Линейный электрический привод Советский патент 1980 года по МПК H02K33/18 

54) ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

1

Изобретение относится к области электроприводов с возвратно-поступательным движением рабочего органа с использованием линейного двигателя и может быть применено, в част- 5 ности, в дорожном строительстве.

Известно устройство для получения возвратно-поступательного, движения содержащее линейный двигатель с двухстаторным исполнением 1 .10

Недостаток устройства - низкие энергетические показатели.

Известен также линейный электрический привод, содержащий двигатель возвратно-поступательного движения с 15 пневмоцилиндром и систему управления 2 .

Недостаток известного устройства . заключается в том, что режим автоколебаний возникает при определенных 20 условиях. При изменении хода или массы рабочего органа система выходит из автоколебательного режима. При этом снижаются энергетические показатели. Необходимость в дополнитель- 25 ных переналадках снижает область применения известного устройства.

Цель изобретения - расширение области применения и повышение энергетических показателей.30

Поставленная цель достигается тем, что пневмоцилиндр снабжен датчиком давления, выходной электрический сигнал которого подключен к системе управления включением двигателя посредством дифференцирующей цепочки и усилителя.

Кроме того, пневмоцилиндр может быть снабжен управляемым пневматическим клапаном, сообщающим его с атмосферой и регулируемым реле максимального давления, подключенного к обмотке пневматического клапана посредством путевого выключателя.

На фиг. 1 приведена схема линей- . ного электрического привода; на фиг. 2 - диаграмма давления, скорости рабочего органа и выходного сигнала и функции времени; на фиг. 3 схема линейного электрического привода, пневмоцилиндр которого снабжен управляемым пневматическим клапаном , на фиг. 4 - электрическая схема управления.

Линейный электрический привод содержит первичную часть 1 электродвигателя возвратно-поступательного движения и вторичную часть 2. Один конец вторичной части снабжен поршнем 3, плотно входящим в пневмоцилиндр 4. Пневмоцилиндр с поршнем выполняет роль упругого элемента. Пневмоцилиндр 4 снабжен датчиком 5 давления, выход которого состоит из подвижного контакта б, связанного с потенциометром 7.

В пневмоцилиндре выполнено отверстие 8 и установлен сальник 9. Параллельно выходным клеммам потенциометра 7 включено нагрузочное сопротивление 10 с конденсатором 11. Сигнал сопротивления 10 через диод 12 подается на усилитель 13 ,и от него через выключатель 14 подключен к системе включения двигателя 15, Система 15 включения имеет также ключ 16.

Кривая 17 (фиг. 2) показывает Измнение давления в пневмоцилиндре в функции времени. За нулевое значение принято давление в пневмоцилиндре ра.вное атмосферному. Кривая 18 соответствует скорости движения вторичной части 2. Кривая 19 пропорциональна сигналу, снимаемому с нагрузочного сопротивления 10. Приведенны график справедлив для установившегося процесса и вид кривых зависит от характера нагрузки. Однако на принцип работы привода нагрузка не влияет.

Диапазон применения линейного электрического привода можно расширить, снабдив Пневмоцилиндр 4 упра;вляемым клапаном 20. Управление клапана 20 осуществляется катушкой 21.

Датчик 5 давления имеет электрические контакты 22. Зазор между контактами можно регулировать винтом 23;. Второй конец вторичной части 2 имеет участок 24, сечение которого отличается по диаметру. Этот участок механически воздействует на выключатели 25 и 26. Замыкающий контакт 27 выключателя 26 шунтирует кнопку 16 в цепи питания устройства 15 управления. Катушка реле 28 соединяется с замыкающим контактом 22 датчика давления. Параллельно контакту 22 подключена цепь, состоящая из размыкающего контакта 29, выключателя 26 и замыкающего контакта 30 реле 28. Катушка 21 клапана 20 и реле 31 соединены параллельно и получают питание через размыкающий контакт 32 выключателя 25 и два параЯлельно соединенных контакта, замыкающий контакт 33 реле 28 и замыкающий контакт 22 датчика давления.

Электрический линейный привод работает следующим образом.

До включения поршень 3 находится в таком положении, что давление внутри пневмоцилинд Ьа 4 равно внешнему давлению. Для пуска двигателя необходимо нажать ключ 16 и включить выключатель 14. При этом система включения двигателя 15 подает питание на первичную иасть 1 двигателя, вторичная часть 2 начинает двигаться влево, сжимая поршнем 3 замкнутый объем газа в пневмоцилиндре 4, Движение вторичной части будет происходить до тех пор, пока усилие, развиваемое двигателем, не будет уравновешено давлением сжатого воздуха в пневмоцилиндре 4. После этого ключ 16 можно отпустить. Далее проце происходит автоматически. С выключением ключа 16 двигатель отключается от сети и под действием газа поршень

3вместе с вторичной частью 2 начинает двигаться вправо. Поскольку вторичная часть 2 имеет некоторую массу, то поршень 3 проходит среднюю точку и двигается некоторое время дальше. При этом в пневмоцилиндре

4создается разряжение, противодействующее движению поршня, что приводит к его остановке.

Таким образом, давление внутри пневмоцилиндра изменяется от максимального значения до минимального околоатмосферного давления (кривая 17 на фиг. 2). Так как подвижный контакт 6 датчика 5 связан с потенциометром 1, на выходе последнего будет получен сигнал, пропорциональный величине давления. На нагрузочном сопротивлении 10 благодаря конденсатору 11 будет получен сигнал, пропорциональный -р , т, е. аналогичный изменению скорости поршня (кривая 19 на фиг. 2). После того как поршень 3 достигнет определенного положения справа от равновесной точки, он под влиянием внешнего давлени снова начинает движение вправо. При этом через диод 12 поступает сигнал соответствующей полярности, который после усиления в усилителе 13 дает команду на включение системы включения двигателя 15 и на первичную часть 1 подают напряжение. Последний способствует движению поршня 3 и вторичной части 2 влево до тех пор, пока не будет выключен выключатель 14. На фиг. 2 заштрихованная часть кривой 19 соответствует прохождению сигнала через диод 12 и включенному состоянию двигателя. Сальник 9 необходим для того, чтобы на холостом ходу поршень 3 не мог удариться по первичной части двигателя. Полость пневмоцилиндра между отверстием 8 и сальником 9 будет выполнять в таком случае роль демпфера

Таким образом, двигатель в данном устройстве включается только в одну сторону, в такт с началом его движения под влиянием упругого элемента При этом автоматически обеспечивается резонансная частота включения. Пусковые процессы облегчены и реверс не требуется. В установившемся режиме энергия на колебательны процесс не затрачивается, а идет толко на полезную работу. Эти обстоятельства и определяют повышенную надежность устройства и его высокие энергетические показатели.

Электрический линейный привод, пневмоцилиндр которого снабжен управ ляемым пневматическим клапаном, работает следующим образом.

До пуска поршень находится в сренем (фиг. 1) положении, клапан 20 закрыт, реле 26 и 31, а также обмотк

21обесточены. Для пуска необходимо предварительно установить винт 23 в необходимое по технологическим соображениям положение, определяющее силу удара, и нажать кнопку 16.

При этом включается система 15 управЛенин, обеспечивающая включение двигателя 1 с частотой, равной собственной частоте колебаний системы. Вторичная часть 2 с поршнем 3 начинает совершать колебания с нарастающей амплитудой и скоростью, поскольку объект, по которому необходимо ударить находится на расстоянии, превышающем максимально возможный диапазон перемещения поршня при вынужденных системой управления колебаниях. При каждом новом движении поршня влево амплитудная величина мгновенного значения давления в камере увеличивается. При некотором количестве ходов поршня 3 давление в камере становится равным выбранной установке максимального реле 31. Его контакты 22 замыкаются. Размыкающий контакт 34 отключает схему управления двигателя. Одновременно зa.ttлкaeтcя его замыкающий контакт

22в цепи питания реле 28 (фиг. 2). Реле 28 срабатывает, его замолкающий контакт 30 так же замыкается и реле самоблокируется. Замыкается также

его контакт в цепи питания катушки рле 31 и катушки 21. Однако реле 31 и катушка 21 получат питание лишь тогда, когда замкнется нормально-зам нутый контакт 32. Под давлением газа в камере пневмоцилиндра 4 поршень 3 со вторичной частью 2 двигается вправо с нарастающей скоростью. В среднем положении скорость вторичной части максимальна. Контакт 32 ус новлен таким образом, что его замыкание происходит в тот момент, когда участок 24 с большим сечением вторичной части 2 смещается вправо и рычаг выключателя 25 выходит из механичёского контакта. Последний же установлен таким образом, что его замыкание происходит в момент, когда давление в рабочей камере и внешнее давление близки по величине, а скорость вторичной части максимальна. Это достигается тем, что длина участка 24 выбрана равной половине максимального хода поршня при рез.онансных колебаниях, т. е. приблизительно равна половине длины рабочей камеры. Как только выключатель 25 замыкает свой контакт, катушка реле 31 и катушка 21 клапана 20 получают питание. И реле 31, замыкая свои нормально открытые контакты, самоблокируется. Клапан 20 соединяет рабочую камеру с внешней атмосферой и поэтому ничто не мешает вторичной части двигателя двигаться вправо дальше до соударения с объектом, в момент удара срабатывает выключатель 26. Его контакт в цепи катушки реле 28 (фиг. 2) размыкается и катушка обесточивается. Замыкается одновременно и контакт 27 в цепи питания схемы 6 управления. Одновременно рамыкаются оба контакта реле 28, в том числе и контакт в цепи питания катушке 21 реле 31. Однако последние продолжают получать питание чер контакт 22 реле 31. Контакт 27 вклчает двигатель и он начинает двигать вторичную часть 2 с поршнем влево. Движение происходит свободно, поскольку клапан 20 продолжает оставаться открытым до тех пор, пока .участок 24 с большим сечением не заставит сработать выключатель 25. При этом разрывается цепь питания катушки 21 клапана 20 и катуш реле 31. Клапан закрывает доступ воздуха из внешней среды. Далее процесс повторяется.

Изменяя установку реле максимального давления можно регулировать силу удара.

Как видно из описания, небольшим по мощности двигателем можно в данном приводе обеспечить -силу удара в несколько раз превьняающую усилие, развиваемое двигателем.

Формула изобретения

2.Линейный электрический привод, по п. 1, отличающийся тем, что пневмоцилиндр снабжен управляемым пневматическим клапаном, сообщающим его с атмосферой и регулируемьм реле максимального давления, подключенным к обмотке пневматическог