Учебное пособие 1857

Таким образом, передаточное отношение составило 7,77, при этом второй макет снабжѐн внутренним статором диаметром 27 мм и длинной

13 мм.

Целью экспериментальных исследований второго макета была экс-

периментальная проверка схемы, показанной на рис 3.7. При этом сравне-

нию подвергались с одной стороны – многодвигательный привод на осно-

ве 4 двигателей РД-09 с передаточным отношением 7,77 с обычным ис-

полнением и равномерным воздушным зазором (при этом результирую-

щая характеристика считалась по характеристике одного двигателя, уве-

личенной по координате момента в 4 раза) и с другой стороны – макет ор-

битального привода также с передаточным отношением 7,77, снабженного

8 роторами РД-09, помещѐнными в кольцевой воздушный зазор. Умень-

шение магнитного напряжения рассчитывалось по приведѐнной формуле для Кб2. В качестве внутреннего статора целесообразно использовать якорь без коллектора от двигателя постоянного тока.

Было проведено экспериментальное снятие характеристик приво-

дов. Скорость измерялась тахогенератором на базе машины постоянного тока ДПР-2 с возбуждением от постоянных магнитов, момент измерялся методом подъѐма груза. Экспериментальные характеристики первого ма-

кета приведены на рис 3.12. При исследовании макета подтверждена воз-

можность использования статоров асинхронных двигателей для реализа-

ции орбитального привода даже при отсутствии внутреннего статора.

Механические характеристики второго макета приведены на рис.

3.13: 1- экспериментальная и 2- теоретически расчѐтная с учѐтом измене-

ния конфигурации воздушного зазора. При фиксированном диаметре сол-

нечного колеса в планетарном зацеплении удаѐтся разместить лишь 4 дви-

гателя РД-09. да и то из них два имеют удлиненные валы, поскольку кор-

пуса статоров не умещаются около неподвижного колеса. При реализации орбитального привода возможно размещение в зазоре до 8 роторов РД-09.

Таким образом, ухудшение характеристик воздушного зазора, его увели-

чение, и вызванное этим снижение момента, компенсируется увеличением числа роторов, при улучшении массогабаритных показателей, поскольку габариты восьми РЛ-09 оказываются большими, чем габариты одной ВМС с восемью роторами.

При проектировании вышеназванных приводов с ВМС следует ис-

ходить из возможности использования уже готового статора унифициро-

ванной серии, например 4А или АИ. Таким образом, внутренний диаметр и расчѐтная длинна зазора, определяющие остальные параметры привода,

задаются на начальном этапе. При возможности обеспечить заданные мо-

мент и частоту вращения путѐм выравнивания числа роторов-сателлитов,

их радиуса или передаточного отношения редуктора, следует перейти на следующий габарит статора. Тип обмотки также считается заданным. Да-

лее выбирается тип роторов-сателлитов. Если требуется максимальное быстродействие, то роторы должны выполнятся в виде нескольких алю-

миниевых цилиндров, поскольку это позволяет уменьшить момент инер-

ции. В случае же требования максимальной простоты, надѐжности, деше-

визны и технологичности, следует применять сплошные ферромагнитные роторы-сателлиты, совмещѐнные с шестернями или генераторами волн.

При выборе зазора учитывают. Что дифференциальное рассеяние и ин-

дуктивное сопротивление обмоток привода с ВМС имеют повышенные значения из-за эксцентричного расположения роторов-сателлитов.

Допустимым является использование готовых роторов меньших га-

баритов для статора, имеющего больший габарит. В этом случае прово-

дится лишь проверочный расчѐт.

Наибольшая унификация достигается при использовании статора,

расточка которого больше устроенного диаметра ротора на величину воз-

душного зазора. При этом используется 6 роторов-сателлитов, а седьмой ротор выполняется без обмотки, устанавливается в центре и выполняет

функцию замыкающего магнитопровода. Если его выполнить фазным, то имеем двухсторонний привод, обладающий повышенным моментом. Если же уменьшить число роторов-сателлитов до 4-х или 2-х, то мощность при-

вода соответственно уменьшится. Таким образом, при одном и том же статоре можно получить гамму приводов разной мощности. Разделение потоков механической мощности между роторами-сателлитами благопри-

ятно сказывается на долговечности, надѐжности и массогабаритных пока-

зателях привода в целом.

Рис.3.5

Рис.3.6

Рис.3.7

4. ДВУХСКОРОСТНОЙ ОРБИТАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД Для многих технологических процессов не требуется широкий диа-

пазон регулирования частоты вращения электрической машины, входящей в состав электропривода. Оказывается достаточным наличие лишь двух ско-

ростей - основной и пониженной. Примером могут служить многие меха-

низмы подъемно-транспортных устройств, в частности, грузовые лебедки башенных кранов, бытовые приборы, в частности, стиральные машины ба-

рабанного типа, имеющие режимы стирки и сушки, механизмы строитель-

ной индустрии, в частности, приводы перемещения бетоновозных тележек,

механизмы металлургической промышленности, например, приводы кареток электродержателей в установках электрошлакового переплава для получения рабочей и маршевой скоростей перемещения расходуемого электрода, а

также многие судовые механизмы, например, якорно-швартовые, циркуляци-

онные и охлаждающие насосы и вентиляторы.

Традиционные пути получения двух скоростей при использовании обычных асинхронных двигателей состоят или в применении полюсопе-

реключаемых и дополнительных независимых обмоток или в применении механических коробок передач.

В первом случае наблюдается увеличение числа выводов, а также фик-

сированное отношение между скоростями, вызванное фиксированным чис-

лом пар полюсов или катушечных групп (при полюсно-амплитудной моду-

ляции).

Во втором случае требуется применение дополнительного механи-

ческого узла, что нежелательно по соображениям надежности.

Для устранения указанных недостатков предложена многоэлементная электромеханическая система (двухскоростной мотор-редуктор) на основе орбитального привода с внешней магнитной системой кольцевого типа.

Мотор - редуктор содержит (см.рис.4.1)-заднюю крышку 1, сердечник

2 тормоза роторов, вал 3 диска тормоза роторов, который установлен в

подшипниках 4, каркас 5 катушки привода тормоза роторов, катушку б, тор-

мозную накладку 7 тормоза роторов, обмотку статора 8, статор 9, тормозные накладки 10 роторов, роторы - сателлиты 11, с шестернями 12, центральное зубчатое колесо 13, подшипники 14 роторов, водило 15, нажимные элемен-

ты - подшипники 18, установленные параллельно оси зубчатого колеса 13,

отводной диск 19, установленный напротив нажимных элементов - подшип-

ников 16, корпус 20 с канавкой для подшипников 18, переднюю крышку 21,

отводной диск подпружинен пружиной 22, водило выполнено с возможно-

стью осевого перемещения и подпружинено пружиной 23 относительно вы-

ходного вала 24, установленного в подшипниках 25. От проворачивания во-

дило зафиксировано штырями 26, входящими в отверстия, выполненные в водиле, штыри закреплены в диске 27, который фиксирует водило в осевом направлении и закреплен на валу на шпонке и прижат гайкой 28. Тормоз ро-

торов снабжен пружиной 29, отводящий диск - вал 3 от роторов при незапи-

танной катушке 6.

Работа мотор-редуктора.

1. Режим повышенного передаточного отношения - редукторный ре-

жим. В этом режиме обмотка 6 тормоза не включена, пружина 29 отжима-

ет диск тормоза от накладок 10 якорей. Обмотка статора подключена к пита-

нию. Роторы 11 вращаются, одновременно обкатываясь шестернями 12 по центральному колесу 13. Колесо 13 заторможено накладкой 17, которая за-

жата отводным диском 19, водило 15 передает момент от роторов 11 через штыри 26 и диск 27, валу 24.

2. Режим единичного передаточного отношения - моторный режим.

Включается обмотка 6 тормоза. Сердечник 2, втягиваясь, сжимает пружину

29 и перемещает вал 3 с диском тормоза до соприкосновения накладок 7 и 10.

Оба ротора 11 при этом фиксируется друг относительно друга, теряют спо-

собность поворачиваться относительно своих осей в подшипниках 14. В та-

ком виде они оба составляют как бы один ротор, который вращается в под-

шипниках 4 диска 3 тормоза роторов и в подшипниках 25 выходного вала.

При этом нажимные элементы - подшипники 16, установленные на водиле

15 обкатываются по отводному диску 19, отжимая его. Пружины 22 и 23 при этом сжимаются. Диск 19 отводит накладку 17 от колеса 13, освобождая его. Подшипники 18, установленные на колесе, катятся по канавке, выто-

ченной в корпусе 20. Таким образом, колесо 13 свободно вращается, не вы-

ходя из зацепления с шестернями 12 роторов-сателлитов 11. Следовательно,

переключение происходит без разрыва потока мощности с минимальными динамическими перегрузками.

Для обратного возвращения в редукторный режим, достаточно обес-

точить катушку 6. Диск 3 под действием пружины 29 растормозит роторы,

накладка 7 отойдет от накладок 10. Пружина 23 отодвинет водило 15 с под-

шипниками 16 от отводного диска 19. Диск 19 под действием пружины 22

прижмет накладку 17 к колесу 13, затормозив его. Сателлиты вновь будут совершать планетарное движение, передавая момент на водило и выходной вал.

Другой привод (см.рис.4.2) состоит из корпуса 1, задней крышки и,

коробки выводов 3, упора 4, пружины тормоза роторов 5, упорного кольца 6,

подшипников тормоза роторов 7, сердечника тормоза роторов 8, каркаса ка-

тушки 9, катушки тормоза роторов 10, тормозного диска тормоза роторов 11,

накладки диска 12, тормозных накладок роторов 13, роторов 14, посадочно-

го кольца 15, статора 16, вала ротора 17, обмотки статора 18, подшипника центральной шестерни 19, центральной шестерни 20, тормозной накладки шестерни 21, ответной тормозной накладки 22, катушки 23 тормоза шестер-

ни, тормозного диска 24. тормоза шестерни, передней крышки 25, пружи-

ны 26 тормоза шестерни, шлицов 27 передней крышки и диска тормоза шес-

терни, подшипников вала 28, вала - водила 29 с подшипниками 30 роторов-

сателлитов, роторы-сателлиты имеют зубцы 31.

Рис.4.1