 1.Однако известная Система не обеспе чивает тоебуемой точности и надежности при наличии люфта в силовой передачи.Цель изобретения - повышение точности системы за счет компенсации люфта силовой передачи.Поставленная цель достигается тем, что .система содержит два компаратооа, источник напряжения, генераторимпульсов, эадатчик рабочей зоны по скорости и 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 (моментом) двигателя 3, компараторы 7 и 8, ключи Э и 10, задатчик 11 рабочей зоны по моменту нагрузки, задатчик рабочей зоны по скорости 12, генератор 13 импульсов, источник 11 напряжения, задатчик 15 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 Ь - малая величина, позволяет эффективно контролировать разомкнутое состояние люф 5 10 5 26 25 Зо 35 40 45 50 55 та силовой передачи с помощью сигна"ла наличия люфта, вырабатываемогов моменты, когда нагрузка ведущегоэлемента снижается ниже уровняМо +Замыкание люфта предлагаемыйспособ обеспечивает посредством операции подачи выходного сигнала генератора 13 импульсов на вход блока буправления моментом ведущего элемента силовой передачи. При этом моментведущего элемента. силовой передачиувеличивается, 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 работаютпри скорости двигателя отличной отнуля. При нулевой скорости погрешность измерения момента нагрузки резко возрастает. Поэтому для повышения надежности замыкания люфта (гарантированного замыкания) при нулевойскорости система обеспечивает операцию подачи дополнительного сигналана вход системы б управления токомдвигателя. Этот сигнал вызываетувеличение момента ведущего элемента передачи, что гарантирует замкну.тое состояние люфта. При этом надежная стоянка механизма.с выбраннымлюфтом обеспечивается, если выходнойсигнал задатчика рабочей зоны по скорости 12 обеспечивает момент двигателя ( ведущего элемента) нескольковыше уровня Мо и ниже уровня суммарного момента нагрузки механизма,приведенного к валу двигателя,Блок б регулирования тока представляет собой замкнутый контур регулирования тока якоря двигателяи включает в себя последовательносоединенные датчик тока, регулятори управляемый источник якорногонапряжения,Датчик 4 скорости выполнен на базе техогенератора, Датчик 5 моментанагрузки двигателя включает в себядифференциатор и сумматор, алгебраически суммирующий выходной сигналдатчика тока якоря с сигналом первой производной от скорости двигателя.Компараторы 7 и 8 обеспечиваютпоявление на своих выходах сигналов227 6ка выходного сигнала эадатчика 15 момента двигателя, двигатель 3 перейдетв режим торможения, что обеспечивает ,.размыкание люфта в силовой передаче.Иомент нагрузки на валу двигателярезко падает, компаратор 7 срабаты- вает, ключ 9 замыкается, на вход системы управления током двигателя 6 поступают импульсы с выхода генератора 13 импульсов, которые вызываютболее интенсивное, по сравнению .свалом механизма, торможение вала двигателя. 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 скоростидвигателя к нулю выходной сигналэадатчика 15 момента двигателя снижается до нуля, срабатывает компаратор 8, ключ 10 замыкается и на входсистемы управления током двигателя 6поступает выходной сигнал источника 14 напряжения, который обеспечиваетзамыкание люфта, если последний покаким-либо причинам остался разомкнутым. Система (механизм) приходитв новое статическое состояние, характеризуемое нулевым значением скорости вала двигателя.Предложенная система компенсациилюфта позволяет эффективно контролировать и устранять люфт в силовойередаче и обеспечить высокие динамические показатели систем регулироания выходных координат механизмаез опасения возникновения автокоебаний, ударов и других вредныхвлений, обусловливаеиых люфтом. Крое того, надежный контроль и устраение люфта при нулевой скоростистоянке механизма) повышает точностьегулирования положения вала меха-зма и позволяет использовать болееростые дешевые измерители момен-а нагрузки.где- длительность импульса,А - коэфФициент, знак которогосоответствует знаку выходного сигнала задатчика 15момента двигателя.Величины А ,Си частота генератоИра 13 импульсов выбираются, исходяиэ конкретных динамических характеристик блока 6 и двигателя 3. В качестве задатчика 15 момента двигателя может быть использован, например, 4 в брегулятор скорости, входы которого лсвязаны с выходами эадатчика и датчика скорости.мРассмотрим работу устройства в динамике на примере торможения меха 4низма от некоторой установившейсяРскорости до нулевого значения. Приэтом будем полагать, что отношениемомента двигателя к его моментуинерции приблизительно равно отношению момента нагрузки механизма к.Ямоменту 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 5 930 всякий раэ, как только выходные сигналы соответственно датчиков 5 и 4 станут по модулю ниже уровня опорных сигналов, снимаемых соответственно с задатчиков 11 и 12.Задатчик 11 рабочей зоны по нагрузке содержит на своем выходе сиг- . нал, уровень которого соотвьтствует уровню сигнала датчика 5, при наличии на входе последнего момента на О грузки, незначительно превышающего Ио . Задатчик 12 рабочей зоны по скорости обеспечивает на своем выходе сигнал, уровень которого близок к нулю. 15Источник 14 напряжения выдает сигнал ИЗ, уровень которого обеспечивает момент двигателя 3, превышающий несколько величину Ир, а знак 11 э . соответствует знаку эадатчика 15 мо мента.Генератор импульсов 13 представляет собой генератор импульсов заданной частоты. При этом каждый импульс генератора описывается уровне нием 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, аорректор О.Бил ктор Н.Лазаренко Подписи Тираж 908 ственного .к етений и отЖ, Рау каз 346 тета СССР тийая наб., д. 4/ ВНИИПИ Госудпо делам изоб113035, Моск жгород, ул. П ал ППП "Патент ая,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 двакомпаратора, источник напряжения,генератор импульсов, задатчик рабочейзоны по скорости и задатчик рабочей зоны по моменту нагрузки, выходкоторого соединен с первым входомпервого компаратора, второй вход которого соединен с выходом датчикамомента нагрузки двигателя, а выходс управляющим входом первого ключа,вход которого подключен к выходугенератора импульса, соединенногоуправляющим входом с выходом задатчика момента нагрузки двигателя управляющим входом источника напряже"ния и первым входом блока управлениятоком двигателя, второй вход которо 30227 8го соединен с выходом первого ключа, причем задатчик рабочей зоны поскорости соединен с первым входомвторого компаратора, второй вход которого соединен с выходом датчикаскорости, а выход - с управляющимвходом второго ключа, вход которого соединен с выходом источниканапряжения, а выход - с третьимю входом блока управления током двигателя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Хлыпало Е.И. Нелинейные кор 1 ректирующие устройства в автоматических системах. "Энергия", 1973,с, 288-290, рис. 5-4; 5-8.2. Авторское свидетельство СССРУ 528542, кл,С 05 8 7/00, 197320 (прототип),