Главная Электромагнитные устройства



9 fO li t2 13 iif iS


гз гг zi го io /д t?

Рис. 3.18. Шаговое поворотное устройство с зубчатыми венцами

2/, 19, 17 и имеют две степени свободы: возвратно-поступательное осевое движение и вращательное движение совместно с выходным валом.

Зубчатые венцы якорей и втулок выполнены с одинаковым модулем и числом зубьев г. Зубцы венцов втулок совмещены в плоскости вращения. Зубцы венца сдвинуты относительно зубцов венца 4, венца 6 - относительно венца , венца 13 - относительно венца 6 в плоскости вращения на угол л/рг, где р -число пар полюсов ЭМ, а г -число зубцов венца.

Кольцевые ЭМ установлены в составном корпусе /. Катушки ЭМ образуют четырехфазную систему управления.

В первом такте управления замыкаются цепи питания ЭМ 2 к 9. При этом под действием электромагнитных сил якори 5, 12 перемещаются, вводя венец 4 в полное зацепление с венцом 3 и венец 11 ъ неполное зацепление с венцом 10.

Во втором такте управления цепь питания ЭМ 2 разрывается, а цепь питания ЭМ 5 замыкается. При этом якори перемешаются, и венец 4 выходит из зацепления с венцом 3, а венец входит в полное зацепление с венцом 10. Венец 6 входит в неполное зацепление с венцом 7. В результате взаимодействия зубцов венцов 10 и 11 якорь 12 вместе с выходным валом 16 поворачивается на угол nfpz.

В третьем такте управления разрываются цепи питания ЭМ 9 н замыкаются цепи питания ЭМ 15. При этом якори перемещаются и венцы 10. И выходят из зацепления, венцы 13, 14 входят в неполное зацепление, а венцы 6, 17 входят в полное зацепление. В результате взаимодействия зубцов веицов . 7 якорь 5 вместе с выходным валом 16 поворачивается на следующий угловой шаг njpz.

При дальнейших тактах управления процесс повторяется, и якоря вместе с выходным валом каждый раз поворачиваются на угол njpz. Реверсирование устройства осуществляется обратной последовательностью коммутации цепей питания ЭМ.

Данное ШПУ характеризуется более высокими удельными показателями передаваемого момента, большим быстродействием, повышенной точностью вращения выходного вала.

К недостаткам этого ШПУ можно отнести: относительную сложность конструкции (сложность установки якорей в среднее положение посредством пе-




Рис. 3.19. Шаговое поворотное устройство с зубчатыми венцами и упругогибки-ми связями якорей

регулируемых пружин, сложность и трудоемкость изготовления зубчатых венцов, сложность управления); наличие сухого трения в соединении якорей и вала, что снижает КПД устройства; повышенный момент инерции и массу якорей, снижающие быстродействие (приемистость) устройства.

Основные недостатки ШПУ устранены в его последующей модификации (рис. 3.19).

Шаговое поворотное устройство с зубчатыми венцами и упругогибкимк связями якорей. Принципиальное отличие этой конструкции (рис. 3.19) состоит в том, что якори прикреплены к составному корпусу посредством кольцевого упругого элемента, например мембраны или гофра, и податливы только в осевом направлении, а ответные зубчатые венцы установлены неподвижно на выходном валу. Отсутствие механических потерь на преодоление сил сухого трения при перемещении якорей повышает КПД устройства, а уменьшение суммарного приведенного момента инерции подвижных частей повышает приемистость. Упругогибкие связи якорей, например мембраны, выполняют также дополнительную роль возвратных пружин.

Уместно обратить внимание, что, устраняя отдельные недостатки оригинальными конструктивными решениями, вводят другие недостатки. Например, повышаются колебательность якорей, склонность их к резонансным явлениям, что ограничивает условия эксплуатации устройства по механическим нагрузкам, особенно действующим в осевом направлении.

Поворот выходного вала в рассмотренных ШПУ осушествляется механическим контактным способом с помощью того или иного механизма преобразо- вания движения. Недостаток таких конструкций - значительный механический износ. Повысить механическую износоустойчивость можно, заменив механическое взаимодействие сопрягаемых пар магнитным взаимодействием, т. е. бесконтактным способом.

3.1.4. Шаговые поворотные устройства с магнитном связью

Конструкция и диаграммы работы ШПУ с магнитной связью показаны на рис. 3.20. Устройство состоит из ЭМ 7 клапанного типа; зубчатого колеса 5, жестко закрепленного на выходном валу 4; зубчатой пластины якоря 6, установленной на двуплечем рычаге 3 концентрично зубчатому колесу; возвратной пружины /; ограничителя 2.

Детали, образующие цепь магнитопровода (сердечник ЭМ, зубчатые пластины и колесо), выполнены из магнитомягкого материала, а двуплечий рычаг-




«л «г

Рис. 3.20. Шаговое поворотное устройство с магнитной связью: а -схема конструкции; б -диаграммы работы

мл 4

On

\ < 1

Рис. 3.21. Геометрия зубцов

из немагнитного. При подаче напряжения на ЭМ пластина якоря и жестко соединенный с ней двуплечий рычаг, растягивая возвратную пружину, перемещаются к сердечнику ЭМ. При этом зубцы пластины якоря смещаются относительно зубцов колеса и вследствие возникающего электромагнитного момента магнитного сцепления зубцов зубчатое колесо с выходным валом (нагрузкой) поворачивается на определенный

угол Ои. При отключении ЭМ возвратная пружина отводит пластину якоря в исходное положение, а выходной вал остается неподвижным.

Передаваемый (вращающий) момент М и угол сдвига зубцов у связаны соотношением [95]: М = Мтах 31п(2пу/т), где Мтах - максимальный передаваемый момент; у - угол сдвига зубцов; т - зубцовый шаг.

При отсутствии сдвига зубцов (у=0) передаваемый момент равен нулю; при сдвиге, равном половине зубцового шага (у=т/2), передаваемый момент максимален [95] и определяется по формуле Мтях= (n/4)f}X"(c-al)p)D2/T, где F - магнитодвижущая сила, приходящаяся на воздушный зазор; - магнитная постоянная; /--длина зубца; фо, 4j;p - удельные проводимости при согласованном (у=0) и рассогласованном (у=х/2) положениях зубцов; D~ диаметр зубчатого колеса.

Максимальный передаваемый момент зависит, в частности, от формы и размеров .зубцов (рис. 3.21). Согласно рекомендациям [95] оптимальная форма зубца трапецеидальная с углом при вершине а=30°. Зазор 6 между зубцами должен быть минимально возможным и выбирается по конструктивным и технологическим соображениям (обычно 6=0,05...0,15 мм). Другие размеры и характеристики зубцов определяются из соотношений:



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


0.0972