Способ управления под нагрузкой многоступенчатыми зубчатыми передачами Советский патент 1983 года по МПК F16H5/80 F16D29/00 

Изобретение относится к машиНостроению, в частности к приводам дл станков, где переключение скоростей осушествляют с помощью управляемых фрикционных муфт. Известен способ управления под нагрузкой многоступенчатыми муфтами, заключающийся в том, что команды управления на муфты поступают од новременно с командой на переключение скоростей l. Недостатком данного способа является низкая надежность из-за возможности замыкания потоков мошности через две передачи одновременно. Наиболее близок к предлагаемому способ управления под нагрузкой мно гоступенчатыми передачами, содержащими ступени, связанные с ведомым, элементом через управляемые фрикционные муфты, заключающийся в том, что переключение скоростей осуществ ляют путем подачи команд управления на отключаемую и включаемую муфты производят с задержкой времени относительно команды на переключение. зубчатых передач 121. Недостатками известного способаявляются низкие экономичность передачи и надежность зубчатого зацепления из-за повЕлшенных нагрузок на зуб Цель изобретения - повышение экономичности передачи и. надежности зуб чатого зацепления. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления под нагрузкой многоступенчатыми зубчатыми передачами,.содержащими ступени, связанные с ведомым элементом через управляемые фрикционные Муфты, заключающемуся в том, что переключение скоростей осуществляют путем подачи команд управления на отключаемую и включаемую муфты с задержкой времени относительно команды на переключение зубчатых передач, одновременно с командой на переключение зубчатых передач, момент выключаемой муфты при отсутствии скольжения уменьшают до величины момента, развиваемого муфтой при скольжении фрикционных поверхностей а подачу команд управ,ления на муфты осуществляют с задержкой времени, равной уменьшению выключаемой муфты На фиг. 1 приведены динамические характеристики электромагнитных муфт переключенных по одной команде управ ления; на фиг. 2 - электрическая схема управления муфтами. В приводе по предлагаемому спосо бу переключения скоростей в зубчатой .передаче выделяет выключаемую муфту с характеристикой маментаМдИ включаему муфту G характеристикой момента Mj,. В точке времени 1 по команде управления на переключение скорости, момент Mi, развиваемой включаемой муфтой при отсутствии скольжения в дисках, уменьшают до значения М, , мало отличающегося от момента сопротивления нагрузки М(, и соответствующего номинальному моменту этой муфты, развиваемому при скольжении в дисках. Этот момент в 2,5 раза меньше номинального. Для гарантии сохранности кинематической цепи при тяжелых режимах работы за верхний предел момента принимают номинальное значение момента М . Понижение момента выключаемой муфты дает, основание считать точку времени .2 переключения муфты совпадающей с точкой времени 3, так как моменты М почти совпадают, тем более, что включаемая муфта пос ле подачи команды управления начинает развивать момент }л с запаздыванием, определяемым временем подтягивания якоря. Кроме этого, точ.ность подачи комаг ды управления на муфту Mg. по предлагаемому способу может быть увеличена при использовании для этой цели датчика момента MC на ведомом элементе. Для сравнения со способом одновременного переключения муфт по команде на переключение скоростей, характеристика выключаемой муфты изображена пунктирной линией.Здесь до точки пересечения пунктирной линии с линией М муфты включены одновременно, что приводит к замыканию мощности, передаваемой от двигателя в нагрузку, в кинематической цепи, образованной двумя муфтами. После подачи команды на переключатель скоростей муфты переключают с задержкой времени t. Выключаемую муфту отключают от источника питания, а включаемую муфту включают на момент, ПРИ котором скорость ведомого момента не падает ниже нижней из двух переключаемых ступеней скорости. Задержку времени t для каждого габарита муфт определяют по времени спада номинсшьного момента до значения 0,05 Мн . Минимальная задержка времени в 0,14 с соответствует минимальному габариту муфты 05 серии ЭТМ, а максимальная - 0,9 с 14 габариту. Включение муфты с опережением t относительно точки 3 перекрывает время примыкания якоря, Это позволяет в случае переключения скорости с нижней ступени на верхнюю выполнить процесс замещения выключаемой муфты включаемой на участке 3-4 без проскальзывания выключаемой йуфты. При таком условии протекания процесса энергетические потери имеют место во включаемой муфте. Схема (фиг. 2) состоит из электромагнитных муфт Ml и М2, управляемых i контактами К1 - Кб реле времени К и

переключателя П, имеющего два положения 1 и 2. Питаниэ муфт осуществляют от двух источников постоянного тока (Оц - источник номинального напряжения питания, Up - источник регулируемого напряжения питания муфт в зависимости от момента сопротивления нагруэки).

Нагрузку на выключаемой муфте определяют перед началом переключения по току двигателя с помощью датчика ТТ трансформаторного тока.

Сигнал датчика корректируют усилителем У с учетом кинематической цепи между выключаемой муфтой и электродвигателем и подают для управления источником питания Up .

Пример .В положении 2 переключателя П реле времени К обесточено. Его нормально замкнутые контакты К2,КЗ, переключаемые без выдержки времени, и контакт Кб, переключи &алЛ с выдержкой времени, замкнуты. Напряжение источника U через диод VI и контакты К2,Кб подают на муфту М2. Муфта М2 включена. Ведомый элемент вращается с постоянной скоростью. Напряжение на выходе источника Up соответствует моменту сопротивления нагрузки на муфте М2. Эта нагрузка ( Мвг момента, развиваё -мбго муфтой при скольжении дисков. В то же время момент, который может передать муфта MC . При выключении муфты М2 время спада момента М до значения W зависит от нагрузки М. ..

Для осуществления процесса переключения скорости по предлагаемому способу в точке времени 1 перекл очатель П переводят в положение 1. При этом включается реле времени К. В схеме происходит одновременное без выдержки времени переключение контактов К1 и К2,КЗ и К4. Контакт К2 размыкается и отключает муфту М2 от источника питания и J, .Контакт К4 соединяет муфтУ с источником питания Up ..Диоды Vi,V2,V3 не допускают разрыва цепи питания муфт при переключении напряжений. Напряжение la муфте М2 уменьшают до значения, /при котором Мп{М/)падает до на I величину коэффициента запаса сцепления.

Наряжение питания, обеспечивающее муфте М2 момент M, , рассчитывают или определяют эксперименталь.но по известной методике.

Реле времени настраивают на постоянную выдержку времени ,14 0,9 с, зависяодую от времени i,o. выключаемой муфты. С указанным интервалом времени относительно контактов- К1 - К4 переключают контакты К5 и Кб.При этом муфту М2 отключают от источника питания Up , а муфту Ml подключают к ИСТОЧНИКУ номинального питания UM .

При переводе переключателя П в положение 2 цикл работы схемы повторяется. При этом контакты К5 и Кб переключают с выдержкой времени при отклонении реле К. Муфту Ml переключают по циклу выключаемой, а муфту М2 - по циклу включаемой.

Для муфты серии ЭТМ габарита 05 номинальное значение передаваемого муфтой момента М 2,5 кгм. Этот момент, который муфта способна передать после ее включения, т.е. когда фрикционные диски сцеплены и скольжение в них отсутствует, и, кроме того, это максимальное значение момента, которое гарантируется в течение всего срока службы в полном диапазоне рабочих режимов и условий эксплуатации;вращаюший (динамический момент) развиваемый включенной муфтой при скольжении муфты с целью изменения скорос ри (направления) движения, ведомой массы привода М в1 кгм. Он должен быть на 20-30% больше момента сопротивления ведвэмой части привода. По этому моменту подбирается муфта привода.

Одновременно с командой н переключение заданной скорости номинашьный момент выключаемой муфты раный 2,5 кгм, уменьшают до величины ее вращающего момента М 1 кгм (за счет снижения напряжения питания муфты) и с задержкой времени, равной времени уменьшения момента выj ключаемой муфты, подают команду упра(вления на одновременное переключение муфт.

Время уменьшения момента является величиной постоянной для данного типа и габарита муфты i легко определяется экспериментально. В данном примере ,J.3jc, так как это .гарантирует до.стйжение муфтой передаваемого момента

Iравного 1 кгм.

Принцип, положенный в основу предлагаемого способа переключения скоростей многоступенчаты -зубчатых передач, позволяет уменьшить вредное взаимодействие одновременно переключаемых муфт, снизить энергетические потери в коробке передач и двигателе, уменьшить потери скорости ведомого элемента, увеличить надежность осуществления процесса переключения скоростей и долговечность привода. Устраняется сложная процедура определения расчетным или экспериментальным путем паузы между командами на переключение муфты. Появляется возможность применения датчика для автоматического управления процессом переключения муфты, т.е. системы с обратной связью пр

моменту на ведомом элементе.Способ не ограничивает возможность использования для управления муфтами электромагнитных реле, так как не требует высокой точности подачи команд управления ВО времени.

Способ упрощает схему управления приводом. Предлагаемое техническое

рааение может бцть внедрено в станках с ЧПУ на основе привода, состоящего из асинхронного двигателя переменного тока или двигателя постоянного тока и коробки скоростей с электромагнитными муфтами, и может найти применение при управлении порошковыми, гидравлическими и пневматическим муфтами.

СПОООБ УПРАВЛЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫМИ ЗУБЧАТЫМИ ПЕРЕДАЧАМИ, содержащими ступе ни, связанные с ведомым элементом через управляемые фрикционные муфты, заключающийся в том, что переключение скоростей осуществляют путем подачи Команд управления на отключаемую и включаемую муфты с задержкой времени относительно команды на переключение зубчатых передач, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности передачи и надежности зубчатого зацепления, одновременно с командой на переключение зубчатых передач, момент выключаемой муфты при отсутствии скольжения уменьшают до величины момента, развиваемого .муфтой при скольжении фрикционных по (Л верхностёй, а подачу команд управления на муфты осуществляют с задержкой времени, равной уменьшению момента выключаемоймуфты.

«

±.

WMVWT.

пай Vfnti

ff

лдеиж

fI Т

Ч

т-§