Устройство контроля за электромагнитным приводом постоянного тока тормоза Советский патент 1984 года по МПК F16D66/00 G01D5/28 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам, нредназначенным zuiH контроля за рабочим состоянием колодочных тормозов с электромагнитами ностоянного тока и может быть иснользоваио в системах унравления электронриводами горнорудного, транснортного, нодъемногранспортного и другого оборудования. Известно устройство для контроля однопроводной цепи управления электронневматическим тормозом поезда,- содержащее фазочувствительный приемник с путевой цепью, получающей питание через ограничивающее сопротивление, включенное носледовательно в однонроводную цень управления, смонтированное на локомотиве, и конденсаторы, включенные в однопроводную цепь унравления на каждом вагоне, в том числе и на хвостовом . Недостатком устройства является отсутствие контроля срабатывания механической части тормоза. Наиболее близким к изобретению является устройство защиты тормоза, содержаHi.ee задающий и дублирующий сельсины, роторы которых жестко взаимосвязаны, блок унравления тормозом, электрически связанное с ним реле вре.мени, апериодическое звено второго порядка и элемент сравнения. Элемент сравнения выполнен в виде двух трехобмоточных реле, четыре обмотки которых сое.чинены нопарпо с выхода.ми блока унравления тормозом и апериодического звена второго порядка и включены встречно-параллельно, а две обмотки соединены с обмоткой статора задающего сельсина и вк.пючены согласно-параллельно 2. Недостатком известного устройства является отсутствие получения достоверной информации о срабатывании тормоза и о состоянии его механической части, так как устройство контролирует только форму напряжения на воде блока управления тормозом, которым может быть, например, индукционный тормоз или асинхронный двигатель в режиме торможения подачей постоянного тока в цепи статора. При это.м не контролируется исправность собственно электрической цепи торможения и механическое состояние электрических мащин, используемых в качестве тормоза (отсутствие разрушения подшипников, задевание ротора за статор вследствие выработки посадочных мест подшипников, плотность посадки бочки ротора на валу для асинхронных двигателей и т.д.). Сельсины, используемые в качестве задающих элементов, требуют квалифицированного периодического обслуживания, так как относятся к устройствам точной механики, что снижает надежность устройства защиты тормоза. Недостатком устройства также является его низкое быстродействие, так как сигнал о неисправности работы тормоза или апериодического звена второго порядка может появляться только по истечении выдержки времени, что в приводах подъема .может оказаться совершенно недопустимы.м. Кроме того, устройство сложно, в связи с чем его нецелесообразно применять в многодвигательных приводах, имеющих большое количество тормозов постоянного тока. Целью изобретения является повышение эффективности контроля путем получения информации об износе фрикционных накладок и срабатывании тормоза. Поставленная цель достигается те.м, что устройство контроля за работой электромагнитным приводом постоянного тока тормоза, содержащее блок управления электроприводом тормоза и связанный с ним элемент сравнения сигналов, снабжено двумя сопротивлениями, дополнительной индуктивностью, соединенной с катушкой индуктивности электромагнитного привода и двумя сопротивлениями в мостовую схедму, выход которой соединен с входом элемента сравнения сигналов, при этом отношение индуктивности к сопротивлению в одном плече схемы равно отношению индуктивности к сопротивлению в другом. При этом устройство снабжено формирователе.м сигнала, фор.мирователем им.пульса, двумя аналоговыми ключа.ми, эле.менто.м вычитания, интегратором, дву.мя пороговыми элементами, элементом ИЛИ и двумя элементами на.мяти, при этом выход .мостовой схемы соединен с входом формирователя сигнала и с вторыми входами аналоговых ключей элемента сравнения сигнала, выход формирователя сигнала соединен с входом формирователя импульса, а через эле.мент ИЛИ с первым входо.м интегратора и нервыми входами каждого элемента памяти, выход формирователя импульса соединен с первыми входами каждого аналогового ключа, выходы аналоговых ключей соединены с входами элемента вычитания, выход элемента вычитания соединен с вторым входом интегратора и с входом первого порогового элемента, выход первого порогового элемента соединен с вторым входо.м первого элемента памяти, выход интегратора через второй пороговый эле.мент соединен с вторым входом второго элемента памяти, выход первого эле.мента памяти соединен с вторым входом элемента ИЛИ, а блок управления электроприводо.м тормоза соединен с выходами первого и второго элемента памяти элемента сравнения. На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вре.менные диагра.ммы работы устройства. а именно: на фиг. 2а - диаграмма напряжеНИИ на входе мостовой схемы устройства; на фиг. 26 - то же, на выходе формирователя сигнала «Сброс ; на фиг. 2в - то же, на выходе формирователя импульса «Счет ; на фиг. 2 г - то же, на вторых входах первого и второго аналоговых ключей; на фиг. Id - то же, на выходе элемента вь читания: 1 - для нормальной работы тормоза, 2 - при износе его фрикционных накладок; на фиг. 2е - то же, на выходе интегратора: 1 - для нормальной работы тормоза, 2 - при износе его фрикционных накладок. Устройство контроля за работой электромагнитного привода постоянного тока тормоза содержит мостовую схему, образованную катушкой 1 электромагнита тормоза, являющейся основной индуктивностью в мостовой схеме дополнительной индуктивностью 2 и сопротивлениями 3 и 4 и элемент 5 сравнения сигналов. Катушка 1 электромагнита тормоза с сопротивлением 3 и дополнительная индуктивность 2 с сопротивлением 4 расположены в прилежаш,их плечах моста и их общая точка является общей точкой электрической схемы устройства, а отношение индуктивностей к сопротивлениям в разных плечах моста равны. Элемент 5 сравнения сигналов состоит из формирователя 6 сигнала «Сброс, формирователя 7 импульсов «Счет, первого 8 и второго 9 аналоговых ключей, элемента 10 вычитания, интегратора 11, первого 12 и второго 13 пороговых элементов, первого 14 и второго 15 элементов памяти, элемента ИЛИ 16. Вход формирователя 6 сигнала «Сброс соединен с входом мостовой схемы, выход - с входом формирователя 7 импульсов «Счет через элемент ИЛИ 16 с входом интегратора 11 и первыми входами элементов памяти 14 и 15. Выход формирователя 7 импульсов «Счет соединен с первыми входами ключей 8 и 9, вторые входы которых соединены с выходом мостовой схемы. Выходы ключей 8 и 9 соединены с входами элемента 10 вычитания, выход которого подключен к входам интегратора 11 и первого порогового элемента 12. Выход первого порогового эле.мента 12 соединен с вторым входом первого элемента памяти 14. Выход интегратора I1 через второй пороговый элемент 13 соединен с вторым входом второго элемента памяти 15. Выходы первого 14 и второго 15 элементов памяти соединены с блоком управления электроприводом тормоза, например, лебедки подъема стрелы роторного экскаватора. Выход первого элемента памяти 14 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 16. Для включения тормоза и устройства контроля его срабатывания служит контактор 17. Устройство работает следующим образом. В отключенном состоянии тормоза мостовая схема сбалансирована по постоянному току. При включении тормоза в момент времени ti (фиг. 1а контактором 17 на вход мостовой схемы подается постоянное напряжение Urn, которое поступает на вход формирователя 6 сигнала «Сброс, вырабатывающего узкий импульс напряжения (фиг. 26), поступающего на входы формирователя 7 импульса «Счет, через элемент ИЛИ 16 на вход интегратора 1 1 и на первые входы элементов памяти 14 и 15. В момент времени ti происходит сброс элемента 5 сравнения сигналов в исходное состояние, при этом напряжение на выходе интегратора 11 УИНГ. устанавливается равным нулю (фиг. 2е). В момент времени t« формирователь 7 импульса «Счет вырабатывает щирокий импульс Усчет (фиг. 2в), щирина которого определяется настройкой формирователя 7 импульса «Счет и должна превышать время нормального электромеханического переходного процесса в тормозе. При подаче на первые входы ключей 8 и 9 напряжения Усчет , на вторые входы которых поступают напряжения Ug и Ug со ответственно (фиг. 2г), ключи 8 и 9 открываются и их выходные сигналы поступают на вход элемента 10 вычитания, где происходит их вычитание. При равенстве сигналов Ug и Ug с выхода .мостовой схемы, поступающих на вторые входы ключей 8 и 9, что соответствует нарастанию магнитного потока в разомкнуто.м сердечнике катушки 1 электромагнита тормоза, сигнал на выходе элемента 10 вычитания Us равен нулю (фиг. Id. При трогании сердечника катушки 1 электромагнита тормоза в момент времени 1з, в связи с увеличением индуктивности катушки 1 происходит разбаланс мостовой схемы и на выходе мостовой схемы появляется несбалансированное напряжение, в результате чего на выходе элемента вычитания 10 появляется напряжение, U (фиг. 2d), пропорциональное разности напряжений с выхода мостовой схемы, которое поступает на вход интегратора 11 и первого порогового элемента 12. При нормальной работе тормоза (фиг. 2d, 1) в момент времени t4, которое соответствует конечному (втянутому) положению сердечника катушки 1 тормоза, на выходе элемента 10 вычитания появляется максимальный по амплитуде сигнал Ust, превышающий порог срабатывания первого порогового элемента 12 - Uia фиг. 2д, 1). Сигнал с выхода порогового элемента 12 запоминается в элементе памяти 14, который через элемент ИЛИ 16 обрабатывает интегратор 11. На вход схемы управления электроприводом, например, лебедки подъема стрелы роторного экскаватоpa поступает сигнал, свидетельствующий о нормальной работе тормоза.

В случае механических помех движению тормоза, что соответствует замедленному перемещению сердечника катущки 1, напряжение на выходе элемента 10 вычитания не достигнет порога срабатывания элемента 12 и на вход схемы управления электро; приводом сигнал не поступит, что соответствует ненормальной работе тормоза.

В случае износа тормозных накладок выще допустимого в момент времени t4, соответствующий вытянутому положению сердечника, увеличенный ход сердечника катушки 1, а, следовательно, увеличенное .напряжение на выходе интегратора 11, UHHT.Z (фиг. 2е, 2) за время от начала движения сердечника 1з до его втянутого положения t превысит порог срабатывания второго порогового элемента 13, Uis, т.е. и.г ,

в результате чего элемент памяти 15 запомнит сигнал и на вход схемы управления электроприводом поступит сигнал «Износ накладок.

Использование устройства позволит получить достоверную информацию о моменте включения о срабатывании механической части тормоза и о состоянии фрикционных накладок, что позволит повысить эффективность контроля, позволит повысить надежность электропривода в целом за счет дистанционного бесконтактного контроля состояния тормоза, и увеличить быстродействие электропривода за счет сокращения релейной паузы до минимума.

Ожидаемый годовой экономический эффект по сравнению с базовым объектом с системой управления электроприводом роторного экскаватора ЭРП-2500, составит 4970 руб. на один экскаватор.

1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЗА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЬШ ПРИВОДОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА ТОРМОЗА, содержащее блок управления электроприводом тормоза и связанный с ним элемент сравнения сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности контроля путем получения информации о износе фрикционных накладок и срабатывании тормоза, оно снабжено двумя сопротивлениями, дополнительной индуктивностью, соединенной с катушкой индуктивности электромагнитного привода и двумя сопротивлениями в мостовую схему, выход которой соединен с входом элемента сравнения сигналов, при этом отношение индуктивности к сопротивлению в одном плече схемы равно отношению индуктивности к сопротивлению в другом. I 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено формирователем сигнала, формирователем импульса, двумя аналоговыми ключами, элементом вычитания, интегратором, двумя пороговыми элементами, элементом «ИЛИ и двумя элементами памяти, при этом выход мостовой схемы соединен с входом формирователя сигнала и с вторыми входами аналоговых ключей элемента, сравнения сигнала, выход формирователя сигнала соединен с входом формирователя импульса, а через элемент ИЛИ с первым входом интегратора и первыми входами каждого элемента памяти, выход формирователя импульса соединен с первыми входами каждого аналогового ключа, выходы аналоговых ключей соединены с входами элемента вычитания, выход элемента вычитания соединен с вторым входом интегратора и с входом первого порогового элемента, выход первого порогового элемента соединен с вторым входом первого элемента памяти, выход интегратора через второй пороговый элемент соединен с вторым входом второго элемента памяти, выход первого элемента памяти соединен с вторым входом элемента ИЛИ, а блок управления электроприво дом тормоза соединен с выходами первого СП и второго элемента памяти элемента сравО нения. СО Л

г