Способ малоинерционного нагружения вала двигателя и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1723470 1)5 6011 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ ОГ 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОР У СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ МАЛОИНЕРЦИОННО ГРУЖЕНИЯ ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ И УС СТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ГО НА- ТРОЙнический институт ение относится к теческих параметров эожет быть испольшаговых электродретения являетсяружения шаговогод аЬлааиа раласЬаР(57) Изобрет роля механи ателей и м нагружения Целью изоб очности наг нике конт- лектродвиовано для вигателей. овышение вигателя за1723470 счет поддержания заданного момента упругой силы при любых положениях входного вала в процессе его вращения. Нагрузочный момент создается предварительной деформацией моментной пружины. При выполнении испытуемого двигателем очередного шага по сигналу фотоэлектрического датчика рассогласования совершает такой же шаг следящий двигатель 8, поэтому дополнительная деформация пружины незначительна и нагрузочный момент практически постоянный, Устройство состоит из моментной пружины 1, связывающей входной 2 и выходной 3 валы. Входной вал жестко соединен с испытуемым двигателем, а выходИзобретение относится к технике контроля механических параметров электродвигателей и может быть использовано для нагружения шаговых электродвигателей при их испытании под нагрузкой.Известен способ малоинерционного нагружения вала, заключающийся в использовании момента сил сухого трения,Устройство для реализации этого способа показано на примере фрикционных тормозов - моментомеров. Нагрузочный момент создается фрикционными накладками на шкиве, закрепленном на валу испытуемого двигателя, Изменение нажатия фрикционных накладок и соответственно нагрузочного момента осуществляется изменением тока электромагнита, прижимающего накладки.Недостатком фрикционного способа и устройства является непостоянство коэффициента трения тормозящих поверхностей, что проявляется в непостоянстве и скачках нагрузочного момента, Кроме того, необходимость шкива на валу испытуемого электродвигателя создает дополнительный момент инерции, что не всегда допустимо.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ ма, лоинерционного нагружения вала. двигателя, заключающийся в закручивании выходного вала относительно соосного входного вала одностороннего вращения до получения требуемого значения момента упругой силы, действующей между ними, дальнейшей фиксации выходного вала в этом положении и приложении крутящего момента ко входному валу. О нагружении двигателя судят по троганию входного вала,Устройство, реализующее способ, содержит моментную пружину, соединяющую входной и выходной соосные валы, и механой - со следящим двигателем 8. Рассогласование положения валов 2 и 3 сигнализирует фотоэлектрический датчик. Вращение двигателя управляется импульсами заданной частоты генератора 11, обрабатываемыми формирователем 9 и подсчитываемыми счетчиком 14. Вращение двигателя 8 управляется импульсами датчика рассогласования, поступающими через скользящие контакты 16 в формирователь 10 и посылаемыми к двигателю 8 и счетчику 15. Момент упругой силы задается положением фланца 17 на валу 3. О недостаточности момента двигателя и его сбоях судят по разности показаний счетчиков 14 и 15, 2 с.п. ф-лы,5 ил,ниэм односторонней задержки входного вала,Область использования такого способаи устройства ограничена статическим режи 5 мом, т,е, нагружением начальным пусковыммоментом двигателя.При вращении вала закручивается пружина, возникает погрешность задания нагрузочного момента тем больше, чем10 больше угол поворота вала,Целью изобретения является повышение точности нагружения шагового двигате- .ля за счет поддержания заданного момента .упругой силы при любых положениях вход 15 ного вала в процессе его вращения.Способ малоинерционного нагружениявала и устройство для его осуществленияобладает малым моментом инерции при заданном нагрузочном моменте по сравнению20 с другими способами и устройствами; малойпогрешностью изменения заданного момента, определяемой остаточной деформацией пружины и ее закручиванием впределах полушага.25 Погрешность, вызываемая второй из названных причин, оценивается следующимрасчетом,Если заданный момент получен закручиванием пружины 1 на угол 340 О, а шаг30 двигателя равен аш= 1,8 (200 шагов за оборот), то относительная погрешностьР = 1,8/2340 = 0,00265 или Р = 3 ,Кроме того, четким контролем пропускашагов испытуемого двигателя ШД - 20 пу 35 тем сличения показаний счетчиков 14 и 15.Указанная цель достигается тем, что согласно способу малоинерцион ного нагружения вала, заключающемуся в том, .чтовыходной вал закручивают относительно со 40 осного входного вала одностроннего враще.ния до заданного момента упругой силы,10 20 30 35 40 50 затем фиксируют выходной вал в этом положении, после чего ко входному валу прикладывают крутящий момент двигателя,причем о нагружении двигателя заданным моментом судят по троганию и шагу входного вала, при каждом трогании и шаге входного вала осуществляют поворот выходного вала на один такой же шаг вслед за ним,Кроме того, устройство малоинерционного нагружения вала двигателя, содержащее моментную пружину, соединяющую входной и выходной соосные валы, и меха низм односторонней фиксации вращения входного вала, введены датчик расСогласования, состоящий из светодиода, фотодиода 15и дисковой маски между ними, следящий шаговый электродвигатель, генератор шаговых импульсов, первый формирователь импульсов управления для испытуемого шагового двигателя, второй формирователь импульсов управления для следящего шагового электродвигателя, первый и второй счетчики шаговых импульсов, причем первый выход генератора шаговых импульсов соединен с первым счетчиком, второй выход- со входом первого формирователя, выход которого соединен с испытуемым шаговым двигателем, выход датчика рассогласова-. ния соединен со входом второго формирователя, первый выход которого соединен со вторым счетчиком, а второй - со следящим шаговым электродвигателем.На фиг,1 представлена схема конструкции устройства и функциональная блок-схема его электрических цепей; на фиг.2 - продольная проекция размещения и крепления датчика рассогласования в составе светодиода, фотодиода, диска-маски; на фиг.3 - то же, поперечная проекция; на фиг,4 - зависимость тормозного момента от рабочего закручивания пружины; на фиг.5 - временные диаграммы управляющих импульсов,Устройство малоинерционного нагружения вала двигателя содержит моментную пружину 1, соединяющую входной 2 и выходной 3 валы, механизм Односторонней за-. держки вращения 4, датчик рассогласования, состоящий из светодиода 5, фотодиода б, дисковой маски 7 между ними, следящий шаговый электродвигатель 8, формирователи шаговых импульсов 9 и 10, регулируемый по частоте электрйческий источник периодических импульсов 11,счетчики 14 и 15, скользящие контакты 16; 55 фланец 17 выходного 3 вала, подшипники 12 входного 2 вала, подшипники 13 выходного 3 вала. Входной вал 2 устройства имеет полумуфту для соединения с валом испытуемого шагового электродвигателя 20,Способ малоинерционного нагружениявала двигателя осуществляют на устройствемалоинерционного нагружения вала двигателя.Для подготовки устройства к испытанию шагового электродвигателя 20 (ШД)выполняют уставку заданного нагрузочногомомента путем предварительного закручивания пружины 1 на соответствующий угол,для чего выполняют следующее,Возбуждением следящего шаговогоэлектродвигателя 8 (ШД 2) создают на немфиксирующий момент, больший нагрузочного;То же выполняют на испытуемом электродвигателе 20 или фиксируют положениеего вала посредством механизма одностроннего запрета вращения 4(МОСВ), Этими действиями обеспечена неподвижностьвалов 2 и 3, Затем поворотом фланца 17относительно вала 2 закручивают на необходимый угол пружину 1 и закрепляют фланец 17 на валу 3. Подают напряжение насветодиод 5, задают требуемую частоту задающих импульсов в генераторе 11,Действие устройства начинается послеподачи импульсов от генератора 11 к первому 10 формирователю импульсов (ФИ 1) ипроисходит следующим образом.Каждый посланный из ФИ - 9 в ШД 1-20импульс создает на валу 2.крутящий моментМк. Если он превышает заданный моментупругой силы Му, то входной 2 вал поворачивается на угловой шагая, причем диск-маска 7 уже при повороте на часть шага(3,0-0,4) ао позволяет свету пройти от светодиода 5 к фотодиоду 6, вследствие чеговторой 10 формирователь импульсов (ФИ 2)выдает импульс на второй 15 счетчик импульсов и одновременно на электродвигатель ШД 2-8, который сделает шаг вслед зашагом ШД 1-20.При этом диск-маска 7 перекроет свет кфотодиоду б, чем прекратит действие импульса, Таким образом, один шаг испытуемого 20 двигателя сопровождается толькоодним шагом следящего 8 двигателя с запозданием на время полушага, т.е. обеспечивается дискретное слежение завращением вала 2. В описанном случае счетчики 14 и 15 будут давать одинаковые отсчеты. что свидетельствует о способностииспытуемого двигателя 20 преодолевать заданный момент, Если момент силы ШД 1окажется меньше заданного момента, тосвет от светодиода 5 к фотодиоду б не пройдет, ШД 2-8 останется неподвижным, счетчик 15 не изменит своего показания, тогдакак счетчик 14 будет отсчитывать импульсы,посылаемые к двигателю ШД 1 - 20,Нагружение двигателя можно вести при различных частотах генератора импульсов 11 и при различных значениях заданного момента Му,Формула изобретения1, Способ малоинерционного нагружения вала двигателя, заключающийся в том, что выходной вал закручивают относительно соосного входного вала одностроннего вращения до заданного момента упругой силы, затем фиксируют выходной вал в атом положении, после чего к входному валу прикладывают крутящий момент двигателя, причем о нагружении двигателя заданным моментом судят по троганию и шагу входного вала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности нагружения шагового двигателя за счет поддержания заданного момента упругой силы при любых положениях входного вала в процессе его вращения, при каждом трогании и шаге входного вала осуществляют поворот выходного вала на такой же шаг. 2, Устройство для малоинерционногонагружения вала двигателя, содержащее моментную пружину, соединяющую входной и выходной соосные валы, и механизм 5 одностронней фиксации вращения входного вала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности нагружения в него введены датчик рассогласования, состоящий из светодиода, фотодиода и диско вой маски между ними, следящий шаговыйэлектродвигатель, генератор шаговых импульсов, первый формирователь импульсов управления для испытуемого шагового двигателя, второй формирователь импульсов 15 управления для следящего шагового двигателя, первый и второй счетчики шаговыхимпульсов, причем первый выход генератора шаговых импульсов соединен с первым счетчиком, второй выход - с входом первого 20 формирователя, выход которого соединен сиспытуемым шаговым двигателем, выход датчика рассогласования соединен с входом второго формирователя, первый выход которого соединен с вторым счетчиком, а 25 второй - со следящим шаговым двигателем.1723470 Л. Беск Редакт орват ррект аказ 10 б 0 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Составитель Техред М,М