Введение к работе
Актуальность темы. Научно-технический прогресс требует больших сил от ученых и инженеров для создания и внедрения новой техники и новых технологий при особой внимании к современному машиностроению, электротехнике и электронике. В этом направлении существенная роль отводится электроприводу, способному во многих случаях на основе достижений электромашиностроения, силовой электроники и микропроцессорной техники наилучшим образом решать задачу автоматизации производственных процессов. Из всех видов перемещений в технике преобладает линейное, которое во многих случаях целесообразно реализовать применением линейного электропривода (ЛЭП).позволяющего органически соединять электродвигатель и рабочую машину, исключая промежуточные передачи. Однако у современных ЛЭП наряду с достоинствами есть и слабые стороны. Это - сложное управление, обусловленное использованием тиристор-ных и транзисторных преобразователей. Управление ими в робото-технических комплексах занимает основное время работы контроллера, что не может не отразиться на эффективности управления другими технологическими операциями.
Но отмеченные выше недостатки ЛЭП заставляют принять более рациональное решение. Желание уменьшения воздушного зазора в ЛЭП_. и совмещение двигателя и контура управления в одной конструкции позволяют рассмотреть возможность использования магнитной жидкости (МЖ) посредством заполнения ею рабочего зазора. Двигатель при этом непосредственно подключен к питающей сети, а система управления потребляет малую мощность, являясь одноканальной, регулируя мощность, передаваемую во вторичную цепь.
Особенность ЛЭП с поперечным магнитожидкостным слоем управления (ПМЖСУ) заключается в том, что регулирование тягового усилия осуществляется с помощью слоя МЖ одинаковой толщины, вводимой между индуктором и вторичным элементом (ВЭ) на определенное расстояние по длине паза. Минимальное тяговое усилие привода обеспечивается при наибольшем количестве МЖ в зазоре и полном перекрытии паза жидкостью. При этом магнитный поток индуктора полностью шунтируется слоем МЖ. Максимальное тяговое усилие ЛЭП обеспечивается при отсутствии жидкости в зазоре, когда паз полностью открыт, и магнитный поток индуктора целиком является по-
током взаимоиндукции.
Для реализации подобного электропривода необходимо знать совокупность взаимосвязей в нем. в частности, конструктивных параметров ЛЭП с его интегральными характеристиками.
Целью' диссертационной работы является 'Исследование и установление взаимосвязей интегральных характеристик в новом классе ЛЭП с магнитожидкостным слоем управления, перемещающимся в поперечном направлении, для создания простого и надежного линейного электропривода для промышленных транспортных систем. — В-соответствии с поставленной целью потребовалось решить
следующие задачи:
1. Разработать магнитную и электрическую схемы замещения линейного электропривода, регулируемого поперечным перемещением экранирующего слоя МЖ. 2. Разработать методику расчета интегральных характеристик ЛЭП с ПМЖСУ по схеме замещения и программное обеспечение для исследования ЛЭП с ПМЖСУ. 3. Установить взаимосвязи интегральных характеристик ЛЭП с ПМЖСУ с его основными конструктивными параметрами и параметрами экранирующего слоя управления (СУ) из МЖ. 4. Разработать рекомендации для реализации ЛЭП с ПМЖСУ. 5. Экспериментально исследовать ЛЭП с ПМЖСУ для подтверждения основных теоретических положений.
Методика проведения исследований:
Исследование электромагнитных процессов в ЛЭП с ПМЖСУ выполнено с использованием схем замещения на базе уравнений электромагнитных процессов и физического моделирования. -
Разработаны алгоритмы и программы расчета параметров схем замещения и характеристик ЛЭП в системе MachCAD. Оценка достоверности полученных теоретических результатов проводилась путем сопоставления результатов аналитических расчетов с данными эксперимента на разработанных и изготовленных лабораторных установках.
Автор защищает:
1. Магнитную и электрическую схемы замещения нового класса
ЛЭП с ПМЖСУ.
-
Установленные расчетные соотношения для новых элементов схем замещения ЛЭП с ПМЖСУ.
-
Установленные взаимосвязи между конструктивными параметрами ЛЭП с ПМЖСУ и его интегральными характеристиками.
4. Алгоритмы расчета характеристик ЛЭП с ПМЖСУ в новой шмпьютерной системе MathCAD.
Научная новизна работы заключается в том.что для нового сласса ЛЭП впервые разработаны магнитная и электрическая схемы замещения, установлены новые расчетные соотношения для их пара-іетров,и основные закономерности процессов электромеханического іреобразования в приводе. Это представляет собой дальнейшее раз-зитие теории линейного электропривода.
Практическая значимость представленной работы состоит в эазработанных расчетных программах, позволяющих оперативно опре-іелять характеристики ЛЭП с ПМЖСУ в инженерной практике. Уста-ювленные взаимосвязи и разработанные рекомендации по конструи-юванию ЛЭП с ПМЖСУ могут быть использованы в практике создания шектроприводов отмеченного типа.
Результаты работы использованы при разработке новых подвес-шх конвейеров в ПКИ конвейеростроения (г.Львов).и исполнительна электроприводов для железнодорожного транспорта на Московском локомотиворемонтном заводе,а также в учебном процессе МАШ.
Апробация работы:
Основные положения работы и результаты исследований были федставлены и получили одобрение на 6 конференциях и семинарах, j том числе Научно-практическом семинаре по электромеханике (г. Екатеринбург,1991г.); научно-исследовательской конференции МАДИ : 1993г.); Международных научно-технических семинарах и конференціях "Нетрадиционные электромеханические преобразователи с сомпьютерным управлением" (г. Севастополь,1992г.); "Электромеха-шческие системы с компьютерным управлением на автотранспортных :редствах и в их роботизированном производстве" (г. Суздаль. .993г.); "Научно-технический прогресс в автомобилестрое-ши"(г.Москва.1994г.). "Электротехнические системы транспортных ;редств и их роботизированных производств. " (г. Суздаль. 1995г.) 'абота проводилась в рамках гранта на тему "Основы теории и соз-:ания нового класса ЛЭП для транспорта с нетрадиционными эколо-тічески чистыми и энергосберегающими системами управления".
Публикации: По материалам диссертационной работы опублико-іано 12 печатных работ, 2 отчета, получен 1 патент.
Структура и объем диссертации:
Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов работы, изложенных на 187 страницах. 60 рисунках, списка литературы, включающего 113 наименований и 4 приложений.
