CN102943446B - 一种道闸栏杆运行抖动的消除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种道闸栏杆运行抖动的消除方法，包括以下步骤：S10：齿轮减速器将弹簧力矩、栏杆静力矩、栏杆运行所需力矩的和力矩信号直接反馈到电机上；S20：四象限变频器根据反馈回来的合力矩信号，计算出电机的输出力矩，以及配重弹簧与栏杆间的力矩差；S30：四象限变频器根据步骤S20中的计算结果控制电机四象限运行，电机输出相应的力矩；S40：电机输出的力矩通过齿轮减速器作用到栏杆上，带动栏杆运行。该方法从根本上解决了抖动发生的条件，同时降低了减速器的加工难度，提高了道闸的使用寿命。

Description

一种道闸栏杆运行抖动的消除方法
技术领域
本发明涉及道闸领域，更具体的，涉及一种道闸栏杆运行抖动的消除方法。
背景技术
道闸栏杆在运行中会出现抖动问题，这种抖动加速了减速机构的老化，造成减速箱提前报废，造成的社会价值的巨大浪费。传统的技术是通过定期维护，限制用户使用条件等方法降低抖动的强度，但是始终无法从根本上解决这一问题。
目前，道闸为了获得更大的减速比，一般采用涡轮蜗杆减速箱，这种减速箱可在很小体积内实现大扭矩和大减速比输出，具有输出自锁特点，输出自锁特点在道闸使用可以锁定栏杆的位置，是优点，但是同时也是缺点，在道闸不平衡运行时，控制电机无法获得任何感知信息。
另外一种通常使用于高速道闸的方案是采用单项异步电动机配合多级斜齿轮结构，或直齿轮结构，这种组合可以通过减速器获得栏杆的平衡故障，但是结构复杂，成本高。采用工频直接控制，无法对平衡故障进行调节。
基于上述描述，亟需要一种道闸栏杆运行抖动的消除方法及其相应的消除装置，用于消除道闸栏杆在运行中出现抖动的问题。并且结构简单，成本低，不会出现自锁问题，从根本上消除道闸栏杆运行中出现抖动的现象。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种道闸栏杆运行抖动的消除方法，从根本上解决了抖动发生的条件，同时降低了减速器的加工难度，提高了道闸的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种道闸栏杆运行抖动的消除方法，包括以下步骤：
S10：齿轮减速器将弹簧力矩、栏杆静力矩、栏杆运行所需力矩的合力矩信号直接反馈到电机上；
S20：四象限变频器根据反馈回来的合力矩信号，计算出电机的输出力矩，以及配重弹簧与栏杆间的力矩差；
S30：四象限变频器根据步骤S20中的计算结果控制电机四象限运行，电机输出相应的力矩；
S40：电机输出的力矩通过齿轮减速器作用到栏杆上，带动栏杆运行。
作为优选，在步骤S40中，电机输出的力矩先通过齿轮减速器作用到传动机构上，传动机构进而带动栏杆的运行。
作为优选，所述电机采用稀土永磁电机，所述齿轮减速器采用一级齿轮减速器。
作为优选，所述一级齿轮减速器采用一级直齿轮减速器。
作为优选，所述一级齿轮减速器采用一级斜齿轮减速器。
本发明的有益效果为，由于本发明采用了齿轮减速箱，所以弹簧力矩、栏杆静力矩、栏杆运行所需力矩的和力矩信号可以直接反馈到稀土永磁电机上；又由于电机控制采用四象限变频器，四象限变频器可以根据反馈到电机上的合力矩信号计算出电机的输出力矩以及配重弹簧与栏杆间的力矩差，进而根据计算结果对电机采用四象限运行矢量变频控制，所以四象限变频器可以精确的控制电机输出力矩，并可以在道闸运行中进行实时力矩补偿，并且电机的输出力矩可以直接影响栏杆的运行，所以可以消除栏杆运行当中的抖动。当采用稀土永磁电机时，由于低速大转矩稀土永磁同步变频电机体积小，扭矩密度大，所以可以避免由于弹簧老化，机械磨损等原因造成新旧产品对电机力矩大小变化范围大的问题，再配合一级减速器就可以实现控制杆运行。
附图说明
图1为本发明提供的道闸栏杆运行抖动消除方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在道闸栏杆的运动过程中，
栏杆的转动惯量公式为：J＝1/3mL2
合力矩公式为：M＝J*β，其中β为角加速度，
运动过程中配重弹簧力矩为：Ms＝K*L2*cos(δ+t)
运动过程中栏杆所需力矩为：Ml＝1/2 Ml1cost
运动过程方程为：Ms+Mmotor+Ml＝M
即K*L2*cos(δ+t)+Mmotor+1/2 Ml1cost＝1/3mL2β
由以上公式可以看出，采用直齿轮减速器或者斜齿轮减速器，配重弹簧力矩、栏杆静力矩、栏杆运行所需力矩的合力矩才能直接反馈到驱动电机上，上述运行过程中方程才能成立，电机的输出力矩才能直接影响栏杆的运行。
在一次抬杆或者落杆过程中，合力矩的大小和方向都是随时间变化的，所以变频器控制电机必须可以四象限运行。在产品的生命周期中，由于配重弹簧老化，机械磨损等原因造成新旧产品对电机力矩大小变化范围大，稀土永磁电机体积小，扭矩密度大，配合一级减速器就可以实现控制杆运行。
基于以上描述，本发明所述的道闸栏杆运行抖动的消除方法运用的道闸栏杆从结构上分为机箱、机芯、控制器、栏杆四个部分。其中机箱和栏杆采用现有技术中已有的。
机芯由传动机构、一级齿轮减速器和稀土永磁电机组成，其中一级齿轮减速器和稀土永磁电机采用一体化。传动机构连接在一级齿轮减速器上，传动机构的另一端和栏杆相连接，稀土永磁电机把力矩传输到一级齿轮减速器上，由一级齿轮减速器进而带动传动机构的转动。其中在传动机构的另一端，即和栏杆的连接端相对的一端，连接有一配重弹簧。其中一级齿轮减速器可以采用一级直齿轮减速器，也可以采用一级斜齿轮减速器。
控制器采用四象限变频器，四象限变频器可以减少制动过程的能量损耗，将能量回收反馈回来，达到节能、环保的功效。四象限变频器采用四象限运行矢量变频控制技术对稀土永磁电机进行控制，不仅可以精确控制稀土永磁电机运行速度，更可以计算出配重弹簧与栏杆间的力矩差，在道闸运行中进行实时力矩补偿。
当然也可以采用其它的电机，但是和采用的电机相配套，所采用的齿轮减速器也必须为多级的。
以上道闸栏杆即可消除运行过程中道闸栏杆的抖动，上述道闸栏杆的运行方法，包括以下步骤：
S10：齿轮减速器将弹簧力矩、栏杆静力矩、栏杆运行所需力矩的合力矩信号直接反馈到电机上；
S20：四象限变频器根据反馈回来的合力矩信号，计算出电机的输出力矩，以及配重弹簧与栏杆间的力矩差；
S30：四象限变频器根据步骤S20中的计算结果控制电机四象限运行，电机输出相应的力矩；
S40：电机输出的力矩先通过齿轮减速器作用到传动机构上，传动机构进而带动栏杆的运行。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种道闸栏杆运行抖动的消除方法，包括以下步骤：
S10：齿轮减速器将弹簧力矩、栏杆静力矩、栏杆运行所需力矩的合力矩信号直接反馈到电机上；
S20：四象限变频器根据反馈回来的合力矩信号，计算出电机的输出力矩，以及配重弹簧与栏杆间的力矩差；
S30：四象限变频器根据步骤S20中的计算结果控制电机四象限运行，电机输出相应的力矩；
S40：电机输出的力矩通过齿轮减速器作用到栏杆上，带动栏杆运行。
2.根据权利要求1所述的道闸栏杆运行抖动的消除方法，其特征在于：在步骤S40中，电机输出的力矩先通过齿轮减速器作用到传动机构上，传动机构进而带动栏杆的运行。
3.根据权利要求1所述的道闸栏杆运行抖动的消除方法，其特征在于：所述电机采用稀土永磁电机，所述齿轮减速器采用一级齿轮减速器。
4.根据权利要求3所述的道闸栏杆运行抖动的消除方法，其特征在于：所述一级齿轮减速器采用一级直齿轮减速器。
5.根据权利要求3所述的道闸栏杆运行抖动的消除方法，其特征在于：所述一级齿轮减速器采用一级斜齿轮减速器。
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