Стенд для испытания электрических исполнительных механизмов Советский патент 1989 года по МПК G01M13/02 

ею

(Л

Cim

4ib со со

а также повьгаения стабильности нагружающего момента и увеличения номенклатуры испытываемых механизмов« Нагружение испытуемого механизма 4 осуществляется нагрузочным электродвигателем 7 с преобразователем 9. Режимы работы стенда задаются контролером 1, управляющим ключевым каскадом с учетом показаний датчика 11 угла поворота, датчика 10 тока и та- хогенератора 8 регулировкой величины тока, поступающего с регулятора 24 тока на преобразователь 9„ 1 иЛо

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании по разомкнутой схеме нагружения электрических исполнительных механизмов, в том числе допускающих полное затормаживание выходного вала под нагрузкой. Целью изобретения является расширение технологических возможностей стенда путем обеспечения испытаний механизмов в импульсном и стопорном режимах, а также повышения стабильности нагружающего момента и увеличения номенклатуры испытываемых механизмов. Нагружение испытуемого механизма 4 осуществляется нагрузочным электродвигателем 7 с преобразователем 9. Режимы работы стенда задаются контроллером 1, управляющим ключевым каскадом с учетом показаний датчика 11 угла поворота, датчика 10 тока и тахогенератора 8 регулировкой величины тока, поступающего с регулятора 24 тока на преобразователь 9. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании по разомкнутой схеме нагружения электрических исполнительных механизмов, в том числе допускающих полное затормаживание выход- ного вала под нагрузкой.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей стенда путем повьшения стабильности создаваемого нагружающего момента и увеличения номенклатуры испытуемых механизмов,,

На чертеже изображена общая схема стенда.

Стенд для испытаний электрических исполнительных механизмов содержит контроллер 1, упраляемые ключи 2 и 3, связывающие сети переменного тока с испытуемым механизмом 4, кинематически связанным, например, че- рез муфту 5 и редуктор 6 с нагрузочным электродвигателем 7, с валом которого кинематически связан тахоге- нератор 8о К сети переменного тока также подключен управляемый преобра- зователь 9, выход которого связан с питающей обмоткой электродвигателя 7 с подключенным датчиком 10 тока С выходным валом испытуемого механизма 4 кинематически связан датчик I1 угла поворота, выход которого подключен к первому входу контроллера I. К входу основного управляемого переключателя 12 подключен выход регулируемого источника 13 напряжения.

Влок регулирования нагрузки состоит из су матора 14, дифференциатора 15, представляющего собой неинвертирующий дифференциатор, построенный на операционном усилителе, двух ис- точников 16 и 17 задающего напряжения, дополнительного управляемого переключателя 18, делителя 19 напряжения, двух источников 20 и 21 напряжес0

5

О О

0

ния смещения, например, в виде стабилизаторов, двух нуль-органов 22 и 23, представляющих собой неинвертирующие усилители с переменным коэффициентом усиления минимальным в области небольших (близких к нулю) сигналов и максимальным (близким к наибольшему коэффициенту усиления без обратной связи) в области больших сигналов, при этом второй нуль-орган 23 контролирует отклонение от нуля значения скорости, первый нуль-орган 22 - ее производной, регулятора 24 тока, например, пропорционально-интегрального, регулятора 25 скорости, например, пропорционального и ключевого каскада в виде управляемых ключей 26 - 33.

К управляющему входу преобразователя 9 подключен выход регулятора 24 тока, к входам которого подключены выходы датчика 10 тока и регулятора 25 скорости, на входы которого подключены выходы сумматора 14, через ключ 26 тахогенератора 8 и через ключ 27 дифференциатора 15, входом подключенного к выходу тахогенератора 8 Источники 20 и 21 напряжения смещения через ключи 28 и 29 подключены к вхвдам сумматора 14. Источники 16 и 17 задающего напряжения,соединены с переключателем 18, подключенным к делителю 19, выходы которого через ключи 30 - 33 подключены к входам сумматора 14о Первый нуль-орган 22 входом подключен к выходу дифференциатора 15, а выходом - к второму входу контроллера 1„ Второй нуль- орган 23 связан входом с выходом тахогенератора 8, а выходом - с третьим входом контроллера 1. С соответствующими выходами последнего связаны управляющими входами ключи 2 и 3 и- ключи 26 - 33 ключевого каскада,основной 12 и дополнительный 18 переключатели, а также автоматическое

5U

цифровое печатаюЕ1ее устройство 34 (мщу). Регулируемый источник 13 напряжения подключен черет переключатель 12 к делителю 19 последопа- тельно с источниками 16 и 17 яадаю- 1цего напряжения

Стенд работает следующим образом При изменении люфта подключаются источники 17, 21 и 13 напряжешгй че- рез переключатели 18, ключ 29 и переключатель 12о Через ключ 26 к входу регулятора 25 скорости подключается тахогенератор 8„ Электродвигатель 7 с малым мoмeнтo и на пони- женной скорости выбирает люфты до тех пор, пока под действием упругих связей не начнется торможение (момент времени t ,)„ В этот момент при положительном значении скорости (по- ложительный сигнал с второго нуль- органа 23) появляется отрицательный сигнал с первого нуль-органа 22, а контроллер 1 отключает ключ 26 и включает ключ 27, вводя поправку к току электродвигателя 7 на его динамический момент. После полной остановки электродвигателя 7 по нулевым сигналам нуль-органов 22 и 23 контроллером 1 фиксируется угол положе- ния выходного вала испытуемого механизма 4 по датчику 11 угла поворота Отключаются ключи 27 и 29, включаются ключи 26 и 28, реверсируется пе- реключателем 12 регулируемый источник 13, а дополнительным переключателем 18 отключается источник 17 задающего напряжения и подключается источник 16 Электродвигатель 7 начинает вращение в обратном направ- лении и, выбрав люфт, тормозится„При отрицательной полярности сигнала с второго нуль-органа 23 возникает положительная полярность с первого нуль-органа 22, контроллер 1 снова отключает ключ 26 и включает ключ 27, компенсируя динамическую составляющую момента электродвигателя 7, Контроллер 1 фиксирует при остановившемся электродвигателе 7 угол поворо та выходного вала по датчику 11 угла поворота, определяет разность углов (люфт) и сравнивает с допустимым значением. Результат выводится на АЦПУ 34„

Контроллер 1 отключает ключи 28 и 33, включает ключ 31, реверсирует переключателем 12 источник 13,включа его встречно источнику 16, и включа

Q 5 0 5 о Q г Q

5

5

16

ет ключ 29, ,1я знак момента холостог(1 хода, -{атем контроллер 1 включает клкш 2, ртгоняя игпытуом11Й механизм 4 при противодействч ющрм моменте электродвигателя 7, причем с дифференциатора 15 через ключ 27 подается поправка к заданию,компенсирующая динамический момент электродвигателя 7, определяемый его моментом инерции,

По приращению угла Лtf поворота за промежуток рремени от , до t опредепяются минимальное значение и премя HOjiHiiro попорота выходного вала испытуемого механизма 4.

Отключаются ключ 3 и источник 16, включается ключ 32 и подключается источник 1 7 :, Момент электродвигателя 7 при этом становится движущим (полярность поправок сохраняется) Измеряется угол Л cf да время от t .. до t q И определяется максимальоJ

ная скорость при сопутствующем моменте,, Значение разности скоростей и время полного поворота вала также выводятся на АЦПУ 34,,

Отключается ключ 2 и при сопутст- вутащом мс менте с начала отключения до полной остановки определяется

Д М - выбег испытуемого механизма 4 , Результат также выводится на АЦПУ 34.

Далее отключается ключ 32 и включается ключ 30 Яа время, равное 1 мин, фиксируется изменение угла

и (проверяется фиксация выходного вала испытуемого механизма 4)„ Результат также выводится на АЦПУ 34.

При том же значении момента,равном 1,7 М, где М и - номинальный момент, проверяется пусковой М1)мент, но при этом отключается ключ 29, иключается ключ 28 и перекличате;ть 12 включает источник 13 пстречно источнику 17, после чего включается ключ 3, и испытуемый механизм 4 разгоняется при противодействующем моменте 1 ,7М||.

Компенсация динамических составляющих производится с помощью поправки к заданию тока, пропорциональной ускорению, так как момент создаваемый нагрузочным электродвигателем 7 на валу испытуемого механизма 4,равен

-м, (кфт, - J .

Ле -Mj - момент сопротивления на

валу испытуемого механизма 4; К - конструктивный коэффициент

электродвигателя 7; 1 - ток якоря; ф - поток двигателя; J - момент инерции якоря и редуктора 6, приведенного к JQ

5

dif}

якорю;

---- - угловое ускорение электродвигателя 7;

i - передаточное отношение редуктора 6 о

Таким образом, для поддержания постоянства М необходимо в зависимости от знака ускорения уменьшать или увеличивать ток якоря пропорционально ускорению с

Наличие упругих связей между электродвигателем 7 и испытуемым механизмом 4 делает ускорения (при работе на упор) конечными, что позволяет полностью компенсировать дина мические составляющие о

Время любого переходного процес- сгч при оптимизации в соответствии с теорией автоматического регулирования не будет превьппать (З - 4) Т., где TM малая (некомпеисируемая) постоянная времени преобразователя 9

Даже при тиристорном преобразователе, работающем ta промьтшлснной частоте, это время не будет превышать 30 - 40 мс, а при питании преобразователя 9 от источника повьшге.н- ной частоты или при применении импульсного транзисторного преобразователя это время может быть снимке- но до 3-10 мс, что полностью удовлетворяет условиям испытаний исполнительных механизмов 4.

При правильной настройке дифференциатора 15 моменты на валу испы- туемого механизма 4 остаются постоянными даже в переходных режимах

При увеличении ступеней делителя 19 стенд может использоваться без переналадки для испытаний нескольких

типоразмеров исполнительных механизмов 4, а также благодаря использованию контроллера 1 и АЦПУ 34 позволяет автоматизировать проверку и заполнение паспортных характеристик испытуемого механизма 4 по всем параметрам. В отличие от пневматических и грузовых стендов стенд может быть использован для проверки не

Q

только однооборотных, но и многооборотных исполнительных механизмов 4

5 Формула изобретения

Q

5

0

5

0

Q

Стенд дггя испытания электрических исполнительных механизмов,содержащий связанный с сетью переменного тока преобразователь, подключенный к его выходу нагрузочный электродвигатель, кинематически соединяемый с выходным валом испытуемого механизма, кинематически связываемый с последним датчик угла поворота, установленный в цепи питания нагрузочного электродвигателя датчик тока и блок регулирования нагрузки, включающий сумматор, дифференциатор и ключевой каскад, отличающийся тем, что, с целью расширения техно- Логических возможностей, он снабжен контроллером, первый вход которого связан с выходом датчика угла поворота, подключенным к выходу контроллера управляющим входом переключателем, связанным с входом последнего регулируемым источником напряжения,кинематически связанным с валом нагрузочного электродвигателя тахогенерато- ром, выход которого связан с входом дифференциатора, и предназначенными для связи испытуемого механизма с сетью переменного тока управляемыми ключами, управляющий вход каждого из которых подключен к соответствующему выходу контроллера, а блок регулирования нагрузки включает также два источника задающего напряжения, подключенный к их выходам входами дополнительный переключатель, управляющий вход которого связан с выходом контроллера, выход последовательно соединен с выходом основного переключателя, подключенный к последнему делитель напряжения, выходы которого связаны с входами сумматора,подключенные к другим входам последнего два источника напряжения смещения, два нуль-органа, первый из которых связан входом с выходом дифференциатора, выходом - с вторым входом контроллера, второй луль-орган входом связан с выходом тахогенератора, ву- ходом - с третьим входом контроллера, регулятор тока, вход которого подключен к выходу датчика тока, выход - к управляющему входу преобразовате5

0

5

9U99U110

ля, и подключенный входом к выходам контроллера, и установлены соответ- сумматора, дифференциатора и тахоге- ственно в цепях, связывающих выхонератора регулятор скорости, выход. ды делителя с одними входами сумматокоторого связан с входом регуляторас ра, другие входы последнего связаны тока, а ключи ключевого каскада вы- с выходами источников напряжения сме- полнены также управляемыми, управ- щения, и вход регулятора скорости - ляющий вход каждого из которых под- с выходами дифференциатора и тахоге- ключен к соответствующему выходу нератора