Опорно-поворотное устройство

Изобретение относится к области тренажеростроения, а именно к тренажерам транспортных средств.

Принцип работы и состав заявляемого опорно-поворотного устройства иллюстрирует фиг.1. Опорно-поворотное устройство состоит из опоры поворотной 1, нижняя часть которой закреплена на неподвижной сварной раме 2. На верхней подвижной части, снабженной по внутренней окружности зубчатым венцом, расположено кольцо 3, на которое устанавливается кабина тренажера. Механизм поворота включает мотор-редуктор 4, установленный на раме 2, на выходном валу которого жестко установлена ведущая шестерня 5, находящаяся в зацеплении с зубчатым венцом подвижной части опоры поворотной 1. На валу ротора электродвигателя расположен преобразователь угловых перемещений (относительный датчик). Зазор в зубчатом зацеплении регулируется путем перемещения мотор-редуктора 4 по направляющей внутри рамы 2. Для передачи электричества и информационных сигналов в кабину тренажера реализована следующая конструкция. На кольце 3 установлен стакан 6, в котором жестко закреплено устройство контактных колец 7. На устройстве контактных колец закреплен корпус 8, на котором расположен преобразователь угловых перемещений (абсолютный датчик) 9. Через сквозное отверстие в центре устройства контактных колец проходит ось 10, нижний конец которой связан с рамой 2, а верхний посредством муфты 11 соединен с осью преобразователя угловых перемещений 9. В блоке управления 12 находится преобразователь частоты (инвертор), служащий для управления частотно-управляемым электродвигателем и другие необходимые электронные компоненты. Связи блока управления с электроприводом опорно-поворотного устройства условно не показаны.

Управление электроприводом опорно-поворотного устройства осуществляется посредством ЭВМ. Программное управление складывается из настроек параметров преобразователя частоты и прикладного программного обеспечения. Заданный компьютером сигнал управления через преобразователь интерфейсов и Ethernet-коммутатор подается на преобразователь частоты. В зависимости от положения выходного вала редуктора абсолютным датчиком вырабатываются текущие значения сигналов обратной связи. Преобразователь частоты сравнивает текущие значения сигналов с заданными значениями, вычисляет сигналы рассогласования и вырабатывает необходимые силовые напряжения питания электродвигателя. При поступлении от программного комплекса тренажера сигнала, пропорционального пространственной ориентации установочного кольца (а значит и имитируемого отделения транспортного средства) частотно-управляемый электродвигатель посредством зубчатой передачи изменяет ориентацию установочного кольца в пространстве в требуемых диапазонах.

Использование заявляемого опорно-поворотного устройства в динамическом тренажере вождения позволяет повысить эффективность обучения за счет введения дополнительной вращательной степени свободы.

Заявляемая полезная модель относится к области учебно-тренировочных средств и может быть использована в динамических тренажерах транспортных средств для обеспечения физических воздействий на обучаемых, адекватных физическим воздействиям на рабочие места в реальном транспортном средстве.

Технический результат, достигаемый при осуществлении полезной модели объективен и проявляется при использовании опорно-поворотного устройства для обеспечения вращения кабины с обучаемыми вокруг вертикальной оси. Таким образом осуществляется имитация перемещения рабочих мест реального транспортного средства по одной степени свободы. Опорно-поворотное устройство может быть использовано в качестве модуля динамической платформы тренажера.

Вращение установочной рамы кабины обеспечивается частотно-управляемым электродвигателем с помощью зубчатой передачи от сигналов, поступающих от ЭВМ в реальном режиме времени. Тем самым имитируются физические воздействия на обучаемых, адекватные физическим воздействиям на рабочие места, возникающим при повороте башни реального транспортного средства.

Патентный поиск в базах данных ФГУ ФИПС и анализ существующих аналогов позволяет сделать вывод, что наиболее близким прототипом заявляемой полезной модели является опорно-поворотное устройство манипулятора лесозаготовительной машины (пат. 2304377 Рос. Федерация: МПК A01G 23/08, В66С 23/84 / авторы: Багаутдинов И.Н., Шестаков Я.И., патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет. - 2005137677/12; заявл. 02.12.2005; опубл. 20.08.2007). Основными недостатками данной конструкции является отсутствие следящей системы управления двигателем и механизма передачи электричества и информационных сигналов в кабину тренажера.

Принцип работы и состав заявляемого опорно-поворотного устройства иллюстрирует фиг.1. Опорно-поворотное устройство состоит из опоры поворотной 1, нижняя часть которой закреплена на неподвижной сварной раме 2. На верхней подвижной части, снабженной по внутренней окружности зубчатым венцом, расположено кольцо 3, на которое устанавливаемся кабина тренажера. Механизм поворота включает мотор-редуктор 4, установленный на раме 2, на выходном валу которого жестко установлена ведущая шестерня 5, находящаяся в зацеплении с зубчатым венцом подвижной части опоры поворотной 1. На валу ротора электродвигателя расположен преобразователь угловых перемещений (относительный датчик). Зазор в зубчатом зацеплении регулируется путем перемещения мотор-редуктора 4 по направляющей внутри рамы 2. Для передачи электричества и информационных сигналов в кабину тренажера реализована следующая конструкция. На кольце 3 установлен стакан 6, в котором жестко закреплено устройство контактных колец 7. На устройстве контактных колец закреплен корпус 8, на котором расположен преобразователь угловых перемещений (абсолютный датчик) 9. Через сквозное отверстие в центре устройства контактных колец проходит ось 10, нижний конец которой связан с рамой 2, а верхний посредством муфты 11 соединен с осью преобразователя угловых перемещений 9. В блоке управления 12 находится преобразователь частоты (инвертор), служащий для управления частотно-управляемым электродвигателем и другие необходимые электронные компоненты. Связи блока управления с электроприводом опорно-поворотного устройства условно не показаны.

Управление электроприводом опорно-поворотного устройства осуществляется посредством ЭВМ. Программное управление складывается из настроек параметров преобразователя частоты и прикладного программного обеспечения. Заданный компьютером сигнал управления через преобразователь интерфейсов и Ethernet-коммутатор подается на преобразователь частоты. В зависимости от положения выходного вала редуктора абсолютным датчиком вырабатываются текущие значения сигналов обратной связи. Преобразователь частоты сравнивает текущие значения сигналов с заданными значениями, вычисляет сигналы рассогласования и вырабатывает необходимые силовые напряжения питания электродвигателя. При поступлении от программного комплекса тренажера сигнала, пропорционального пространственной ориентации установочного кольца (а значит и имитируемого отделения транспортного средства) частотно-управляемый электродвигатель посредством зубчатой передачи изменяет ориентацию установочного, кольца в пространстве в требуемых диапазонах.

Использование заявляемого опорно-поворотного устройства в динамическом тренажере позволяет повысить эффективность обучения за счет введения дополнительной вращательной степени свободы.

Опорно-поворотное устройство, содержащее круглую сварную раму с закрепленной на ней роликовой опорой, у которой колесо приводится во вращение от шестерни, закрепленной на валу частотно-управляемого мотор-редуктора, отличающееся тем, что содержит устройство контактных колец, установленное на раме, направление и частота вращения колеса пропорциональны передающемуся от ЭВМ сигналу, а обратная связь обеспечивается абсолютным датчиком, закрепленным в центре колеса и относительным датчиком, расположенным в корпусе электродвигателя.