Введение к работе
Актуальность проблемы. Комплексная автоматизация различных
производственных г_ оцессов базируется в основном на использовании электрического привода, В электроприводах подъемно-транспортных механизмов подвижного состава железнодорожного транспорта применяется многозвенные системы механических передач, содержащих элемен-гы и зазоры между отдельными звеньями, являющиеся причиной возникновения значительных динамических перегрузок, а также автоколебаний. В работе рассматриваются подъемно-транспортные механизмы ж.д. транспорта: электролебедка для выкатывания из вагона и вкатывания передвижной рамы с грузом и механизм передвижения для транспортировки крупногабаритных грузов. Передвижение рамы с грузом осуществляется с помощью электролебедки и тягового троса длиной 23 метра. 1ля транспортир зки груза используется механизм передвижения, состоящий из двух тележек(четырехосная и двухосная) и платформы. Демдвижение ведущей самоходное тележки осуществляется двумя приво-;ами, расположенными по одному на каждой колесной паре. Опыт экс-ілуатации подъемно-транспортных механизмов показал, что при движе-ши рамьг с грузом имеют место случаи обрыва тягового троса, а в ме-санизме. передвижения при транспортировке крупногабаритных грузов юзникают упругие колебания в механической части привода и элемента транспортируемого груза подвергаются воздействию дополнительных іинамических нагрузок, которые часто превышают допустимые. Исследо-іанию электродинамических процессов в электромеханических системых і упругими звеньями и зазорами в передачах в электроприводах с синхронными короткозамкнутыми двигателями в научно-технической ли-ературе уделено недостаточное внимание и в основном описываятя ди-іамические процессы с двигателями постоянного тока, даются описания и принципы построения эямкнутнх систем и примеры использования лектропрнводоз з конкретных: механизмах. Поэтому проблем ограниче-
Ния динамических нагрузок, возникающих в ьодъемно-транспортных механизмах подвижного состава ж.д.транспорта является актуальной, а проведение экспериментальных и теоретических исследований динамических нагрузок в их электромеханических системах с асинхронными короткоэамкнутыми двигателями является необходимым.
Цель работы, 3 диссертации поставлена задача проведения экспериментальных и теоретических исследований динамических нагрузок в электромеханических системах подъемно-транспортных механизмов ж.д. транспорта и определения требуемых параметром системы электропривс да(на примере механизма передвижения для транспортировки крупногабаритных грузов) по условие..! ограничения ударных нагрузок передач,
Методы исследования. При рассмотрении отдельных вопросов в процессе исследования использованы метод гармонического баланса к метод факторного планигования эксперимента. Рассмотрение остальню вопросов осуществлено на основе исследования электромагнитных процессов методом математического моделирования на ARM,ЦВМ.
Научная новизна. Разработана методика определения динамически) нагрузок в электроприводах подъемно-транспортных механизмов с учетом упругих связей и зазоров в системах передач для электродвигак лей с нелинейной механической характеристикой, позволившая определять на этапе проектирования требуемые параметры системы электропривода по условиям, ограничения нагрузок передач и расчитывать узлы схем управления, обеспечивающие выполнение заданных условий;
получены обобщенные графические зависимости, связывающие величину максимума нагрузки передач с начальной скоростью вала двип теля, которые позволяют определять параметры электропривода по условиям выбора зазоров в системах передач;
получены два приближенных аналитических выражения и расчетная формула эмпирического типа, связывающая величину начальной ск< рости вала двигателя с ускорением и величиной зазора в системе пе;
_ 5 -
редач, которые позволяют значительно упростить процесс расчета динамических нагрузок на этапе проектирования;
- получены разностные уравнения для определения максимальных
и минимальных значений токоз в пределах любого периода для цепи с
г риодической коммутацией параметров, которые позволяют определять амплитуду пульсации и коэффициент пульсации тока;
предложена принципиальная электрическая схема следящего привода, обеспечивавшая точный останов в разных, заранее заданных местах;
выведено аналитическое выражение для нелинейной характеристики сочетания контактора, двигателя, реостатного усилителя к вычислена его амплитудно-фазовая характеристика, используя которую можно приближенно исследовать как устойчивость, так и переходные процессы всей системы следящего привода частотными методами;-
построен график переходного процзсса в следящем приводе путем расчета на вычислительной малине с учетом характерных нелиней-ностей(зока нечувствительности чонтактора, нелинейность механической характеристики асинхронного двигателя \ который позволяет определить качественные показатели переходного процесса;
предложена схема электропривода с тиристорним импульсным преобразователем в цепи выпрямленного тока ротора, которая обеспечивает ограничение пускового момента в процессе выбора зазоров в системах передач и точность механизма передвижения - 5 мм.
Практическая ценность. Результаты исследований использованы при проектировании электрооборудования подъемно-транспортных механизмов. Математические модели, разработанные и изложенные в диссертации, использованы в расчетах в процессе проектирования в 1984-1991 годах для определения требуемых параметров систем электроприводов, исходя из за-.акных условий ограничения динамических нагрузок. Результаты расчетов использованы для разработки мероприятий по огрэ-
- б -
ничениа динамических нагрузок. В качестве ідного из таких мероприя тий рекомендовано использование регулируемого асинхронного электро привода с тиристорним коммутатором^ в цепи выпрямленного тока ротора. Заводские испытания механизма передвижения для транспортировки
крупногабаритных грузов с регулируемым электроприводом проводились
на Торжокском вагоностроительном заводе и подтвердили теоретические выводи. Разработанный регулируемый электропривод внедрен в рабочие чертежи при проектировании электрооборудования механизмов пе редвижения, а изготовление по рабочим чертежам намечается с 1992-1993 годах. Экономическая эффективность работы характеризуется величиной дополнительного приведенного экономического эффекта, который будет получен при эксплуатации за счет сокращения числа отказов, длительности простоев и увеличения срока службы. Проведенные технико-экономические Расчеты показали эффективность применения импульсной системы асинхронного электропривода.
Апробация работы. Основные положения и материалы диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры ЭЭПТ в 1989 г. j кафедры "Электрическая тяга" в 1950 г. МИИТА.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 печатные работ! и получены 3 авторских свидетельства на. изобретения.
Структура и объем диссертации.' Диссертация состоит из введенні 5 глав, заключения, списка литературы и 18 приложений. Содержит» 394 страницы, в том числе 150 страниц машинописного текста, 54 рисунка на 54 страницах, 8 таблиц на 8 страницах, список литературы из 163 наименований на 16 страницах, приложения с методиками расчета основных параметров электромеханических систем подъемно-тран спортных механизмов,' с данными о практическом использовании материалов диссертации, с используемой при исследовании программой дл ЦВМ, а также ct> схемой установки для экспериментального исследова ния, всего на 136 страницах.
