RU2010116C1

RU2010116C1 - Adjustable eccentric unit

Info

Publication number: RU2010116C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Молочко; Г.Е. Лубневский
Original assignee: Белорусская государственная политехническая академия
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: unit has an electromagnetic, for example, powder sliding clutch which is used as a drive and a double eccentric eccentricity control mechanism. Inner and outer clutch members are rigidly connected to inner and outer eccentrics respectively. An induction coil controlling the magnetization coefficient of the ferromagnetic powder filled in the clearance between the inner and outer clutch members is electrically connected to a power source, for example, a secondary transformer winding, or directly, or through a damping resistance. Switching within the electrical circuit is provided through a special control circuit. The control circuit has a displacement transducer, for example, inductive, which core is rigidly connected to the actuator of the eccentric mechanism, a transducer sinusoidal signal-to-direct current voltage converter, a setting device for setting a particular voltage value, a comparator for comparing the values of signals of the transducer and the setting device and feeding a resultant signal. Moreover, the control circuit has a switch device, for example, an electronic relay, which break contacts are brought in parallel to the damping resistance in the power circuit of the electromagnetic clutch. EFFECT: improved structure. 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к эксцентриковым механизмам с регулируемым эксцентриситетом, и может быть применено в приводах, где необходимо плавное изменение хода ведомых звеньев исполнительных механизмов. The invention relates to mechanical engineering, in particular to eccentric mechanisms with adjustable eccentricity, and can be used in drives where a smooth change in the stroke of the driven links of the actuators is necessary.

Известны регулируемые эксцентриковые узлы (РЭУ), обеспечивающие возможность изменения радиуса вращающегося кривошипа в ручном или в автоматическом режимах. Большая часть таких устройств основана на использовании эксцентрика переменного эксцентриситета и снабжена механизмами для передачи эксцентрику вращательного движения, регулировки радиуса кривошипа, регистрации и фиксации установленной величины е эксцентриситета. В некоторых случаях к указанным механизмам добавляют механизм компенсации износа передаточных элементов РЭУ. Known adjustable eccentric nodes (REU), providing the ability to change the radius of the rotating crank in manual or automatic modes. Most of these devices are based on the use of an eccentric variable eccentricity and is equipped with mechanisms for transmitting the eccentric to the rotational movement, adjusting the radius of the crank, registering and fixing the set eccentricity e. In some cases, to these mechanisms add a mechanism for compensating the wear of the transmission elements of the REU.

Известно устройство для изменения радиуса вращающегося кривошипа, действующее в ручном режиме, содержащее эксцентрик переменного эксцентриситета, выполненный в виде вала с внутренним эксцентриком, на который свободно посажен внешний эксцентрик с присоединенным к нему шатуном исполнительного механизма. В данном РЭУ в качестве механизма для передачи вращательного движения от внутреннего к внешнему эксцентрику используется кулачковая муфта, одна из полумуфт которой смонтирована соосно приводному валу с возможностью осевого перемещения, а другая свободно посажена на приводной вал, но посредством вспомогательной дисковой муфты соединена с внешним эксцентриком. В качестве регулировочного механизма в данном случае используется винт-толкатель и наклонные грани рабочих кулачков полумуфт. Если винт выполнен как самотормозящийся, то он может рассматриваться и как фиксирующий механизм. В качестве регистрирующего элемента используются деления, нанесенные на коническом участке подвижной рукояти, и цилиндрическом участке неподвижного корпуса устройства. A device is known for changing the radius of a rotating crank, operating in manual mode, containing an eccentric variable eccentricity, made in the form of a shaft with an internal eccentric, on which an external eccentric is freely fitted with an actuator connecting rod connected to it. In this REU, a cam clutch is used as a mechanism for transmitting rotational motion from an internal to an external cam, one of the coupling halves of which is mounted axially to the drive shaft and can be axially displaced, and the other is freely mounted on the drive shaft, but is connected to an external cam by means of an auxiliary disk clutch. In this case, the pusher screw and the inclined faces of the working cams of the coupling halves are used as the adjusting mechanism. If the screw is designed as self-locking, then it can be considered as a locking mechanism. As a recording element, the divisions applied on the conical section of the movable handle and the cylindrical section of the stationary body of the device are used.

Недостатком описанного РЭУ является сложность конструкции, ибо передаточный и регулировочный его механизмы выполнены как раздельные устройства, включающие в себя две муфты (кулачковую и дисковую) и винт-толкатель с подшипниковым узлом и рукоятью с делениями. Существенным функциональным недостатком конструкции аналога является отсутствие возможности механического (автоматического) регулирования величины эксцентриситета. The disadvantage of the described REU is the design complexity, because its transmission and adjusting mechanisms are made as separate devices, including two couplings (cam and disk) and a pusher screw with a bearing assembly and a handle with divisions. A significant functional drawback of the analog design is the lack of the possibility of mechanical (automatic) control of the eccentricity value.

Известно также устройство для изменения радиуса кривошипа, действующее в автоматическом режиме, которое содержит эксцентрик переменного эксцентриситета, состоящий из выполненного заодно с приводным валом внутреннего и свободно посаженного на внутренний внешнего эксцентриков. В качестве передаточного механизма используется кулачковая винтовая муфта, а в качестве регулировочного механизма - гидроцилиндр со штоком, воздействующим через промежуточный подшипниковый узел на связанную с внешним эксцентриком кулачковую полумуфту. Гидроцилиндр одновременно может играть роль фиксирующего механизма. В качестве регистрирующего механизма используются кулачки, установленные на подшипниковом узле, контактирующие при продольном перемещении последнего с датчиками положения в виде конечных выключателей. Наконец, устройство снабжено клиновым механизмом компенсации износа между винтовыми поверхностями кулачковых полумуфт. It is also known a device for changing the radius of the crank, operating in automatic mode, which contains an eccentric variable eccentricity consisting of an internal eccentric that is integral with the drive shaft and is freely seated on the internal one. A cam screw coupling is used as a transmission mechanism, and a hydraulic cylinder with a rod acting through an intermediate bearing assembly on a cam coupling connected to an external eccentric is used as an adjusting mechanism. The hydraulic cylinder can simultaneously play the role of a locking mechanism. As the recording mechanism, cams mounted on the bearing assembly are used, which contact during longitudinal movement of the latter with position sensors in the form of limit switches. Finally, the device is equipped with a wedge wear compensation mechanism between the helical surfaces of the cam coupling halves.

К числу недостатков данного РЭУ следует отнести сложность конструкции устройства, ибо оно включает в себя отдельный передаточный механизм в виде винтовой кулачковой муфты в комплексе с клиновым механизмом компенсации износа винтовых контактных поверхностей, отдельный регулировочный механизм, включающий силовой гидроцилиндр с системами питания и управления, а также сложную подшипниковую опору для передачи осевого усилия на вращающийся эксцентриковый узел. The disadvantages of this REU include the complexity of the design of the device, because it includes a separate gear in the form of a screw cam clutch in combination with a wedge compensation mechanism for wear of screw contact surfaces, a separate adjustment mechanism, including a power hydraulic cylinder with power and control systems, as well as a complex bearing support for transmitting axial force to a rotating eccentric assembly.

К числу функциональных недостатков следует отнести невозможность ручного регулирования длины кривошипа, а также дискретный характер сигнала об установленной величине эксцентриситета при его механическом регулировании, что не дает возможности обеспечения плавного изменения хода ведомого звена исполнительного органа, необходимого, например, в различного рода вибраторах, устройствах для вибрационного резания и многих других случаях. Among the functional disadvantages include the impossibility of manually adjusting the length of the crank, as well as the discrete nature of the signal about the set value of the eccentricity when it is mechanically controlled, which makes it impossible to provide a smooth change in the travel of the driven link of the actuator, necessary, for example, in various kinds of vibrators, devices for vibration cutting and many other cases.

Целью изобретения является повышение надежности, быстродействия и точности регулирования величины эксцентриситета РЭУ. The aim of the invention is to increase the reliability, speed and accuracy of regulation of the magnitude of the eccentricity of the REU.

Это достигается за счет снабжения РЭУ схемой управления и выполнения передаточного, регулировочного и фиксирующего механизмов в виде электромагнитной порошковой муфты скольжения, внутренняя и внешняя полумуфты которой жестко соединены соответственно с внутренним и внешним эксцентриками, при этом катушка возбуждения, управляющая степенью намагничивания ферромагнитного порошка, размещенного в зазоре между внутренней и наружной полумуфты, электрически соединена со вторичной обмоткой трансформатора напрямую либо через гасящее сопротивление, причем переключение внутри электрической цепи обеспечено указанной схемой управления, включающей индуктивный датчик перемещения, сердечник которого жестко связан с исполнительным плунжерным гидроцилиндром, преобразователь синусоидального сигнала от датчика в напряжение постоянного тока, задающее устройство для установки напряжения определенной величины, компаратор для сравнения величины сигналов от датчика и задающего устройства и выдачи регулирующего сигнала, а также электронное реле, нормально замкнутые контакты которого включены параллельно гасящему сопротивлению в цепи питания электромагнитной муфты. This is achieved by supplying the REU with a control circuit and performing transmission, adjusting and fixing mechanisms in the form of an electromagnetic powder clutch, the inner and outer half-couplings of which are rigidly connected respectively to the internal and external eccentrics, while the excitation coil controls the degree of magnetization of the ferromagnetic powder placed in the gap between the inner and outer coupling halves is electrically connected to the secondary winding of the transformer directly or through a quenching copro the phenomenon, and switching inside the electrical circuit is provided by the specified control circuit, including an inductive displacement sensor, the core of which is rigidly connected to the actuating plunger hydraulic cylinder, a sinusoidal signal converter from the sensor to a DC voltage, a setting device for setting a voltage of a certain value, a comparator for comparing the magnitude of the signals from sensor and master device and the issuance of a regulatory signal, as well as an electronic relay, normally closed contacts The horn is connected in parallel with the quenching resistance in the power circuit of the electromagnetic clutch.

На фиг. 1 приведен РЭУ, главный вид с продольным разрезом и электрической схемой питания катушки возбуждения; на фиг. 2 - то же, план; на фиг. 3 - структурная схема управления режимом работы электромагнитной муфты; на фиг. 4 - лицевая панель пульта управления. In FIG. 1 shows the REU, the main view with a longitudinal section and an electric circuit of the excitation coil; in FIG. 2 - the same plan; in FIG. 3 - block diagram of the control mode of operation of the electromagnetic clutch; in FIG. 4 - front panel of the control panel.

Предлагаемый РЭУ содержит приводной вал 1, выполненный заодно с внутренним эксцентриком 2 с эксцентриситетом е₁, на который с помощью шпонки посажена внутренняя полумуфта 3 электромагнитной порошковой муфтой скольжения. На соосной с внутренним эксцентриком проточке приводного вала на подшипниках качения 4 смонтирована внешняя полумуфта 5, ось наружной цилиндрической поверхности которой смещена относительно внутренней цилиндрической поверхности на величину е_2. Осевой натяг подшипников качения осуществляется через прокладки 6 крышкой-лимбом 7, на конической поверхности которого нанесены деления, соответствующие определенной величине суммарного эксцентриситета е = е₁ + е₂, причем деление, соответствующее максимальному значению радиуса-вектора внешнего эксцентрика, принято в качестве нулевого (см. фиг. 2), а деление, соответствующее минимальному значению радиуса-вектора, принято в качестве максимального (число 3,0). Таким образом цена одного деления на лимбе соответствует 0,1 мм.The proposed REU contains a drive shaft 1, made at the same time with the internal eccentric 2 with an eccentricity e ₁ , on which an internal half-coupling 3 is mounted with a key using an electromagnetic powder sliding sleeve. An external coupling half 5 is mounted on a groove coaxial with the internal eccentric of the drive shaft on the rolling bearings 4, the axis of the outer cylindrical surface of which is offset from the inner cylindrical surface by an amount of e _{2. The} axial interference of the rolling bearings is carried out through the gaskets 6 by the cover-limb 7, on which the conical surface is applied divisions corresponding to a certain value of the total eccentricity e = e ₁ + e ₂ , and the division corresponding to the maximum value of the radius vector of the external o the eccentric is taken as zero (see Fig. 2), and the division corresponding to the minimum value of the radius vector is taken as the maximum (number 3.0). Thus, the price of one division on the limb corresponds to 0.1 mm.

Очевидно выбор цены деления зависит от требуемой максимальной величины е. Для удобства отсчета установленного значения е на приводном валу на уровне минимального радиуса-вектора внутреннего эксцентрика выполнена опорная черточка-отметка, относительно которой производится отсчет делений наружного лимба 7. Предохранение подшипников качения 4 обеспечивается войлочным уплотнением 9. На наружной поверхности внешней полумуфты выполнено одно (или несколько) отверстий, закрытых пробкой (пробками) 10, через которые производится засыпка ферромагнитного порошка в зазор между внутренней и внешней полумуфтами. Obviously, the choice of the division price depends on the required maximum value of e. For the convenience of reading the set value of e on the drive shaft at the level of the minimum radius-vector of the inner eccentric, a reference dash is made, relative to which the division of the outer limb is counted 7. Protection of the rolling bearings 4 is ensured by felt seal 9. On the outer surface of the outer coupling half, one (or several) holes are made, closed with a stopper (s) 10, through which ferrite is filled gnitnogo powder into the gap between the inner and outer coupling parts.

Для удержания порошка от просыпания используются уплотнения 11 торцового типа. На внутренней полумуфте 3 смонтирована катушка 12 возбуждения, электрически связанная через скользящие контакты 13 с источником питания, например со вторичной обмоткой 14 трансформатора либо напрямую (при замкнутом контакте К1.1), либо через гасящее (переменное) сопротивление R₂ (при разомкнутом контакте К1.1). Схема управления переключением контактов К1.1 включает датчик 15 перемещения, преобразователь 16, задающее устройство 17, компаратор 18, коммутирующее устройство 19 и источник 20 питания.To keep the powder from spilling, mechanical seals 11 are used. An excitation coil 12 is mounted on the inner coupling half 3, electrically connected through the sliding contacts 13 to the power source, for example, to the secondary winding 14 of the transformer, either directly (with closed contact K1.1) or through the quenching (variable) resistance R ₂ (with open contact K1 .1). The contact switching control circuit K1.1 includes a displacement sensor 15, a converter 16, a driver 17, a comparator 18, a switching device 19 and a power source 20.

Датчик перемещения 15 выполнен как индуктивный преобразователь на двухсекционной катушке 21, внутри которой установлен выполненный из ферромагнитного материала стержневой сердечник 22, жестко связанный с исполнительным плунжерным гидроцилиндром 23, например плунжером гидровибратора устройства для кинематического стружкодробления. The displacement sensor 15 is designed as an inductive converter on a two-section coil 21, inside of which a core core 22 made of ferromagnetic material is mounted, rigidly connected to an actuating plunger hydraulic cylinder 23, for example, a hydraulic vibrator plunger for a kinematic chip breaking device.

Датчик собран по схеме моста переменного тока, в диагональ которого включено нагрузочное сопротивление R_н. Плечи моста подключены к переменному резистору R_у, с помощью которого на выходе моста устанавливается начальный уровень выходного сигнала датчика.The sensor is assembled according to the alternating current bridge circuit, the diagonal of which includes load resistance R _n . The shoulders of the bridge are connected to a variable resistor R _y , with which the initial level of the sensor output signal is established at the bridge output.

Преобразователь 16 предназначен для преобразования переменного напряжения с сопротивления R_н в напряжение постоянного тока и представляет собой выпрямитель со сглаживающим фильтром.Converter 16 is designed to convert AC voltage from resistance R _n to DC voltage and is a rectifier with a smoothing filter.

Задающее устройство 17 предназначено для установки напряжения определенной величины выходного сигнала датчика и может быть выполнено как обычный регулятор напряжения постоянного тока, построенного, например, по типу делителя напряжения. The master device 17 is designed to set the voltage of a certain value of the output signal of the sensor and can be performed as a conventional DC voltage regulator, constructed, for example, by the type of voltage divider.

Компаратор 18 предназначен для сравнения величины сигналов на его входах и выдачи регулирующего сигнала в случае их равенства. В качестве компаратора можно использовать, например, микросхему К554СА3. The comparator 18 is designed to compare the magnitude of the signals at its inputs and the issuance of the regulatory signal in case of equality. As a comparator, for example, the K554CA3 chip can be used.

Коммутирующее устройство 19 представляет собой электронное реле, контакты К1.1 которого включены параллельно гасящему сопротивлению R₂ в цепи питания электромуфты и шунтируют его в случае замыкания.The switching device 19 is an electronic relay, the contacts K1.1 of which are connected in parallel with the quenching resistance R ₂ in the power supply circuit of the electromagnet and shunt it in case of a short circuit.

Блок 20, связанный со вторичной обмоткой 24 трансформатора, служит источником питания катушек датчика 15 и элементов схему управления. Block 20, associated with the secondary winding 24 of the transformer, serves as a power source for the coils of the sensor 15 and the elements of the control circuit.

Для удобства выполнения необходимых переключений в электрических цепях и настройки задающего устройства используется дистанционно удаленный от исполнительного звена эксцентрикового механизма пульт управления, на лицевую панель 21 которого выведены световые индикаторы наличия питания в цепи электромагнитной муфты и в схеме управления с соответствующими переключателями S₁ и S₂. Кроме того, на лицевую панель выведена ручка регулятора напряжения задающего устройства с делениями, оттарированными на определенную величину хода ведомого звена эксцентрикового механизма, а также ручка регулятора переменного гасящего сопротивления R₂.For the convenience of making the necessary switches in the electrical circuits and setting the master device, a control panel remotely remote from the actuator of the eccentric mechanism is used, on the front panel 21 of which there are light indicators of the presence of power in the electromagnetic clutch circuit and in the control circuit with the corresponding switches S ₁ and S ₂ . In addition, the handle of the voltage regulator of the master device is displayed on the front panel with divisions calibrated by a certain amount of travel of the driven link of the eccentric mechanism, as well as the handle of the variable damping resistance regulator R ₂ .

Предлагаемый в качестве изобретения РЭУ позволяет производить регулировку величины эксцентриситета как в ручном, так и в автоматическом режиме. The REU proposed as an invention allows adjustment of the eccentricity value both in manual and automatic mode.

Ручная регулировка производится при отключенном приводе и отключенных электромагнитной муфте и блоке 20 питания. Заданная величина эксцентриситета устанавливается по лимбу путем поворота вручную внешней полумуфты относительно внутренней. После окончания регулировки при помощи тумблера S1 на панели 26 пульта управления электромагнитной муфты, что обеспечивает жесткую фиксацию установленной величины эксцентриситета е. Затем включается привод РЭУ. Manual adjustment is made when the drive is disconnected and the electromagnetic clutch and power supply unit 20 are disconnected. The set value of the eccentricity is set according to the limb by manually turning the outer coupling half relative to the inner one. After adjustment is completed using the toggle switch S1 on the panel 26 of the control panel of the electromagnetic clutch, which provides a rigid fixation of the set value of the eccentricity e. Then, the REU drive is turned on.

Автоматическая регулировка под нагрузкой производится при работающем приводе основного механизма и включенных тумблерах S1 питания электромагнитной муфты и S2 блока питания датчика и элементов схемы управления. При этом могут быть два варианта работы устройства: первый вариант - когда настроенное на пульте управления значение е совпадает с установленным вручную значением е на лимбе. В этом случае контакт К1.1 электронного реле К1 нормально замкнут и муфта будет работать в режиме жесткой связи (без скольжения). Automatic adjustment under load is performed when the main mechanism is running and the tumblers S1 of the electromagnetic clutch power supply and S2 of the sensor power supply and control circuit elements are turned on. There can be two options for the device: the first option is when the value of e set on the control panel matches the manually set value of e on the dial. In this case, the contact K1.1 of the electronic relay K1 is normally closed and the clutch will work in hard coupling mode (without sliding).

Второй вариант - когда установленное на пульте управления значение е не совпадает со значением е на лимбе. В этом случае нормально замкнутый контакт К1.1 электронного реле размыкается и питание катушки возбуждения осуществляется через шунтирующее гасящее сопротивление R₂, настроенное на определенный уровень проскальзывания между полумуфтами. Вследствие этого наружная полумуфта начинает отставать от внутренней, что обеспечивает относительный разворот эксцентриков. Одновременно включается схема управления, работающая в следующей последовательности.The second option is when the value of e set on the control panel does not coincide with the value of e on the limb. In this case, the normally closed contact K1.1 of the electronic relay opens and the excitation coil is powered through the shunt suppressing resistance R ₂ , which is set to a certain level of slippage between the coupling halves. As a result, the outer coupling half begins to lag behind the inner one, which ensures a relative turn of the eccentrics. At the same time, a control circuit that operates in the following sequence is turned on.

На вход датчика 15 из блока питания 20 подается напряжение питания. С выхода датчика 15 сигнал рассогласования, вызванный перемещением сердечника внутри катушки, поступает на преобразователь 16, где преобразуется в напряжение постоянного тока. Уровень этого сигнала зависит от величины амплитуды напряжения на сопротивлении R_н.The input of the sensor 15 from the power supply 20 is supplied with a supply voltage. From the output of the sensor 15, the error signal, caused by the movement of the core inside the coil, is fed to the converter 16, where it is converted into a DC voltage. The level of this signal depends on the magnitude of the amplitude of the voltage across the resistance R _n .

С преобразователя 16 сигнал поступает на один из входов компаратора 18, на второй вход которого подается сигнал от задающего устройства 17. From the converter 16, the signal is supplied to one of the inputs of the comparator 18, to the second input of which a signal is supplied from the driver 17.

При достижении равенства сигналов на обоих входах компаратора на его выходе формируется сигнал, который включает исполнительный элемент коммутирующего устройства, например контакт электронного реле, шунтируя гасящий резистор, включенный в цепь питания электромагнитной муфты. Вследствие этого, последняя из режима работы со скольжением вновь переходит в режим работы без скольжения, т. е. происходит жесткая фиксация установленной на пульте управления величины эксцентриситета ведущего эксцентрика. When the equality of the signals at both inputs of the comparator is achieved, a signal is generated at its output, which includes the actuating element of the switching device, for example, the contact of an electronic relay, bypassing the quenching resistor included in the power supply circuit of the electromagnetic coupling. As a result of this, the last of the sliding operation mode again switches to the non-sliding operating mode, i.e., the eccentricity of the leading eccentric set on the control panel is rigidly fixed.

При необходимости изменения величины е поворотом ручки задающего устройства устанавливается новое его значение. Это приводит к размыканию контакта К1.1 и переходу муфты в режим работы со скольжением, который заканчивается как только действительное значение е станет равным установленному его значению. После этого электромагнитная муфта переходит в режим работы без скольжения. If necessary, change the value of e by turning the handle of the master device sets its new value. This leads to the opening of contact K1.1 and the transition of the clutch to the slip mode, which ends as soon as the actual value of e becomes equal to its set value. After that, the electromagnetic clutch switches to non-slip operation.

При отсутствии необходимости дальнейшего регулирования величины е схема управления может быть отключена с помощью тумблера S2, при этом режим работы муфты без скольжения сохраняется. (56) Авторское свидетельство СССР N 1564421, кл. F 16 C 3/28, 1990. If there is no need for further regulation of the value of e, the control circuit can be disabled using the toggle switch S2, while the operation mode of the clutch without sliding is maintained. (56) Copyright certificate of the USSR N 1564421, cl. F 16 C 3/28, 1990.

Claims

ADJUSTABLE EXCENTRIC ASSEMBLY, which contains a drive shaft with an eccentric variable eccentricity, gear, fixing, adjusting mechanisms and an actuating plunger hydraulic cylinder, characterized in that, with the aim of increasing reliability, speed and accuracy of the gear in the form of an electromagnetic powder sliding clutch, the inner and outer coupling halves of which are rigidly connected respectively to the internal and external eccentrics, for This excitation coil, which controls the degree of magnetization of the ferromagnetic powder, located in the gap between the internal and external coupling halves, is electrically connected to the secondary winding of the transformer, directly or through the quenching resistor of the circuit, with an executive plunger hydraulic cylinder, a sinusoidal signal converter from the sensor to a direct current voltage, which sets it is a device for setting the voltage of a certain value, a comparator for comparing the value of the signals from the sensor and the master device and issuing a control signal, as well as an electronic relay, whose normally closed contacts are connected in parallel with the quenching resistance in the power supply circuit of the electromagnetic coupling.