Электропривод исполнительного механизма Советский патент 1982 года по МПК F16H37/08 F16H31/00 B27B29/00 

С ЭЛЕКТРОПРИВОД ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА

1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для привода исполнительных механизмов имеющих большие моменты инерции и работающих в условиях частых пусков и торможения.

Известен электропривод, содержащий электродвигатель, редуктор и накопитель энергии с упругим элементом, накапливающий при торможении энергии маховых масс привода и отдающий ее при разгоне l.

Недостатками этого электропривода являются невозможность использования его для передачи вращательного движения исполнительному механизму, работающему в возвратно-поступательном режиме, а также большие потери , энергии скольжения при разгоне электропривода.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электропривод исполнительного механизма, содержащий управляе№ е цепную муфту и тормоз, основание, установленные на нем электродвигатель, редуктор,и накопитель энергии. В этом электроприводе имеется дополнительный реверсивный редуктор и дополнительная управляемая сцепная муфта, исполнительный механизм связан с двигателем через основной редуктор, который через дополнительные реверсивный редуктор,

10 включающий две сцепные управляемые муфты и управляемый тормоз связан с накопителем энергии 2.

Недостатком известного электропри15вода является большие потери энергии скольжения возникающие при разгоне электродвигателя, обусловленные большой инерционностью исполнительного

20 механизма.

Цель изобретения - уменьшение пот терь энергии скольжения при разгоне электропривода за счет исключения 397 той части потерь, которая обусловлена разгоном исполнительного механизма. Указанная цель достигается тем, что злектропривод снабжен дополнительным электродвигателем, зубчатореечным, зубчато-кривошипным и управляемым обгонным механизмами, а редуктор выполнен дифференциальным с тремя звеньями, одно из которых связано с управляемым тормозом и через управляемую сцепную муфту соединено с основным электродвигателем, другое предназначено для связи с исполнитель ным механизмом, а третье посредством зубчато-кривошипного механизма связаHQ с накопителем Энергии, который соединен с обгонным механизмом и по;средством зубчато-реечного механизма - с дополнительным электродвигателем. Нп Фиг, 1 схематично изобрах ен предлагаемый электропривод с исполнительным механизмом; на фиг. 2 часть электропривода. Электропривод исполнительного механизма содержит управляемые сцепную муфту 1 и тормоз 2, основание 3 установленные на нем основной электродвигатель t, дифференциальный редуктор S, с тремя звеньями 6-0 накопитель 9 энергии, включающий шарнирно закрепленный на ос човании 3 IITOK 10 с ограничительным упором 11, размещенные на нем наружный 12 и внутренодий 13 стаканы и взаимодействующий с ними упругий элемент , дополнитель ный электродвигатель 15 зубчато-реечный механизм, включающий зубчатое колесо 16 и рейку 17) имеющую ограничительные упоры 18 и 19, зубчатокривошипный механизм, включающий зуб чатое колесо 20 с кривошипом 21, и управляемый обгонный механизм 22, зв но 6 дифференциального редуктора свя зано с управляемым тормозом 2 и чере управляемую-сцепную муфту 1 соединен с электродвигателем k, к 8 при соединяется исполнительный механизм а ЗЕзено 7 взаимодействует с зубчатым колесом 20, кривошип 21 которого шар нирно связан с внутренним стаканом 1 накопителя энергии, стакан связан по средством обгонного механизма 22 с н ружным стаканом 12, а посредством ре ки 1 7 и зубчатого колеса 16 с допол.нительным электродвигателем 15. Электропривод работает следующим обра;юм. В исходном положении упругий элемент Ц накопителя 9 энергии полностью сжат и кривошип 21 находится в нижней мертвой точке, обгонный механизм 22 включен и удерживает упругий элемент 1 в сжатом положении, рейка 17 находится,в среднем положении, управляемый тормоз 2 заторможен, управляемая сцепная муфта 1 отключена, основной электродвигатель перед первым пуском отключен от сети, а перед последующими разгонами исполнительного механизма 23 он вращается на холостом ходу. При первом пуске электродвигатель 4 сначала разгоняется вхолостую при отключеннорЗ сцепной муфте 1 , затем отключается обгонный механизм 22 и в соответствии с выбранным направлением движения исполнительного механизма 23 при включении дополнительного электродвигателя 15 и перемещении рейки 17 одним из упоров 18 или 19 накопитель 9 энергии и кривошип 21 выводится из положения нижней мертвой точки. После этого накопитель 9 энергии за счет энергии, накопленной упругим элементом.1, поворачивает звено 7 редуктора 5, а следовательно, и звено 8, так как центральное звено 6 заторможено. Так производится предварительный разгон связываемого с центральным звеном 6 исполнительного механизма 23, т.е. за счет энергии, накопленной упругим элементом 14. В момент времени, когда упругий элемент 14 отдает накопленную энергию на разгон исполнительного механизма 23 управляемый тормоз 6 отключается, а управляемая муфта 1 включается и соединяет звено 6 с основным электродвигателем k, вращающимся на холостом ходу. При включении электродвигателя 4 накопитель 9 энергии выполняет функцию внешнего нагружателя. С ростом вращающегося момента электродвигателя 4 под действием реактивного момента на звене 7 зубчатое колесо 16 с кривошипом 21 поворачиваются и сжимают упругий элемент 14. . I Податливость упругого элемента .должна быть такой, чтобы за время разгона исполнительного механизма 23 электродвигатель 4 не опрокинулся, т.е. чтобы создаваемый накопителем 9 энергии тормозной момент не превысил максимально возможный движущий момент электродвигателя 4. После того испол59нительный механизм 23 достигает приведенной к его валу скорости электро двигателя k, упругий элемент Il пере дает обгонный механизм. 22, поэтому начиная с этого момента времени элек родвигатель 4 разгоняет исполнительный механизм 23 при заторможенном звене 7 и без участия накопителя 9 энергии. Потери энергии в электродви гателе k при этом невелики, так как он работает на устойчивой части свое нелинейной механической характеристи ки и скольжение его незначительно. П установившемся движении исполнительного механизма 23 накопитель 9 энергии запирается и в работе не участвует, а упоры 18 и 19 возвращаются дополнительным электродвигателем 15 в среднее положение. Для торможения исполнительного механизма 23 отключают сцепную муфту 1 и включают тормоз 2. Электродвигатель при этом отсоединяется от редуктора 5 и продолжает вращаться, вхолостую. Звено 6 останавливается тормозом 2, а поскольку исполнительный механизм продолжает вращаться по инерции, звено 7 начинает вращаться в нaпpaвлeнии пpoтивoпoрожном сжатию УПРУГОГО элемента 1. При этом накопитель 9 энергии скользит по штоку 10 вверх до тех пор, пок кривошип 21 не проходит верхнюю мертвую точку, а затем накопитель 9 энсргии скользит вниз по штоку 10 до огра ничительного упора 13, и занимает положение . симметричное прежнему относительно вертикали. С начала процесса торможения и до этого момента тормознов усилие тормоза 2 к исполнительному механизму не прикладывается. После того, как накопитель 9 энергии достигает упора 11, упругий элемент 1 ( начинает препятствовать движению испол нительного механизма 23 и он тормозится. В момент остановки исполнитель ного механизма 23 упругий элемент 1 практически максимально сжат, а кривошип 21 близок к нижней мертвой точке. Обгонный механизм 22 удерживает упругий элемент в сжатом состоянии и сохраняет накопленную энергию . для следующего предварительного разгона исполнительного механизма 23. В накопителе 9 энергии при этом накоплена суммарная энергия, полученная как при разгоне электродвигателем 4 исполнительного механизма 23, так 7 при его торможении тормозом 2. Поскольку при следующем разгоне исполнительного механизма 23 эта энергия используется на его предварительный разгон, то она не теряется бесполезно. Для реализации функционирования электропривода передаточное отношение редуктора 5 и податливость упругого элемента Il выбираются из условия обеспечения поворота кривошипа 21 до полоборота как при разгоне, так и при торможении исполнительного ме ханизма, а расстояние между упорами IB и 19 несколько превышает удвоенную длину кривошипа 21. В электроприводах для исполнители- ных механизмов, имеющих моменты инерции ,существенно превышающие моменты инерции основных электродвигателей, потери энергии скольжения при разгоне и торможении собственно этих электродвигателей невелики. Поэтому в таких случаях целесообразно использовать упрощенный вариант выполнения электропривода, в котором управляемые сцепная муфта 1 и тормоз 2 исключаются. При этом предварительный разгон исполнительного механизма и его торможение производится в условиях динамического торможения основного двигат.рля. Такое выполнение электропривода позволяет полезно использовать для повторных предварительных разгонов . исполнительного механизма суммарную энергию, накапливаемую накопителем как при разгоне, так и при тормох ении исполнительного механизма, что повышает экономичность электроп эивода. Формула изобретения Электропривод исполнительного мехаизма, содержащий управляемые сцепную уфту и тормоз, основание, установенные на нем электродвигатель, редукор и накопитель энергии, отличащийся тем, что, с целью умень ения потерь энергии скольжения при азгоне электропривода, он снабжен .ополнительным электродвигателем, зубато-реечным, зубчато-кривошипным и правляемым обгонным механизмами, а едуктор выполнен дифференциальным тремя звеньями, одно из которых , вязано с управляемым тормозом и чеез управляемую сцепную муфту соедиено с основным электродвигателем,

другое предназначено для связи с исполнительным механизмом, а третье посредством зубчато-кривошипного механизма связано с накопителем энергии, который соединен с обгонным механизмом и посредством зубчато-реечного механизма с дополнительным электродвигателем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское -свидетельство СССР № 816884, кл. В 65 Г, 23/00, 1979.