Способ малоинерционного нагружения вала двигателя и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01L3/10 

К сбелзодиоду 17 Ј I От фотодиода

Изобретение относится к технике контроля механических параметров электродвигателей и может быть использовано для нагружения шаговых электродвигателей. Целью изобретения является повышение точности нагружения шагового двигателя за

VJ

45

со

4

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 тре ния.

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- .лоинёрционного 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 1.6 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,5ил.

низм односторонней задержки входного вала..

Область использования такого способа и устройства ограничена статическим режи- мом, т.е. нагруженном начальным пусковым моментом двигателя.

При вращении вала закручивается пружина, возникает погрешность задания нагрузочного момента тем больше, чем больше угол поворота вала.

Целью изобретения является повышение точности нагружения шагового двигателя за счет поддержания заданного момента упругой силы при любых положениях вход- ного вала в процессе его вращения.

Способ малоинерционного нагружения вала и устройство для его осуществления обладает малым моментом инерции при заданном нагрузочном моменте по сравнению с другими способами и устройствами; малой погрешностью изменения заданного момента, определяемой остаточной деформацией пружины и ее закручиванием в пределах полушага.

Погрешность, вызываемая второй из названных причин, оценивается следующим расчетом.

Если заданный момент получен закручиванием пружины 1 на угол 340°, а шаг двигателя равен аш 1,8Р (200 шагов за оборот), то относительная погрешность

/3-1,8/2 340 0,00265 или /3 3%,

Кроме того, четким контролем пропуска шагов испытуемого двигателя ШД1-20 пу- тем сличения показаний счетчиков 14 и 15.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу малоинерционного нагружения вала, заключающемуся в том, .что выходной вал закручивают относительно со- осного входного вала одностроннего вращения до заданного момента упругой силы,

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 трбгании 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 механизм односторонней фиксации вращения входного вала, введены датчик рассогласО вания, состоящий из светодиода, фотодиода и 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.З - 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 задержки вращения j А, датчик рассогласования/состоящий из светодиода 5, фотодиода 6, дисковой маски 7 между ними, следящий шаговый электродвигатель 8, формирователи шаговых импульсов 9 и 10, регулируемый по частоте электрический источник периодических импульсов 1т( счетчики 14 и 15, скользящие контакты 16, фланец 17 выходного 3 вала, подшипники 12 входного 2 вала, подшипники 13 выходного 3 вала. Входной вал 2 устройства имеет по лумуфту для соединения с валом испытуемого шагового электродвигателя 20,

Способ малоинерционного нагружения вала двигателя осуществляют на устройстве малоинерционного нагружения вала двигателя.

5Для подготовки устройства к испытанию шагового электродвигателя 20 (ШД1) выполняют уставку заданного нагрузочного момента путем предварительного закручивания пружины 1 на соответствующий угол,

0 для чего выполняют следующее.

Возбуждением следящего шагового электродвигателя 8 (ШД2) создают на нем фиксирующий момент, больший нагрузоч- вогогТо же выполняют на испытуемом элек5 тродвигателе 20 или фиксируют положение его вала посредством механизма одно- строннего запрета вращения 4 (МОСВ). Этими действиями обеспечена неподвижность валов 2 и 3. Затем поворотом фланца 17

0 относительно вала 2 закручивают на необходимый угол пружину 1 и закрепляют фланец 17 на валу 3. Подают напряжение на еветодиод 5, задают требуемую частоту задающих импульсов в генераторе 11.

5 Действие устройства начинается после подачи импульсов от генератора 11 к первому 10 формирователю импульсов (ФШ) и происходит следующим образом.

Каждый посланный из ФИ1-9 в ШД1-20

0 импульс создает на валу 2.крутящий момент Мк. Если он превышает заданный момент упругой силы Му, то входной 2 вал поворачивается на угловой шагащ, причем диск-маска 7 уже при повороте на часть шага

5 (3,0-0,4) аш позволяет свету пройти от светодиода 5 к фотодиоду б, вследствие чего второй 10 формирователь импульсов (ФИ2) выдает импульс на второй 15 счетчик импульсов и одновременно на электродвига0 тель ШД2-8, который сделает шаг вслед за шагом ШД1-20.

При этом диск-маска 7 перекроет свет к фотодиоду 6, чем прекратит действие импульса. Таким образом, один шаг испытуе5 мого 20 двигателя сопровождается только одним шагом следящего 8 двигателя с запозданием на время полушага, т.е. обеспечивается дискретное слежение за вращением вала 2. В описанном случае счет0 чики 14 и 15 будут давать одинаковые отсчеты, что свидетельствует о способности испытуемого двигателя 20 преодолевать заданный момент. Если момент силы ШД1 окажется меньше заданного момента, то

5 свет от светодиода 5 к фотодиоду 6 не пройдет, ШД2-8 останется неподвижным, счетчик 15 не изменит своего показания, тогда как счетчик 14 будет отсчитывать импульсы, посылаемые к двигателю ШД1-20,

Нагружение двигателя можно вести при различных частотах генератора импульсов 11 и при различных значениях заданного момента Му.

Формула изобретения

одностронней фиксации вращения входного вала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности нагружения в него введены датчик рассогласования, состоящий из светодиода, фотодиода и 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 двигателя, первый и второй счетчики шаговых импульсов, причем первый выход генератора шаговых импульсов соединён с первым счетчиком, второй выход - с входом первого

формирователя, выход которого соединен с испытуемым шаговым двигателем, выход датчика рассогласования соединен с входом второго формирователя, первый выход которого соединен с вторым счетчиком, а

второй - со следящим шаговым двигателем.

-

ex

Фм.З

м(&

j

J

+&

ф Фш.4

О

сХ

ш

Фит,

Ci2

t

At , 47