Устройство для испытания многосвязанной механической передачи с разветвленной кинематической цепью с гибкими звеньями Советский патент 1980 года по МПК F16C1/02 H02P5/00 B64C27/12 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам, и предназначено для использования в стенках для механических испытаний трансмиссий.

При проектировании систем электроприводов обычно упругостью испытываемой механической трансмиссии пренебрегают, что приводит при работе стенда к ее поломке при быстрых изменениях задания угловой скорости вращения трансмиссии или момента нагрузки в ней. Непрерывное увеличение мощностей, передаваемых трансмиссиями, приводит к необходимости использования в стендах электрических мащин переменного тока вместо тепловых двигателей. С целью экономии потребляемой энергии и использования испытательных стендов при отсутствии мощных электрических сетей они обычно реализуются с электрооборудованием по схеме взаимной нагрузки электрических мащин, связанных между собой механически и электрически через различные преобразователи. Однако простая замена тепловых двигателей и нагрузочных устройств, например, винтов вертолетов, электрическими мащинами переменного тока при наличии упругости валов трансмиссий приводит к неустойчивой работе стенда, колебаниям упругого момента и в итоге к поломке испытуемой трансмиссии.

Известны системы приводов испытательных стендов трансмиссий вертолетов с двигателями постоянного тока 1.

Однако с повыщением требуемой мощности нагружения и рабочих скоростей такие системы уже не могут использоваться вследствие отсутствия соответствующих мащин постоянного тока с необходимой мощностью и частотой вращения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство испытания механической трансмиссии вертолета, содержащее многосвязанную механическую передачу с разветвленной кинематической цепью и гибкими звеньями в виде двух приводных быстроходных валов, двух нагрузочных валов, связанных между собой редуктором, содержащее двигатели приводных валов, 20 нагрузочные и программный блоки. В качестве двигателей этого стенда используются двигатели вертолета, в качестве нагрузочных устройств винты вертолета. При испытании трансмиссии на таком стенде все

режимы соответствуют реальным во время полета вертолета 2.

Однако при этом существуют большие потери энергии, идущие на вращение винтов вертолета, а также создаются неблагоприятные условия для населения, расположенного вблизи работы испытательного стенда (загрязнение воздуха, шум, вибрация).

Цель изобретения - сокращение времени проведения испытаний и сокращение расхода энергии.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для испытания многосвязанной механической передачи с разветвленной кинематической цепью с гибкими звеньями двигатели приводных валов выполнены в виде электрических машин переменного тока с системами регулирования частоты вращения, а нагрузочные блоки выполнены в виде синхронных генераторов с собственными возбудителями и системами регулирования нагрузки, в устройство дополнительно введены два преобразователя частоты, два блока рекуперации энергии с блоками регулирования и ограничения заданного тока, блок демпфирования крутильных колебаний, датчики момента приводных и нагрузочных валов, причем вход первого преобразователя частоты связан с питающей электрической сетью, а выход - с двигателем первого приводного вала, вход второго преобразователя связан с питающей электрической сетью, а выход - с двигателем второго приводного вала, вход первого блока рекуперации энергии подключен к синхронному генератору первого вала, а выходы электрически связаны одновременно с питающей электрической сетью и преобразователем частоты второго приводного вала, вход второго блока рекуперации энергии подключен к синхронному генератору второго вала, и выходы электрически связаны одновременно с питающей электрической сетью и преобразователем частоты первого приводного вала, при этом вход регулирующего блока системы регулирования частоты вращения электродвигателя первого приводного вала по входу связан с одним из выходов программного блока, а выход - с первым преобразователем частоты, вход регулирующего блока связан со вторым выходом программного блока, а выход - со вторым преобразователем частоты, входы регулирующего блока системы регулирования момента нагрузки первого нагрузочного вала связаны с третьим выходом программного блока и датчиком момента, а выход - с возбудителем, входы регулирующего блока системы регулирования момента нагрузки второго нагрузочного вала связаны с четвертым выходом программного блока и датчиком момента, а выход - с возбудителем, выход блока регулирования и ограничения заданного тока связан с первым блоком рекуперации энергии, а вход - с пятым выходом программного блока, выход блока регулирования и ограничения заданного тока связан со вторым блоком рекуперации энергии, а вход - с шестым выходов программного блока, входы блоков демпфирования крутильных колебаний каждого вала связаны

с датчиками момента, а их выходы - с регулирующими блоками систем регулирования частоты вращения двигателей первого и второго приводных валов и систем регулирования момента нагрузки первого и второго нагрузочных валов, а также выходы блоков демпфирования крутильных колебаний первого и второго нагрузочных валов дополнительно подключены к блокам регулирования и ограничения заданного тока, причем блоки демпфирования крутильных колебчний выполнены в виде последовательно соединенных дифференцирующего блокз, бл;,Ка опорного напряжения, блока регулируем ого времени запаздывания и блор;а регулируемой амплитуды.

На чертеже изображена функциональ0 ная схема устройства.

Приводной вал 1 механически жестко связан с валом электродвигателя 2, гшиводной вал 3 - с валом электродвигателя 4, первый нагрузочный ва.л 5 с валом генератора 6, второй нагрузочный рал 7 - с валом генератора 8. Вход первого преобразователя 9 частоты связан с питающей электрической сетью 10, а выход - с двигателем 2 первого приводного вала , вход второго преобразователя 11 частоты связан с

ц питающей электрической сетью 10,а выход - с двигателем 4 второго приБОД1;ого вала 3, вход первого блока 12 реку1:епа:,ки энергии подключен к нагрузочному б.о;.:у первого вала 5, выполненному в виде синхронного генератора 6, а выход - электрически связан одновременно с питающей электрической сетью 10 и преобразователем 11 частоты второго приводного вала 3, вход второго блока 13 рекуперации энергии подключен к нагрузочному блоку второго вала 7, выполненному в виде синхронного генератора 8, и выходом электрически связан одновременно с питающей электрической сетью 10 и преобразовате/тем 9 частоты первого приводного вала, при этом входы регулирующего блока 15 системы регулирования частоты вращения электродвигателя 2 первого приводного вала 1 связаны с одним из выходов программного б.тока 16, с датчиком 17 частоты вращения двигателя 2, а выходом - с первым преобразователем 9 частоты, входы регулирующего блока 18 связаны

со вторым выходом программного блока 16 и датчиком 19 частоты вращения двигателя 4 второго приводного вала 3, а выход - со вторым преобразователем 11 частоты, входы регулирующего блока 20 системы регули5 рования момента нагрузки первого нагрузочного вала 5 связаны с третьим выходом прбграммного блока 16 и датчиком 21 момента, а выход - с возбудителем 14, регулирующий блок 22 системы регулирования момента нагрузки второго нагрузочного вала 7 по входу связан с четвертым выходом программного блока 16 и датчиком 23 момента, я по выходу - с возбудителем 24. Блок 25 регулирования и ограничения заданного тока связан по выходу с первым блоком 12 рекуперации энергии и по входу - с пятым выходом программного блока 16, блок 26 регулирования и ограничения заданного тока связан по выходу со вторым блоком 13 рекуперации 3 ергии, а по входу - с шестым выходом программного блока 16, блоки 27, 28, 29 и 30 демпфирования крутильных колебаний каждого вала 1, 3, 5 и 7 по входу связаны с датчиками 31, 32, 21 и 23 М :;;м: па, и по выходу - с регулирующими плокам-; 15, 18, 20 и 22 систем пегу,; ;;пваг ия частоты враш,ения двигате ;: ; : ;. : .Г) ППЧй; НЬ : ; . :Г in-jii;:: ; момента Hai-jjyj.,: 1.о л bYi..; : ч / ; fUpy3O4abIX 13а;::;3.

С,:С;Ч.чн (,оует следуюш.им обСигиал от iipui .Зммного о;1ока it; поступает в системы регулирования чистотой двигателей 2 и 4 через регулирующие блоки 15 и 18, под действием чего на выходе преоб1)Г53ователей 9 и i 1 чястоть; появляется напряжение переменно)-о тока с постоянно возрастающей частогой. Двигатели начинают вращать валы i и 3, подвижные элементы трансмиссии приходят во вращение и постепенно достигают заданной частоты вращения. Регулирующие блоки. 15 и 18 поддерживают заданное значение частоты вращения и при необходимости выравнивают нагрузки электродвигателей.

После достижения заданной частоты вращения трансмиссии от программного блока 16 пьдаются сигналы на регулирующие блоки 20 ч 22, вследствие чего на РЫ т р будите.ей 4 и 24 появляется н , н через обмотки возбуждения г: i т ч 6 и 8 ячинают тпотекать токи, в ,.) i i i

:-:r; В : .. р : --ГОМ i и 8 П Ilh ri I

иапряженин, под действием которых через блоки 12 и 3 рекуперации начинает протекать ток и создавать моменты нагрузки на ва .чх 5 и 7. Регулирующие блоки 20 и 22, а та;. ,.се блоки 25 и 26 обеспечивают поддержание заданного значения тока через блокг; 12 и 13 рекуперации.

Устойчивость работы привода при быстрых изменениях частоты вращения двигателей и момента нагрузки генераторов 6 и 8 обеспечивается с помощью блоков 27, 28, 29 и 30 демпфирования крутильных колеба: -и. Вырабатываемая генераторами 6 и 8 .;ергия возвращается к двигателям 2 и 4 :1яз преобразователи 9 и 11 частоты. Из ;.: |:; ческой питающей сети потребляет- (v гил лишь на электрические и меха :- погери.

Формула изобретения

Устройство для испытания многосвязанной механической передачи с разветвленной

кинематической цепью с гибкими звеньями, преимущественно трансмиссии вертолетов, в виде двух быстроходных валов, двух нагрузочных валов, связанных между собой редуктором, содержащее двигатели приводных валов, нагрузочные и программный блоки, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени проведения испытаний и сокращения расхода энергии, двигатели приводных валов выполнены в виде электрических мащин переме ного тока с системами

0 регулирования частоты вращения, а нагрузочные блоки выполнены в виде синхронных генераторов с собственными возбудителями и системами регулирован;--. нагрузки, и в устройство дополнительно введены два преобразователя частоты, два блока рекуперации энергии с блоками регулирования и ограни- : - .- --к:;. l; uch poвaния

Kuv-ni, , к;,ебл ;ий. ;.,утчикн момента при; од; . ,-. ,. -;..: ,.E, зход первого преобразователя частоты связан с питающей электрической сетью, а выход - с двигателем первого приводного вала, вход второго преобразоватс-ля связан с питающей электр;- ческо;1 сетью, а выход - с двигателем второго пр1;водного вала, вход первого блока рекуперации энергии подключен к синхронному генератору, а выходы электрически связаны одновременно с питающей электрической сетью и преобразователем частоты второго приводного вала, вход второго блока рекуперации энергии

а подключе;: :; ciiiixpOHHOMy генератору второго вала, а ьзыходы электрически связаны одновремепю с питающей электрической сетью и преобразователем частоты первого приЕОдного вала, при этом вход регулирующего блока системы регулирования частоты

вращения электродвигателя первого приводного вала св.чзап с од;1им из выходов програумнсго блока, а выход - с первым преооп.чзоза1елем частоты, вход регулирующего блока связан со вторым выходо.м про -п: :много блока, а В1,1ход - со вторым преобразователем частоты, входы регулирующего блока системы регулирования момента нагрузки первого нагрузочного ва,1а связаны с третьим выхо.а.ом программного блока и датчиком момента, а выход - с возS будителем, входы регулирующего блока системы регулирования момента нагрузки второго нагрузочного вала связаны с четвертым выходом программного блока и датчиком мо.мента, а выход - с возбудителем, выход блока регулирования и ограничения заданного тока связан с перзым блоком рекуперации энергии, а вход - с пятым выходом программного блока, выход блока регулирования и ограничения заданного тока связан со вторым блоком рекуперации энергии,

а вход - с щестым выходом программного блока, входы блоков демпфирования крутильных колебаний каждого ва,г1а связаны с датчиками момента, а их выходы - с регулирующими блоками систем регулирования часЛ

тоты вращения двигателей первого и второго приводных валов и систем регулирования момента нагрузки первого и второго нагрузочных валов.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выходы блоков демпфирования крутильных колебаний первого и второго нагрузочных валов дополнительно подключены

к блокам регулирования и ограничения заданного тока.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что блоки демпфирования крутильных колебаний выполнены в виде последовательно соединенных дифференцирующего блока.

блока опорного напряжения, блока регулируемого времени запаздывания и блока регулируемой амплитуды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Борцов Ю. А. и др. Система управления нагрузкой испытательного стенда трансмиссией вертолетов. «Электропривод,

№ 2 (46), М., 1976, с. 18-20.

2.Оптимизация и компьютеризация уни фицированных систем электропривода. Отчет № 385/1867-ЭАП-40, ЛЭТИ, 1976.

) .г/ 5 -g ГЧ-iJ 12 $- 17