Электропривод стенда для испытания механических передач

Электропривод стенда для испытания механических передач

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для испытательных стендов. Целью изобретения является повышение качества и надежности испытаний механических передач. Устройство содержит логический элемент ИЛИ 21, входы которого соединены с блока -ш 22-24 ограничения. Управляемый переключатель 25 включен между выходами регуляторов 15 и 19 и входом регулятора 16 возб ждения. В данном устройстве введение максимальной защиты по току, крутящему моменту и частоте вращения механической передачи повьщ ает качество и надежность испытаний механических передач . 1 3.п. ф-лы, 9 ил. & (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

„„Я0„„429267 А1 (511 4 Н 02 Р 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3875405/24-07 (22) 01.04.85 (46) 07.10.88. Бюл. Ф 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промьппленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) Г.М. Иванов, В.В. Хмелев, А.А. Мамин, Г.А. Иванов и Б.П. Салин (53) 62-83:62!.316.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 594425, кл. Н 02 P 5/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР и - 1096516, кл. H 02 Р 5/00, 1983, Авторское свидетельство СССР

Ф 766524, кл. Н 02 P 5/00, 1976. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЕХАНИЧЕСРЛХ ПЕРЕДАЧ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для испытательных стендов, Целью изобретения является повышение качества и надежности испытаний механических передач. Устройство содержит логический элемент ИЛИ 21, входы которого соединены с блоками 22-24 ограничения.

Управляемый переключатель 25 включен между выходами регуляторов 15 и )9 и входом регулятора 16 возбуждения.

В данном устройстве введение максимальной защиты по току, крутящему моменту и частоте вращения механической передачи повышает качество и надежность испытаний механических передач. з.п. ф-лы, 9 ил.

1429267

Изобретение относится к электротехника, а именно к системам регули.". рования электроприводов, и может быть использовано для испытательных стен- 5 дов различных механических передач.

Цель изобретения - повышение качества и надежности испытаний механических передач.

На .фиг. 1 представлена функцио- 10 вуальная схема стенда для испытаний механических передач; на фиг. 2 -. хема задатчика крутящего момента; а фиг. 3 — схема узла коммутации; та фиг. 4 — схема кольцевого распре- 15 релителя; на фиг. 5 — схема генератора импульсов; на фиг. 6 — схема цифроаналогового преобразователя; на фиг. 7 — схема задатчика интенсивности; на фиг. 8 — схема узла коррекции; 20 на фиг. 9 - временные диаграммы отдельных элементов узла коммутации.

Элекуропривод стенда для испытания механических передач (фиг. 1) содержит механически соединенные с испы- 25 туемой передачей 1 генератор 2 и электродвигатель 3 постоянного тока, якорные обмотки которых соединены парал-.. лельно и подключены к последовательНо соединенным нерегулируемому выпря- 30 мителтд 4 и управляемому преобразователю 5, в цепь управления последнего из которых включены последовательно соединенные задатчик 6 частоты вращения, регулятор 7 частоты вращения и регуля-35 тор 8 тока с,подключенными к входам указанных регуляторов соответственно датчиками 9 и 10 частоты вращения и тока, установленные на испытуемой передаче 1 датчики 11 и 12 скорости и крутящего момента соответственно, при этом обмотка 13 возбуждения генератора 2 подключена к возбудителю 14, в цепь управления которого включень| регулятор 15 тока якоря генератора и регулятор 16 тока возбуждения с подключенными к их входам датчиками 17 и

18 тока якоря генератора и тока возбуждения, а также регулятор 19 крутящего момента, входы которого связаны с первым выходом задатчика 20 и выходом датчика 12 крутящего момента, Кроме того, устройство содержит логический элемент ИЛИ 21, три блока 2224 ограничения и управляемый переключатель 25, включенный между выходами регулятора 15 тока якоря генератора и регулятора 19 крутящего момента с одной стороны и входом регулятора 16 тока возбуждения с другой стороны, управляющий вход управляемого переключателя 25 связан с вторым выходом задатчика 20 крутящего момента, третий выход которого подключен к входу управления ограничением регулятора 19 крутящего момента, а первый и второй входы задатчика 20 крутящего момента связаны с выходом датчика 11 скорости испытуемой передачи и выходом логического элемента ИЛИ 21, входы ко" торого подключены через соответствующие блоки ограничения к выходам датчика 12 крутящего момента, датчика 11 скорости испытуемой передачи и датчика 17 тока якоря генератора, а также узел 26 коррекции, выход которого связан с входом регулятора 16 тока возбуждения генератора, а вход — с выходом датчика 12 крутящего момента, при этом обмотка 27 возбуждения электродвигателя 3 подключена к неуправляемому возбудителю 28. .Задатчик 20 крутящего момента (фиг.2) выполнен в виде программновременного блока, содержащего узел 29 коммутации с четырьмя входами и шес- . тью выходами, первые два входа и выхода которого образуют соответственно первый и второй входы и второй и третий выходы задатчика 20, третий вход и выход узла 29 коммутации подключены к генератору 30 импульсов, выходы которого соединен с входами N задатчиков 31 времени, которые через второй логический элемент ИЛИ 32, к (И+1)-му входу которого подключен четвертый выход узла 29 коммутации, связаны с кольцевым распределителем 33, один вход и выход которого поцключены соответственно к четвертому входу и пятому выходу узла 29 коммутации, а N других выходов — к М цифровым задатчикам 34 момента, выходы которых подключены к цифроаналоговому преобразователю 35, связанному через уттравляемый ключ 36, управляющий вход которого соединен с шестым выходом узла коммутации, с задатчиком 37 интенсивности, выход которого образует первый выход задатчика 20 крутящего момента.

На фиг. 3 представлена структурная схема узла 29 коммутации и его связи с основными узлами стенда. На входы схемы . И 38 подаются сигналы от логической схемы ИЛИ 21, выполняющие функции технологических блокировок, от датчика 11 скорости вращения, от

1429267 кнопки "Стоп" 39 и по входу от схемы

40 автоматического останова, выход схемы И 38 одновременно подается на схему И 41, триггер 42 и схему И 43.

Выход триггера 42 подключен к второму входу схемы И 41 и к входу дифференцирующей цепи 44, к второму установочному входу триггера 42 присоедине" на кнопка "Пуск" 45. К входу установ- 10 ки в "0" триггера подключен выход одновибратора 46 и вход, установки в "0" кольцевого распределителя 33.

Выход схемы И 41 и пятый выход узла

29 коммутации соединены с входом схе- !5 мы 47, выполняющей функции задержки на пропадание входного сигнала, и одновременно.с входом схемы 48, выполняющей функцию задержки на . появленйе выходного сигнала. Выход схемы 2р

47 подключен к обнуляющему входу регулятора 19 крутящего момента, образуя первый выход узла 29 коммутации, . а выход схемы 48 — к второму входу схемы И 43, к третьему входу которой 25 подключена кнопка "Снятие нагрузки"

49. Выход схемы И 43 связан с управляющим входом ключа 36, и с первыми входами схем И 50 и 51. Второй вход схемы 50 соединен с выходом схемы Зр

И 51, на второй вход которой подан сигнал от кнопки "Ручная нагрузка".52.

Выход схемы И 50 соединен с первым входом схемы ИЛИ 53, выход которой образует третий выход узла 29 коммутации. Выход дифференцирующей цепи

44 подключен к первому входу схемы

ИЛИ 54, на второй вход которой подключен выход схемы И 55. На один из входов схемы И 55 подан сигнал с час- 4р тотой 1 Гц от генератора 30 импульсов (третий вход узла 29 коммутации), на другой - от кнопки "Цикл" 56, выход схемы 48 подается на управляющий вход ключа 25 (второй выход узла 29 45 коммутации), выход схемы 54 подается на один из входов схемы ИЛИ 32 (четвертый выход узла 29 коммутации).

}!a схеме кольцевого распределителя 33 (фиг.4) выход схемы ИЛИ 32 подается на счетный вход двоичного-десятичного счетчика 57. Выходной импульс переноса счетчика 57 подается на вход другого двоично-десятичного счетчика 58, Выходы установки в",0" счетчиков соединены с выходом узла 29 коммутации. К выходным шинам счетчи" ков 57 и 58 одновременно подсоединены дешифраторы 59 и 60 цифровой индикации и дешифраторы 61 и 62, преобразующие код 8-4-2-1 в параллельный двоичный код. К выходным шинам дешифраторов 61 и 62 через инверторы 63 и

64 подключены цифровые задатчики . младщего 65 и старшего 66 разрядов устройства 40 автоматического останова стенда при достижения заранее saданного количества. режимов. Выход задатчика 65 младшего разряда через схему 67 задержки на пропадание вход- ного сигнала связан с первым входом одновибратора 68, а выход задатчика

66 старшего разряда — с другим входом одновибратора 68, формирующего выходной сигнал, подаваемый на чет- . вертый вход узла 29 коммутации для автоматического снятия нагрузки на стенде.

К выходам дешифратора 59 и 60 подключен цифровой индикатор 69, указывающий номер режима по нагрузке. К выходам инверторов 63 и 64 подключены также входы преобразователя 70 двоичного кода в десятичный, выходы которого соединены с входами коммутирующих элементов 34, задающих величину на грузки на режиме.

Генератор 30 импульсов (фиг. 5) со-. держит кварцевый генератор 71, который своим выходом соединен с входом делителя 72. Выход делителя 72 подключен к входу двоично-десятичного счетчика 73, выход переноса которого соединен с входом второго двоично-десятичного. счетчика 74, его выход. пере" носа соединен с третьим двоично-десятичным счетчиком 75, который, в свою очередь, подключен выходом переноса к четвертому двоично-десятичному счетчику 76, выход переноса которого соединен с входом пятого двоично-десятичного счетчика 77. Выходы счетчиков

73-77 соединены с входами соответствующих дешифраторов 78-82 цифрового индикатора 83, индицирующего текущее время на заданном режиме в часах, минутах, секундах. Выходы счетчиков

73-77 одновременно соединены с соответствующими входами других дешифраторов 84-88, преобразующих параллельный двоично-десятичный код счетчиков

73,-77 в параллельный двоичный код, поступающий на И коммутирующих элементов 31, задающих временные интервалы нагрузок.

В цифроаналоговом преобразователе

36 {Фиг.6) выходы 34 коммутирующих

14292 элементов, представляющих собой триады (старший разряд, средний и младший) поразрядно запараллеленных задатчиков величины нагрузки на режиме, подключе-5 ны к входным шинам шифраторов старше го 89, среднего 90 и младшего 91 !

Разрядов, осуществляющих предвари-. тельное подекадное преобразование

Десятичного кода коммутирующих эле- 10 ментов. Выходы шифраторов 89-91 соединены с входами преобразователя 92 подекадно преобразованного десятичного

Йода в двоичный. Выходы преобразователя 92 управляют ключами резисторной 15 матрицы собственно цифроаналогового йреобразователя 93, осуществляющего

Дополнительное масштабирование аналоГового сигнала — эквивалента .цифрового кода. Выход преобразователя 93 под-20 включен к управляемому ключу 36, выhop, которого соединен с входом эадат4ика 37 интенсивности, формирующего длительность фронтов выходного сигнала, поступающих на суммирующий узел регулятора 19 крутящего момента.

В задатчике 37 интенсивности (фиг.7) выходной сигнал подается на вход первого усилителя 94, работающего в режиме ограничения с помощью 30 узла 95 ограничения. Выход этого усилителя соединен с входом интеграто= ра 96, выход которого подключен через инвертор 97 к входу первого усилителя 94. Задатчик интенсивности имеет два выхода разной полярности.

Структурная схема узла коррекции представлена на фиг.8. Выходной сигнал с датчика 12 крутящего момента поступает на вход первого дифферен-.. — 40 циатора 98 узла .коррекции. С выхода дифференциатора 98 на вход второго дифференциатора 99 и на первый блок

100 запаздывания. Сигнал с второго, дифференциатора 99 подается на второй 4r блок 101 запаздывания. Выходы блоков

100 и .101 через соответствующие режекторные фильтры 102 и 103 подключены к суммирующему узлу 16 регулятора тока возбуждения генератора. 50

Электропривод работает следующим образом. После предварительного набора программы испытаний по заданной циклограмме нагружения, т.е. набора величин нагрузки и времени на режиме, электропривод разгоняется приводной машиной 3 до заданной частоты вращения, Стабилизация заданной частоты

67 6 вращения осуществляется регулятором 7

1 скорости (фиг. 1). Возбуждение тормозной машины (генератора 2) устанавливается регулятором 16 тока возбуждения таким, чтобы в первичной цепи машин подцерживался ток, близкий к нулю, что осуществляется вспомогательным контуром, содержащим датчик 17 тока, регулятор 15 тока, управляемый переключатель 25, регулятор 16 тока возбуждения тормозной машины 2 и тиристорный преобразователь 14. Регулятор 19 крутящего момента при этом обнулен сигналом от программного задатчика 20 момента. При достижении дви.гателем некоторой наперед заданой . величины частоты вращения, меньшей номинальной, на выходе датчика 11 скорости появляется сигнал, который подготавливает к включению схему И 38, включает переключатель 25 на прием сигнала от регулятора 19 крутящего момента и снимает с него обнуление, т.е. производит перестройку регулятора 19 крутящего момента, выключая контур регулирования нулевого тока и включая, регулятор 19 крутящего момента.

Нагружение стенда крутящим моментом осуществляется посредством узла

29 коммутации по заданному алгоритму программного эадатчика 20 момента.

При подаче питания одновибратор 46 вырабатывает сигнал логической "1", устанавливающий в нулевое состояние триггер 42 и кольцевой распредели- .: тель 33. При наличии сигнала логического "0" со схемы ИЛИ 21, осуществляющей технологическую блокировку при превышении заданного значения тока в первичной цепи машин 2 и 3 (сигнал

"1" на выходе блока 24 ограничения), при превышении максимального момента (сигнал "1" на выходе блока 22 ограничения), при превышении максимальной частоты вращения (сигнал "1" н» выходе блока 23 ограничения), а также при наличии сигналов логического "0" на входе 40 (автоматическое снятие нагрузки) и не нажатой кнопке Стоп"

39 на выходе схемы И 38 образуется сигнал "1", подготавливающий к включению схемы И 41 и 43 и триггер 42, После кратковременного нажатия кнопки "Пуск" 45 триггер 42 устанавливается в единичное состояние, появляется "1" на выходе схемы И 41, через дифференцирующую цепь 44 и < .ему ИЛИ

142

9267

8 другого компаратора, связанного, на54 проходит импульс на шагание распределителя 33 с нулевого в первый режим, на выходе схемы 47 задержки появляется сигнал "1", снимается об" нуление с регулятора 19 крутящего момента. Одновременно логическая "1" на выходе схемы И 41 запускает схему 48 задержки на появление входного сигнала, который через время включает схему И 43, открывает ключ 36, и, следовательно, вход задатчика 37 интенсивности подключается через управляемый ключ 36 к выходу цифроаналогово" го преобразователя 35. Этим же сигналом через подготовленные схемы И 50 и ИЛИ 53 снимается обнуление генератора 30 импульсов. Начинается отсчет. времени на 1-м режиме и сигнал нагрузки с темпом, определяемым задатчй. ком 37 интенсивности, поступает на вход регулятора 19 крутящего момента.

При достижении значения текущего времени, заданного 1-м цифровым задатчиком 31 времени, срабатывают схемы ИЛИ 32, кольцевой распределитель

33 переходит на 2-й режим, обнуляя генератор 30 импульсов. При окончании 2-ro режима работа циклически павторяется до тех пор, пока текупщй номер режима не досшигнет значения уставки цифровых задатчиков 65 и 66 номера режима. Появляющиеся при этом на выходах задатчиков 65 и 66 сигналы после задержки сигналов младшего разряда схемой 67 включают схему

И 68, входящую в схему автоматического снятия нагрузки со стенда 40, Сигнал логической "!" на ее выходе устанавливает в "0" схему И 38 (эпюра

U>8 ), переключает ключ 36 на нулевую задачу нагрузки (эпюра 13з, фиг.9), обнуляет через схемы И 50 и ИЛИ 53 генератор 30 импульсов, с задержкой через схему 47 обнуляет регулятор 19 крутящего момента, перестраивая его структуру на работу со вспомогательным контуром нулевого тока (эпюра фиг .9). Такая же последовательность снятия нагрузки происходит и в случае нажатия на кнопку "Стоп" 39 или при .срабатывании схемы ИЛИ 21 технологической блокировки. в случаях превышения максимальных значений тока в первичной цепи машин 2 и. 3, крутящего момента и частоты вращения .

На вход логического элемента ИЛИ 21 может быть подключен выход и любого

55 пример, с датчиками температуры испытуемых агрегатов, давления масла и т.п. Количество независимых по нагрузке .и времени режимов определяется количеством коммутирующих элементов 31 и 34. Для многократного повторения независимых режимов слу" жит схема И 55, один из входов которой связан с кнопкой "Цикл" 56. При нажатии этой кнопки распределитель 33 закольцовывается, т.е. после отработки N режима распределитель 33 автоматически переходит через нулевой режим. в первый, для этого на два других входа схемы И 55 подаются логи" ческая "1" при нулевом состоянии распределителя 33 и тактовый импульс, вырабатываемый делителем 72 генератора импульсов. Циклическая работа продолжается до момента достижения текущим номером режима уставки цифровых задатчиков 65 и 66, после чего нагрузка автоматически снимается, как описано вышее. При необходимости работы стенда на ручном режиме нагрузки нажимается кнопка "Ручная нагрузка" 52, которая через схемы 53 и 54 обнуляет генератор 30 импульсов и переключает ключ 36 на вход ручного задатчика крутящего момента.

При необходимости кратковременного снятия любого вида нагрузки нажимается кнопка "Снятие нагрузки",49.

В этом случае повторяется последовательность работы как в предыдущем случае и, кроме того, ключ 36 переключается на нулевой уровень задания нагрузки.

Сигнал с выхода датчика 12 крутящего момента поступает как обратная связь на вход регулятора 19 крутящего момента и одновременно на вход узла 26 коррекции. На входе первого диффференциатора 97 выделяется первая производная крутящего момента. Выходной сигнал дифференциатора 97 вторично дифференцируется схемой 98.

Дифференциаторы 98 и 99 выполнены по схеме неявного дифференцирования.

Выходные сигналы дифференциаторов 98 и 99 поступают на входы блоков 100 и

101 регулируемого запаздывания, представляющих собой электронные имитато" ры, аппроксимирующие разложение в дробный ряд Паде, и далее на выходы двух других режекторных узкополосных фильтров 102 и 103, также настроенных

1429267

55 нице, что позволяет установить выходное напряжение интегратора в процессе обработки, равным входному. Пока выходное напряжение усилителя 94 не достигло входного, жесткая обратная связь блокирована и выходное напряжение определяется узлом 95 ограничения и не зависит от входного. В момент ! равенства этих напряжений выходное напряжение усилителя 94 резко падает до нуля и процесс интегрирования на этом прекращается. Задатчик имеет два выхода разных полярностей, Изобретение позволяет за счет вве-. дения блоков максимальной защиты по току, крутящему моменту и частоте вращения механической передачи и за счет введения программного задатчика момента упростить эксплуатацию стенда и сократить количество поломок и брака по вине испытательного оборудования, тем самым повышая качество . и надежность испытаний механических передач.

Ф о р м ул а и з î 6 р е т е н и я

1. Электропривод стенда для испытания механических передач, содержащий механически соединенные с испытуемой передачей генератор и электродвигатель постоянного тока, якорные обмотки которых соединены параллельно и подключены к последовательно соединенным нерегулируемому выпрямителю и управляемому преобразователю, в цепь управления последнего из которых.включены последовательно соединенные задатчик частоты вращения, регулятор частоты вращения и регулятор тока с подключенными к входам указанных регуляторов датчиками частоты вращения и тока якоря электродвигателя соответственно установленные на испытуемой передаче датчики скорости и крутящего момента, при этом обмотка возбуждения генератора подключена к возбудителю,в цепь управления которого включены регулятор тока якоря генератора и регулятор тока возбуждения с подключенными к их входам датчиками тока якоря генератора и тока возбуждения, а также регулятор крутящего момента, входы которого связаны с первым выхрдом эа. датчика и выходом датчика крутящего

45 момента, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества и надежности испытаний механических передач, в него введены логический элемент .ИЛИ, три блока ограничения и управляемый переключатель, включенный между выходами регулятора тока якоря генератора и регулятора крутящего момента с одной стороны и входом регулятора тока возбуждения — с другой, управляющий вход управляемого переключателя связан с вторым выходом задатчика крутящего момента, третий выход которого подключен к входу управления ограничением регулятора крутящего момента, а первый и второй входы задатчика крутящего момента связаны с выходом датчика скорости испытуемой передачи и выходом логического элемента ИЛИ, входы которого подключены через соответствующие блоки ограничения к выходам датчика крутяI щего момента, датчика скорости испытуемой передачи и датчика тока якоря генератора, 2. Электропривод по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что,задатчик крутящего момента выполнен в виде программно-временного блока, содержащего узел коммутации с четырьмя входами и шестью выходами, первые два входа и два выхода которого образуют соответственно первый и второй . входы и второй и третий выходы задатчика, третий вход и выход узла коммутации подключены к генератору импульсов, выход которого соединен с входами задатчиков времени, которые через второй логический элемент ИЛИ, к (N+I) -му входу которого подключен четвертый выход узла коммутации, связаны с кольцевым распределителем,, один вход и выход которого подключены соответственно к пятому выходу и четвертому входу узла коммутации, ia N других выходов — к N цифровым задатчикам момента, выходы которых подключены к цифроаналоговому преобразователю, связанному через управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с шестым выходом узла коммутации, с задатчиком интенсивности, выход которого образует пер" вый выход задатчика крутящего момента.

1429267

1429267 с с, 1429267

1429267

1429267

i 429267

Йю лилю

1 в«НИИПИ Заказ 5140/53 Тираж Ы4 Подписное

Произв. -поли гр. пр-тие, г. Ужгород, ул ° Проектная, 4