Багатодвигуновий електропривід зміни радіуса розмотування пристрою паперообмотувальної стрічки

Номер патенту: 108223

Опубліковано: 11.07.2016

Автори: Курцева Лілія Борисівна, Ковальчук Сергій Леонідович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Багатодвигуновий електропривід зміни радіуса розмотування пристрою паперообмотувальної стрічки, який містить задатчик швидкості, задатчик натягу, суматор швидкості, суматор натягу, блок астатичного оптимального регулятора, який включає інтегратор швидкості, інтегратор натягу, оптимальний регулятор швидкості, оптимальний регулятор натягу, датчик швидкості, електроприводний канал швидкості обертання з урахуванням пружних елементів за швидкістю обертання і за кутом скручування вала, який включає електродвигун, редуктор, гальмувальний канал натягу стрічки, який включає підсилювач потужності, електродвигун, суматор натягу стрічки, інтегратор натягу стрічки та датчик натягу, який відрізняється тим, що введено інерційно-приводний механізм, який складений з підсилювача сили приводного механізму, суматора сили, натягу і швидкості обертання приводного механізму, підсилювача натягу приводного механізму, інтегратора швидкості обертання приводного механізму, підсилювача швидкості обертання приводного механізму, підсилювача зміни довжини стрічки приводного механізму та введено інерційно-гальмувальний механізм, який складений з підсилювача сили гальмувального механізму, суматора сили, натягу і швидкості обертання гальмувального механізму, підсилювача швидкості обертання гальмувального механізму, інтегратора швидкості обертання гальмувального механізму, підсилювача натягу гальмувального механізму, підсилювача зміни довжини стрічки гальмувального механізму.

Текст

Реферат: Багатодвигуновий електропривід зміни радіуса розмотування пристрою палерообмотувальної стрічки, який містить задатчик швидкості, задатчик натягу, суматор швидкості, суматор натягу, блок астатичного оптимального регулятора, який включає інтегратор швидкості, інтегратор натягу, оптимальний регулятор швидкості, оптимальний регулятор натягу, датчик швидкості, електроприводний канал швидкості обертання з урахуванням пружних елементів за швидкістю обертання і за кутом скручування вала, який включає електродвигун, редуктор, гальмувальний канал натягу стрічки, який включає підсилювач потужності, електродвигун, суматор натягу стрічки, інтегратор натягу стрічки та датчик натягу. Додатково введено інерційно-приводний механізм та інерційно-гальмувальний механізм. UA 108223 U (12) UA 108223 U UA 108223 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі систем автоматичного регулювання. Відомий "Багатодвигуновий електропривід суперкаландра" [1], який містить задатчики натягу оброблюваного полотна в проміжках розмотування рулону - каландр і каландр - накат, датчики радіусів рулонів розмотування і накату, а також електропривод розмотування, що містить гальмувальний генератор, датчик натягу і регулятор натягу, причому вихід датчика пов'язаний з другим входом регулятора, перший вхід якого підключений до виходу задатчика натягу розмотування - каландр, електропривод каландра, що містить електродвигун, датчик швидкості на його валу, автоматичну систему регулювання швидкості, перший вхід якої сполучений із задатчиком інтенсивності, а другий вхід - з датчиком швидкості, і електропривод накату, що складається з електродвигуна, автоматичної системи регулювання електрорушійної сили цього двигуна, вхід якої сполучений із задатчиком інтенсивності, а вихід - з обмоткою збудження електродвигуна, автоматичну систему регулювання струму якоря двигуна, датчика натягу і регулятора натягу, причому вихід пов'язаний з другим входом регулятора, перший вхід якого підключений до виходу задатчика натягу каландр - накат, а вихід - до першого входу автоматичної системи регулювання струму якоря двигуна. Недоліком відомого електропривода є те, що автоматичний регулятор натягу паперообмотувальних елементів не забезпечує вимог, що пред'являються до нього. Найбільш близьким до запропонованого за технічним рішенням, вибраним як прототип є "Багатодвигуновий електропривід паперообмотувальної машини" [2], який містить задатчик швидкості, задатчик натягу, суматор швидкості, суматор натягу, блок астатичного оптимального регулятора, який включає інтегратор швидкості, інтегратор натягу, оптимальний регулятор швидкості, оптимальний регулятор натягу, датчик швидкості, електроприводний канал швидкості обертання з урахуванням пружних елементів за швидкістю скручування 1,2 і по куту скручування C1, C2 вала, який включає електродвигун, редуктор, приводний механізм, гальмувальний канал натягу стрічки, який включає підсилювач потужності, електродвигун, гальмувальний механізм, суматор натягу стрічки, інтегратор натягу стрічки та датчик натягу. Недоліком пристрою-прототипу є те, що побічно враховані обмеження на величини коефіцієнтів підсилення астатичного оптимального регулятора, що впливає на підтримку заданої швидкості обертання електродвигунів і натягу пристрою паперообмотувальної стрічки. В основу корисної моделі поставлена задача створити багатодвигуновий електропривід зміни радіуса розмотування пристрою паперообмотувальної стрічки, який забезпечить підвищення точності і якості регулювання швидкості обертання інерційно-приводного та інерційно-гальмувального механізмів, і натягу пристрою паперообмотувальної стрічки. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у пристрій-прототип, який містить задатчик швидкості, задатчик натягу, суматор швидкості, суматор натягу, блок астатичного оптимального регулятора, який включає інтегратор швидкості, інтегратор натягу, оптимальний регулятор швидкості, оптимальний регулятор натягу, датчик швидкості, електроприводний канал швидкості обертання з урахуванням пружних елементів за швидкістю обертання і за кутом скручування вала, який включає електродвигун, редуктор, гальмувальний канал натягу стрічки, який включає підсилювач потужності, електродвигун, суматор натягу стрічки, інтегратор натягу стрічки та датчик натягу, замість приводного механізму введено інерційно-приводний механізм, який складений з підсилювача сили приводного механізму, суматора сили, натягу і швидкості обертання приводного механізму, підсилювача натягу приводного механізму, інтегратора швидкості обертання приводного механізму, підсилювача швидкості обертання приводного механізму, підсилювача зміни довжини стрічки приводного механізму та замість гальмувального механізму введено інерційно-гальмувальний механізм, який складений з підсилювача сили гальмувального механізму, суматора сили, натягу і швидкості обертання гальмувального механізму, підсилювача швидкості обертання гальмувального механізму, інтегратора швидкості обертання гальмувального механізму, підсилювача натягу гальмувального механізму, підсилювача зміни довжини стрічки гальмувального механізму. На кресленні представлена блок-схема багатодвигунового електроприводу, що пропонується. Запропонований багатодвигуновий електропривід зміни радіуса розмотування пристрою паперообмотувальної стрічки містить задатчик швидкості, 1, задатчик натягу, 2, суматор швидкості, 3, суматор натягу, 4, блок астатичного оптимального регулятора, який включає інтегратор швидкості, 5, інтегратор натягу, 6, оптимальний регулятор швидкості, 7, оптимальний регулятор натягу, 8, датчик швидкості, 9, електроприводний канал швидкості обертання з урахуванням пружних елементів за швидкістю обертання і за кутом скручування валу, який включає електродвигун, 10, редуктор, 11, інерційно-приводний механізм, який складений з 1 UA 108223 U 5 10 15 20 підсилювача сили приводного механізму, 12, суматора сили, натягу і швидкості обертання приводного механізму, 13, підсилювача натягу приводного механізму, 14, інтегратора швидкості обертання приводного механізму, 15, підсилювача швидкості обертання приводного механізму, 16, підсилювача зміни довжини стрічки приводного механізму, 17, гальмувальний канал натягу стрічки, який включає підсилювач потужності, 18, електродвигун, 19, інерційно-гальмувальний механізм, який складений з підсилювача сили гальмувального механізму, 20, суматора сили, натягу і швидкості обертання гальмувального механізму, 21, підсилювача швидкості обертання гальмувального механізму, 22,інтегратора швидкості обертання гальмувального механізму, 23, підсилювача натягу гальмувального механізму, 24, підсилювача зміни довжини стрічки гальмувального механізму, 25, суматор натягу стрічки, 26, інтегратор натягу стрічки, 27 та датчик натягу, 28. Робота багатодвигунового електроприводу зміни радіуса розмотування пристрою паперообмотувальної стрічки полягає у наступному. За допомогою задатчика швидкості, 1, сигнал Vз надходить на позитивний вхід суматора швидкості, 3, а на негативний вхід - сигнал Vd з виходу датчика швидкості, 9, від електродвигуна, 10, тому різність сигналів швидкостей [3] V  Vз  Vd , (1) діє на вхід інтегратора швидкості, 5 і передає сигнал допоміжної змінної Z1 на оптимальний регулятор швидкості, 7. Оптимальний регулятор швидкості, 7, вироблює управляючий сигнал - силу приводного двигуна Fd , яка приводить до обертання електроприводний канал швидкості з урахуванням пружних елементів за швидкістю обертання 1,2 і за кутом скручування C1, C2 вала (електродвигун, 10, редуктор, 11 і елементи 12-17 інерційно-приводного механізму). На інерційно-приводний механізм (12-17) діє сила приводного механізму Fn і сила натягу 25 30 35 стрічки S c від інтегратора натягу стрічки, 27. Рівняння стану [3] швидкості обертання інерційно-приводного механізму мають вигляд 2 dVn Rn  2   Fn  n  Vn  n  Sc In In In dt , (2) Vn - швидкість обертання приводного механізму, м/с; де In - момент інерції приводного механізму щодо осі його обертання, кгм2; n - коефіцієнт в'язкого тертя, що характеризує внутрішнє демпфування приводного механізму, Hмс; n - коефіцієнт еквівалентного радіуса, на який діє сила натягу S c паперообмотувальної стрічки, і яка створює гальмувальний момент на приводний механізм, м; Rn - коефіцієнт радіуса, на який діє сила Fn приводного механізму, м. Сигнал завдання сили натягу стрічки Sз від задатчика натягу, 2, поступає на перший вхід суматора натягу, 4, а на другий вхід - сигнал сили натягу стрічки S c , тому різність сигналів натягу S  Sз  Sc , (3) 40 45 діє на вхід інтегратора натягу, 6 і передає сигнал допоміжної змінної Z 2 на вхід оптимального регулятора натягу, 8. Регулятор натягу 8 вироблює управляючий сигнал - напругу Um , який підсилює цю величину у підсилювачі потужності, 18 і передає сигнал Unn на електродвигун, 19, сила Fг якого приводить до обертання гальмувальний канал натягу і елементи, 20-25, інерційногальмувального механізму паперообмотувальної машини. Динаміка руху [3] пристрою паперообмотувальної стрічки, на який діє сила натягу стрічки S c і сила гальмувального механізму Fг має вигляд dVc  r2 R2   г  Fг  c  Vc  c  Sc Ic Ic Ic dt , (4) 2 UA 108223 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 де Vc - швидкість обертання гальмувального механізму, м/с; Ic - момент інерції гальмувального механізму відносно осі обертання пристрою 2 паперообмотувальної стрічки, кгм ; c - коефіцієнт в'язкого тертя, що характеризує внутрішнє демпфування гальмувального механізму, Hмс; Rг - коефіцієнт радіуса, на який діє сила F. гальмувального механізму, м; rc - коефіцієнт радіуса розмотування пристрою паперообмотувальної стрічки, м. Параметри паперообмотувальної машини марки змінюються з часом. Найсильніше змінюється радіус розмотування rc і момент інерції Ic гальмувального механізму відносно осі обертання пристрою паперообмотувальної стрічки. Тому розглядаються три варіанти параметрів паперообмотувальної машини, які відповідні трьом радіусам розмотування: початковому, середньому та кінцевому. Сила натягу S c ділянки пристрою паперообмотувальної стрічки визначається у підсилювачі зміни довжини стрічки  г гальмувального механізму, 25, і у підсилювачі зміни довжини стрічки n приводного механізму, 17 Sc  Cs  n   г  , (5) де C s - коефіцієнт жорсткості ділянки пристрою паперообмотувальної стрічки на розтягування, H/м. При диференціюванні обох частин рівняння (5) отримаємо dSc  Vnc  Cs  Vn  Vc  dt . (6) Зміни довжини стрічки  г гальмувального механізму, 25, і довжини стрічки n приводного механізму, 17, складується у суматорі натягу стрічки, 26, його вихідний сигнал Vnc через інтегратор натягу стрічки, 27, на виході якого формується сигнал S c , надходить на датчик натягу, 28, а вихідний сигнал з датчика натягу, 28, на негативний вхід суматора натягу, 4, що приводить до дії гальмувальний канал. У паперообмотувальній машині необхідно одночасно підтримувати натяг паперообмотувальної стрічки і швидкість обертання електродвигунів. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у підвищенні точності і якості регулювання швидкості обертання інерційно-приводного та інерційно-гальмувального механізмів, і натягу пристрою паперообмотувальної стрічки на 10 %. Джерела інформації: 1. Багатодвигуновий електропривід суперкаландра. Авторське свідоцтво РФ № 2131641, кл. Н02Р 5/46, Н02Р 5/48, 1999. 2. Патент на корисну модель № 71098, Україна, МПК Н02Р 5/46. Багатодвигуновий електропривід паперообмотувальної машини. /Кузнецов Б.І., Курцева Л.Б., Кушнаренко О.В., Лутай C.M. - № u201111418; заявл. 27.09.2011; опубл. 10.07.2012, Бюл. № 13. - 7 с. 3. Кузнецов Б.И., Никитина Т.Б., Коломиец В.В. Синтез электромеханических систем со сложными кинематическими цепями. - X.: 2005. - 512 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Багатодвигуновий електропривід зміни радіуса розмотування пристрою паперообмотувальної стрічки, який містить задатчик швидкості, задатчик натягу, суматор швидкості, суматор натягу, блок астатичного оптимального регулятора, який включає інтегратор швидкості, інтегратор натягу, оптимальний регулятор швидкості, оптимальний регулятор натягу, датчик швидкості, електроприводний канал швидкості обертання з урахуванням пружних елементів за швидкістю обертання і за кутом скручування вала, який включає електродвигун, редуктор, гальмувальний канал натягу стрічки, який включає підсилювач потужності, електродвигун, суматор натягу стрічки, інтегратор натягу стрічки та датчик натягу, який відрізняється тим, що введено інерційно-приводний механізм, який складений з підсилювача сили приводного механізму, суматора сили, натягу і швидкості обертання приводного механізму, підсилювача натягу приводного механізму, інтегратора швидкості обертання приводного механізму, підсилювача 3 UA 108223 U 5 швидкості обертання приводного механізму, підсилювача зміни довжини стрічки приводного механізму та введено інерційно-гальмувальний механізм, який складений з підсилювача сили гальмувального механізму, суматора сили, натягу і швидкості обертання гальмувального механізму, підсилювача швидкості обертання гальмувального механізму, інтегратора швидкості обертання гальмувального механізму, підсилювача натягу гальмувального механізму, підсилювача зміни довжини стрічки гальмувального механізму. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: H02P 5/46

Мітки: розмотування, радіуса, багатодвигуновий, пристрою, зміни, паперообмотувальної, електропривід, стрічки

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/6-108223-bagatodvigunovijj-elektroprivid-zmini-radiusa-rozmotuvannya-pristroyu-paperoobmotuvalno-strichki.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Багатодвигуновий електропривід зміни радіуса розмотування пристрою паперообмотувальної стрічки</a>

Подібні патенти