способ управления вращением приводного вала

Формула изобретения

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЕМ ПРИВОДНОГО ВАЛА, включающий подачу периодического командного сигнала, формирование сигнала управления потоком рабочей среды исполнительного двигателя путем уменьшения командного сигнала на величину сигнала обратной связи и преобразование поступательного перемещения исполнительного двигателя во вращение приводного вала, а также формирование сигнала останова последнего в заданном положении с последующим возобновлением вращения, отличающийся тем, что сигнал останова формируется путем преобразования периодического командного сигнала в постоянный сигнал, величина которого равна мгновенному значению командного сигнала в момент останова, а возобновление вращения осуществляется за счет восстановления подачи периодического командного сигнала с начальным значением, равным величине указанного постоянного сигнала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к способам управления вращением приводного вала пневмо- или гидродвигателя, которые могут быть использованы в качестве основного силового или вспомогательного привода на транспорте, в машиностроении, станкостроении и т.п.

Известен способ управления вращением приводного вала, основанный на формировании командного сигнала с последующим его преобразованием в механическое перемещение исполнительных двигателей и через преобразователь в круговое вращение приводного вала.

Недостатком указанного способа является невозможность останова в заданном положении приводного вала.

Прототипом изобретения является способ, включающий подачу периодического командного сигнала, формирование сигнала управления потоком рабочей среды исполнительного двигателя путем уменьшения командного сигнала на величину сигнала обратной связи и преобразование поступательного перемещения исполнительного двигателя во вращение приводного вала, а также формирование сигнала останова последнего в заданном положении с последующим возобновлением вращения.

Известный способ позволяет произвести останов приводного вала путем отключения командного сигнала, т.е. уменьшения этого сигнала до нуля.

Недостатком такого способа являются резкие колебания и рывки приводного вала при останове его в нулевом положении и невозможность останова вала в любом заданном положении без рывков и колебаний.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании эффективного способа управления вращением приводного вала.

Технический результат, реализуемый изобретением заключается в обеспечении возможности экстренного останова в любом заданном положении приводного вала без рывков и колебаний и фиксации этого положения при действии нагрузки.

Это достигается тем, что в способе управления вращением приводного вала, включающем формирование сигнала управления потоком рабочей среды исполнительного двигателя путем уменьшения командного сигнала на величину сигнала обратной связи и преобразование поступательного перемещения исполнительного двигателя во вращение приводного вала, а также формирование сигнала останова последнего в заданном положении с последующим возобновлением вращения, сигнал останова формируется путем преобразования периодического командного сигнала в постоянный сигнал, величина которого равна мгновенному значению командного сигнала в момент останова, а возобновление вращения осуществляется за счет восстановления подачи периодического командного сигнала с начальным значением, равным величине указанного постоянного сигнала.

Новым в предлагаемом способе является преобразование командного периодического сигнала в постоянный и равный по величине мгновенному значению этого сигнала, во время, когда происходит останов приводного вала, и осуществление возобновления вращения за счет восстановления подачи периодического командного сигнала с начальным значением, равным величине указанного постоянного сигнала.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит блок 1 формирования периодического командного сигнала, последовательно соединенные блок 2 памяти, переключатель 3, блок 4 формирования сигнала управления исполнительным двигателем, преобразователь 5 сигнала управления потоком рабочей среды исполнительного двигателя 6, преобразователь 7 поступательного перемещения двигателя 6 во вращение приводного вала и блок 8 формирования сигнала отрицательной обратной связи, вход которого соединен с вторым входом блока.

Блок 1 может быть реализован, например, в виде генератора гармонических колебаний. В качестве блока 2 памяти может быть использовано устройство выборки и хранения, в качестве переключателя 3 - двухканальный переключатель или коммутатор на полевом транзисторе с операционным усилителем. Операции, выполняемые блоком 2 памяти и переключателем 3, могут осуществляться и одним устройством, например аналоговым коммутатором. Блок 4 может быть выполнен в виде операционного усилителя с инвертирующим и неинвертирующим входами, а преобразователь 5, например, в виде электромеханического преобразователя. В качестве блока 8 может быть использован, например, синусно-косинусный вращающийся трансформатор, формирующий на своих выходах сигналы, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота приводного вала. Исполнительный двигатель 6 - исполнительный силовой механизм поступательного движения, например, гидро- или пневмоцилиндр, внутри которого совершает перемещение поршень с штоком или электромотор с червячной парой и штоком. В качестве преобразователя 7 может быть использован кривошип, установленный на приводном валу и механически связанный с штоком.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Формируют посредством блока 1 сигнал в виде электрического напряжения синусоидальной формы U₁ (фиг.2) с частотой, равной заданному числу оборотов приводного вала, который в первом положении переключателя 3 подается на первый вход блока 4 через последовательно соединенные блок 2 памяти и переключатель 3.

Сигнал с выхода блока 4 управления поступает на вход преобразователя 5, который осуществляет преобразование электричеcкой энергии в поступательное перемещение по линейному закону, благодаря чему исполнительный двигатель, например шток поршня, также совершает возвратно-поступательное движение по синусоидальному закону, которое посредством преобразователя 7 преобразуется во вращение приводного вала. При этом блок 8 формирует на своем выходе электрическое напряжение, которое подается на второй вход блока 4, обеспечивая формирование сигнала управления, величина которого пропорциональна разности величины командного периодического сигнала и сигнала обратной связи.

Благодаря такому способу формирования сигналов управления и установке переключателя в первое положение достигается равномерное вращение приводного вала и однозначность между частотой колебаний периодического командного сигнала и фактическим числом оборотов приводного вала.

Для остановки двигателя переключатель 3 устанавливают во второе положение, при котором отключается от блока 4 периодический сигнал с выхода блока 1 и подключается одновременно сигнал с выхода блока 2.

Блок 2 формирует на своем выходе постоянный сигнал U₂, равный мгновенному значению командного периодического сигнала в момент времени, соответствующий переводу переключателя 3 из первого положения во второе в момент останова приводного вала t₁.

При таком формировании командного сигнала управления в момент останова и наличии отрицательной обратной связи достигается практически мгновенный останов приводного вала в заданном положении без каких-либо рывков и колебаний. При этом, если нагрузка пытается сдвинуть вал с заданного положения, обратная связь формирует электрический сигнал, благодаря которому исполнительный двигатель возвращается в заданное положение. При необходимости повторного вращения приводного вала в момент времени t₂ переключатель 3 вновь устанавливают в первое положение, при котором на первый вход блока 4 поступает периодический гармонический сигнал U₃ относительно начального значения, равного указанному постоянному сигналу с выхода блока 2, что обеспечивает плавное начало вращения без рывков и колебаний (фиг.2).

Использование заявляемого способа позволяет осуществлять практически мгновенный останов приводного вала двигателя в любом заданном положении без рывков и колебаний, фиксацию этого положения при действии нагрузки и плавное начало вращения вала из любого углового положения.