RU188252U1

RU188252U1 - Электромеханический привод для автоматических систем

Info

Publication number: RU188252U1
Application number: RU2018132849U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Кулешов; Владимир Васильевич Фатеев
Original assignee: Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "ЦИКЛОН" (АО "ЦНИИ "Циклон")
Priority date: 2018-09-17
Filing date: 2018-09-17
Publication date: 2019-04-04

Abstract

Полезная модель относится к электромеханическим приводам, используемым в автоматических системах, в частности к автоматическим системам с обратной связью, а именно к гироскопическим стабилизаторам углового положения различных объектов: оптических приборов, вооружения и пр. Электромеханический привод для автоматических систем, содержит корпус 1, электрический двигатель (или корпусной датчик момента), состоящий из статора 2 и ротора 3 с выходным валом 4 в опорах качения 5, редуктор (планетарный), имеющий входной 6 и выходной 7 валы. При этом входной вал редуктора 6 соединен с валом ротора двигателя, а выходной вал 7 редуктора соединен соосно со статором 2 двигателя. Технический результат: создание привода с высокими механическими характеристиками, обеспечивающими меньшее влияние люфта и нежесткости редуктора на качество автоматических систем. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к электромеханическим приводам, используемым в автоматических системах, в частности к автоматическим системам с обратной связью, а именно к гироскопическим стабилизаторам углового положения различных объектов: оптических приборов, вооружения и пр.

Известен электромеханический привод (Атлас конструкций «Детали и узлы гироскопических приборов», авторы Сломянский Г.А., Агапов А.В., Родионов Е.М., Румянцев С.И., Тимофеева А.Д., издательство «Машиностроение», 1975 г., стр. 281).

Он представляет собой электрический двигатель и редуктор. При этом статор электродвигателя закреплен на корпусе редуктора, а ротор соединен с входным валом редуктора. Выходной вал редуктора является выходным валом всего привода. В этом приводе редуктор предназначен для увеличения момента привода. При этом выходной момент привода М^П оказывается больше момента двигателя М^Д в i раз, где i - коэффициент редукции.

Недостатком такого привода являются его низкие механические характеристики. Люфт и нежесткость, всегда имеющие место в зубчатых зацеплениях редуктора, снижают качество автоматических систем, в которых применен привод. Так в автоматических системах с обратной связью люфт и нежесткость привода отрицательно влияют на устойчивость и качество регулирования автоматических систем (В.А. Бессекерский, Е.А. Фабрикант «Динамический синтез систем гироскопической стабилизации», 1968 г., стр. 130-147). Кроме того, момент привода часто оказывается недостаточным для выполнения задач, предъявляемых к автоматической системе при выбранных характеристиках редуктора и двигателя.

Этот привод выбран за наиболее близкий аналог (прототип).

Кроме того, известен безредукторный привод в виде датчика момента типа ДМ-3, ДМ-10, ДМ-5 (Атлас конструкций «Детали и узлы гироскопических приборов», авторы Сломянский Г.А., Агапов А.В., Родионов Е.М., Румянцев С.И., Тимофеева А.Д., издательство «Машиностроение», 1975 г., стр. 201) или типа ДМ-18, ДМ-20 и др. В таком приводе отсутствует редуктор и соответственно - люфт, а жесткость цепи передачи момента - значительно выше, однако, имеют место значительные ограничения по максимальному моменту.

Целью полезной модели является устранение указанных недостатков, т.е. создание привода с высокими механическими характеристиками, обеспечивающими меньшее влияние люфта и нежесткости редуктора на качество автоматических систем.

В предложенном приводе недостатки указанных приводов в значительной мере устраняются введением второго канала передачи момента путем соосного соединения статора двигателя с выходным валом редуктора.

Конструктивная схема предложенного привода представлена на Фиг. 1.

Привод содержит корпус 1, электрический двигатель (или корпусной датчик момента), состоящий из статора 2 и ротора 3 с выходным валом 4 в опорах качения 5, редуктор (на Фиг. 1 планетарный), имеющий входной 6 и выходной 7 валы. При этом входной вал редуктора 6 соединен с валом ротора двигателя, а выходной вал 7 редуктора соединен соосно со статором 2 двигателя.

При этом момент на выходном валу привода передается от двигателя по двум каналам: от статора - жестко без люфта и от ротора - через редуктор с люфтом и нежесткостью, но с моментом, превосходящем электромагнитный момент двигателя в i раз.

Полный момент на выходном валу привода М^П равен сумме моментов, передаваемых на выходной вал от статора М^СТ и от ротора М^Р. При этом М^СТ равен электромагнитному моменту двигателя

М^СТ=М^Д,

а М^Р равен электромагнитному моменту двигателя М^Д, взятому с обратным знаком и умноженному на коэффициент передачи редуктора i

М^СТ=-М^Д⋅i.

Таким образом, полный момент на выходном валу привода равен

М^П=М^СТ+М^Р=М^Д⋅(i-1).

Очевидно, что при отрицательном коэффициенте передачи редуктора (i<0) момент привода окажется больше электромагнитного момента двигателя (и момента на выходном валу привода-прототипа) в (i+1) раз.

Структурная схема передачи электромагнитного момента двигателя на выходной вал привода приведена на Фиг. 2

Момент двигателя 8 М^Д, возникающий при электромагнитном взаимодействии статора и ротора и действующий на статор, передается на условный сумматор 9 непосредственно. Такой же по величине момент, но с обратным знаком, действующий на ротор, передается на сумматор 9 через редуктор. Это отражено на структурной схеме в виде последовательно соединенных элементов 10, 11, 12. Элемент 10 осуществляет инверсию знака момента М^Д. В элементе 11 осуществляется умножение момента М^Д на коэффициент передачи i редуктора, который может иметь произвольную величину и знак. Наличие элемента 12 указывает в общепринятом виде (В.А. Бессекерский, Е.А. Фабрикант «Динамический синтез систем гироскопической стабилизации», 1968 г., стр. 130-147) на наличие в редукторе люфта и нежесткости.

Известно (В.А. Бессекерский, Е.А. Фабрикант «Динамический синтез систем гироскопической стабилизации», 1968 г., стр. 130-147), что при применении такого привода в автоматических системах, в частности в замкнутых автоматических системах, в частности системах пространственной гироскопической угловой стабилизации, наличие люфта и нежесткости привода отрицательно влияет на качество автоматических систем. Это отрицательное влияние тем больше, чем больше величина люфта и меньше величина жесткости привода.

Из Фиг. 2 следует, что доля момента М^Р в величине момента привода М^П пропорциональна величине i редукции и при малом i оказывается очень малой. Это соответствует практическому отсутствию влияния люфта и нежесткости редуктора на качество автоматической системы, в которой используется привод. При этом величина момента М^П остается принципиально большей величины момента М^Д двигателя, что выгодно отличает настоящее предложение от второго аналога. (Атлас конструкций «Детали и узлы гироскопических приборов», авторы Сломянский Г.А., Агапов А.В., Родионов Е.М., Румянцев С.И., Тимофеева А.Д., издательство «Машиностроение», 1975 г., стр. 201), и тем более - большей величины момента привода прототипа (Атлас конструкций «Детали и узлы гироскопических приборов», авторы Сломянский Г.А., Агапов А.В., Родионов Е.М., Румянцев С.И., Тимофеева А.Д., издательство «Машиностроение», 1975 г., стр. 281), в котором М^П=М^Д⋅i.

При увеличении коэффициента i редукции влияние люфта и нежесткости возрастает, однако, сначала достаточно медленно, по крайней мере, до тех пор, пока момент М^Р редуктора не превысит момент двигателя значительно. В последнем случае, т.е. при большом коэффициенте i редукции, влияние люфта и нежесткости редуктора на качество автоматической системы возрастает, но всегда остается меньшим такого влияния в приводе прототипа, поскольку наличие второго (жесткого и без люфта) канала, передающего момент статора двигателя непосредственно на выходной вал привода, всегда в разной степени сглаживает отрицательное влияние недостатков редуктора.

Claims

Электромеханический привод для автоматических систем, содержащий корпус, электродвигатель, состоящий из статора и ротора с опорами вращения, и редуктор, закрепленный на корпусе, причем ротор двигателя соединен с входным валом редуктора, а его выходной вал является выходным валом привода, отличающийся тем, что введен второй канал передачи момента путем соосного соединения статора двигателя с выходным валом редуктора.