Главная Электромагнитные устройства



(700...900) • 10 н/м. Ширина зуба определяется Ь-лрт. Диаметр начальной окружности храпового колеса равен D=mz\

размеры выходного вала, собачки, рычага и других деталей, которые определяются исходя из нагрузочного момента. Диаметр выходного вала d ориентировочно может быть определен из условия прочности на кручение по формуле dl,72} Жн/[Ти], где [тк]-допускаемое напряжение на кручение для материала. Поскольку расчет вала производится без учета влияния изгиба, значение [тк] принимается заведомо заниженным;

окружной шаг зубьев по диаметру начальной окружности храпового колеса tnDfz;

необходимое перемещение собачки dc=Kct, где 7(с = 1,1...1,3 - коэффициент запаса перемещения собачки, необходимый для обеспечения завода собачки за следующий зуб храпового колеса;

отношение плеч якоря и собачки 1с в точке касания ее по диаметру начальной окружности храпового колеса относительно их общей оси вращения

ход якоря ЭМ 6я = 6с/1.

2. Исходя из заданного момента нагрузки, полученных размеров храпового колеса, рычага, собачки, вычисляется сила возвратной пружины с учетом коэффициента запаса /Спр = 1,5...3 (для быстродействующих систем до 5...8).

3. Определяется сила, приведенная к оси ЭМ, и необходимая сила ЭМ с учетом коэффициента запаса Cg =1,3...3 (для быстродействующих систем до 5...8).

4. Производятся расчеты возвратной пружины, ЭМ, спиральных прунин собачки и защелки.

5. Рассчитываются на прочность наиболее нагруненные элементы (храповое колесо, собачкн, защелки, выходной вал, штифты, оси и т. п.).

Шаговое поворотное устройство с храповым механизмом (рис. 3.2)" на основе ЭМ клапанного (релейного) типа 9.

Поворот храпового колеса 5 и жестко связанного с ним выходного вала 6 на угол Он против часовой стрелки осуществляется посредством подпружи-


«г «/

Рис. 3.2. Шаговое поворотное устройство (поворот от фронта импульсов}: а - схема конструкции; 6 - диаграммы работы



нениой 3 тянущей собачки 4 под действием тягового усилия якоря 1 ЭМ от лронта импульсов напряжения питания с частотой следования импульсов (рис 3.2,6). При снятии напряжения с ЭМ пружина растяжения 7 возвращает якорь / в исходное положение до установки на регулируемый упор 2, а жестко связанная с ним собачка 4 заходит за следующий зуб храпового колеса 5. Плоская пружина 8 предотвращает обратное вращение храпового колеса.

Данное ШПУ характеризуется компактностью конструкции, лучшим быстродействием (fii до 75 с-), лучшими удельными показателями (Ми/V; Mb/F и др.), меньшим износом зубьев по сравненшо с толкающей собачкой - профиль зуба усиленный с поднутрением (угол поднутрения 10°), что способствует принудительному заходу собачки во впадину между зубьями под действием передаваемого усилия. Порядок расчета такого ШПУ аналогичен расчету предыдущего ШПУ.

Уместно отметить, что быстродействующие ШПУ с храповым механизмом способны отрабатывать с приемлемой надежностью частоты следования импульсов до 150 с-. Это достигается уменьшением хода, массы и момента инерции подвижных частей, снижением потерь иа трение, рациональной с точки зрения быстродействия конструкцией ЭМ (уменьшение вихревых токов, предотвращением короткозамкиутых витков, оптимальной индуктивностью ЭМ и числом витков катушки, рациональной схемой управления и т. п.).

В рассмотренных конструкциях ШПУ (рис. 3.1 и 3.2) шаг выходного вала Он постоянен, определяется конструкцией и не может быть изменен для данного исполнения. Однако в ряде случаев возникает потребность кратно изменять значение шага при настройке и регулировке или в процессе функционирования.

Шаговое поворотное устройство с кратно изменяемым шагом поворота вы-ходнвго вала от среза импульсов показано на рис. 3.3. Оно построено на базе ЭМ клапанного типа 18 и Состоит из катушки 17, двуплечего якоря 13, 15 с шариирно установленной на нем подпружиненной 7 толкающей собячкой 6, взаимодействующей с зубцами храпового колеса 11, жестко соединенного с выходным валом 12, упора 16, гасящего энергию движущихся масс (ограничитель хода 8 толкающей собачки), подпружиненной 9 фиксирующей собачки (за-


f I

Ступень I

Cmj/пень П

Рис. 3.3. Шаговое поворотное устройство с кратно изменяемым шагом: а - схема конструкции; б - диаграммы работы



щелки) W, пружины сжатия 14, а также подвижного ступенчатого ограничителя хода якоря 4 с фиксирующим устройством в виде западающего подпружиненного 1 шарика 2, управляемого тяговым ЭМП 8 (например, на Сазе втяжного ЭМ с ФМШ или линейного ЭД).

При подаче напряжения на катушку 17 ЭМ якорь 13 поворачивается вокруг оси вращения в сторону магнитопровода до упора своим выступом 5 в ступенчатый ограничитель хода 4, при этом взводится пружина сжатия 14 и толкающая собачка 6, скользя по зубу храпового колеса И, западает в его впадину, определяемую выбранной ступенью подвижного ограничителя хода (ступень I или П).

При отключении напряжения взведенная пружина сжатия 14 возвращает якорь 13 в исходное положение до установки на упор 16, при этом толкающая собачка 6 поворачивает храповое колесо И и жестко связанный с ним выходной вал 12 по часовой стрелке на соответствующее число зубцовых де лений в зависимости от предшествующего положения ступени подвижного ограничителя хода 4 (при ступени I - на один шаг, при ступени П - на Ki шагов, где (i=2, 3, ...).

Плечо действия силы пружины 14 выбрано минимально возможным из конструктивных соображений с целью повышения стабильности (равномерности) Вращающего момента по углу поворота за счет меньшего изменения силы пружины.

Показанный на рис. 3.3 ограничитель хода 4 имеет два положения (две ступени - I и П) и соответственно два кратных шага Он (рис. 3.3, б) и две Скорости поворота Vn выходного вала. Кратность Ki зависит от значения ,шага: при больших шагах Ki обычно не более 2...3, при малых - до 10 и даже более.

Дискретность поворота выходного вала 12 может быть увеличена при выполнении ограничителя хода 14 с несколькими ступенями (кратными шагу) в виде многоступенчатой пластины или диска с многоступенчатыми секторами; При этом автоматизированная установка того или иного многоступенчатого сектора или пластины может быть осуществлена другим многопозиционным ШПУ или линейным ЭД (ЛЭД).

Однако с увеличением дискретности поворота выходного вала возрастает ход якоря 6я клапанного ЭМ. И ЭМ этого типа может оказаться неэффективным и даже неработоспособным из-за резкого уменьшения тягового усилия. В данном случае необходим ЭМ с большим ходом якоря и постоянным по значению тяговым усилием. Построение ШПУ с кратно изменяемым шагом в большом диапазоне изменения углов поворота может оказаться рациональным на основе многопозиционного линейного шагового двигателя (ЛШД).

Одной из проблем в ШПУ о храповыми механизмами описанных типов является проблема снижения модуляции (неравномерности) создаваемого вращающего момента по углу поворота. Как отмечалось, ШПУ работают от фронта или среза импульсов напряжения питания. При работе от фронта импульсов вращающий момент создается, как правило, в результате электромагнитной силы притяжения якоря к магнитопроводу ЭМ, при работе от срева импульсов - потенциальной энергии взведенной пружины.

В самом начале движения бн (рис. 3.4) при работе от фронта импульсов электромагнитная сила Р притяжения якоря минимальная (рабочий зазор якоря бятах), а при работе от среза импульсов сила взведенной пружины Рпр максимальная (пружина растянута Рпр.н или сжата Рпр.к).



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [25] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116


0.0759