Введение к работе
Актуальность темы. Основной отраслью народного хозяйства, от развития которой во многом зависит благосостояние нашего государства, является хлопководство. Ускоренное развитие хлопководства неразрывно связано с совершенствованием индустриальной технологии возделывания и уборки хлопка-сырца на базе комплексной механизации. Отсюда возникает необходимость сосредоточения на всемерном улучшении уборочных аппаратов, в особенности тех рабочих органов и узлов, которые обеспечивают большую полноту сбора раскрывшегося хлопка-сырца, минимальное сбивание его на землю,'снижение засоренности, меньшее повреждение семян.
В настоящее время применяются вертикально-шпиндельные хлопкоуборочные машины (ХУїМ) , которые выполняют основной объем работы по механизированной уборке хлопка-сырца на полях страны. Существующий фрикционной привод шпинделей уборочного аппарата отличается простотой конструкции, но как показала, эксплуатация таких машин, имеет ряд недостатков, снижающих производительность и эксплуатационную надежность ХУМ. Согласно данным, 54% всего рабочего времени хлопкоуборочная машина простаивает по различным причинам, причем, 80% всех неполадок уборочного аппарата приходится на привод шпинделей. Попытки замены фрикционного привода шпинделей другими вариантами механических приводов не привели к существенному устранению его недостатков. В перспективе для увеличения производительности и эффективности хлопкоуборочных машин необходимо перейти от фрикционного привода шпинделей к электрическому на основе многороторных двигателей, позволяющих органически объединить машину-двигагель и машину-орудие, исключив механические передачи. При этом основнымм достоинствами использования этих двигателей в качестве привода шпинделей барабана ХУМ является отсутствие трущихся частей, независимость частоты вращения шпинделей от вращения бсла-бана, возможность регулирования и получения оптимальной частоты вращения в рабочей зоне и зоне съема хлопка-сырца независимо друг от друга, улучшение энергетических и массогабаритных показателей.
Созданный первый вариант электрического привода шпинделей - многороторная асинхронная электромеханическая система цилиндрической конструкции, отвечая лс&м техническим требованиям, предъявляемым к данному приводу, име-ет следующие недостатки: низкие энергетические показатели, вызванные неполным охватом активной поверхности роторов, неравномерностью воздушного зазора ввиду разности диаметров статора и роторов, для выравнивания которого^ устанавливаются дополнительные магнитные вставки между/ роторами, что утяжеляет прлвод. Кроме того выполнение-на"
одном магнитопроводе встречно подключенных трехфазных обмоток для создания реверсивного режима работы роторов ведет к появлению добавочных потерь и тормозных усилий, локализованных на участках у краев обмоток. Поэтому разработка других конструктивных решений многороторной асинхронной электромеханической системы с повышенными технико-экономическими и энергетическими показателями является актуальной научно-технической задачей в создании высокопроизводительной хлопкоуборочной машины. Цель работы. Разработка электрифицированного привода шпинделей барабана хлопкоуборочной машины на основе предложенного многороторного торцевого асинхронного двигателя (МТАД) для повышения эффективности работы уборочного аппарата и разработка вопросов теории и методики расчета таки;: электроприводов.
Для,достижения этой цели необходимо решить следующие задачи: ... '''."\ ' .; ;;';'...-Ч,; ..'.
-изучить особенности существующих приводов шпинделей барабана хлопкоуборочного аппарата и обосновать необходимость создания электропривода на основе многороторного торцевого асинхронного двигателя;
-исслс ювать пути повышения технико-экономических показателей МТЛД и возможность использования в качестве привода шпинделей и одновременно барабана уборочного аппарата; ."
-изучить местные магнитные поля на концах активных
зон статора МТАД в электроприводе шпинделей, соответст
вующие зонам сбора и съема хлопка-сырца, и'рекомендовать
наиболее рациональное 'конструктивное оформление обмоток
МТАД в плане .выравнивания магнитного поля вдоль огра
ниченной обмоточной зоны; -
-разработать принципы электромагнитного расчета МТАД для
проектирования электропривода шпинделей и барабана ХУМ;
-разработать и исследовать в лабораторных условиях опыт
ный образец МТАД применительно к приводу шпинделей ХУМ.
Методы исследований. Для исследования динамических режи
мов работы электропривода шпинделей барабана х.попкоубо-
рочной машины выполнено математическое описание электро
магнитных процессов методом прозодимостэй зубцовых конту
ров с учетам особенностей консгоукции предлагаемого дви
гателя. При использовании известной математической мо
дели " разработаны универсальные методики, позволяющие ав
томатически формировать алгоритмы и программы расчета,
теоретически исследовать предлагаемый электропривод. Для
подтверждения основных теоретических положений работы
проведены экспериментальные исследования лабораторных ма
кетов и испытания опытного образца. ;
В диссертации выдвинуты и развиты следующие -положения, представленные на защиту:
обоснование возможности использования МТАД в качестве привода шпинделей и барабана уборочного аппарата хлопкоуборочной машины;
расчетная модель, учитывающая конструктивные особенности МТАД в приводе шпклделей и барабана ХУМ;
методика расчета динамических и статических характеристик МТАД в приводе шпинделей барабана хлопкоуборочной машины;
- методика электромагнитного ; асчета МТАД для привода
шпинделей и барабана хлопкоуборочной машины.
Новизна основных результатов диссертационной работы, полученная лично соискателем:
разработан новый вид электрического привода шпинделей барабана хлопкоуборочной машины на основе предложенного многороторного торцевого, асинхронного двигателя;
исследовано влияние типа, схем соединения, параметров обмотки статора на компенсация краевых .эффектов, вызван-ных входом-выходом дисков роторной системы в зоны сбора и съема хлопка-сырца; ; ..
исследовано влияние разрывов во вторичной цепи МТАД на его механические характеристики; '
проведен по полученным экспериментальным данным сравнительный анализ характеристик МТАД с различными вариантами ротора, сочлененного со шпинделем;
на основе результатов исследований доказана эффективность использования МТАД в качестве привода шпинделе.і и барабана хлопкоуборочной машины.
Практическая ценность результатов диссертационной
работы состоит в том, что использование МТАД в приводе
шпинделей и барабана ХУМ, исключая трущиеся части, в то
же время позволяет сократить время реверса при переходе
из рабочей зоны в зону съема и тем самым улучшить агро
технические показатели, повысить производительность и на
дежность ХУМ. Разработанная методика расчета МТАД, учиты
вающая особенности его конструкции, позволяет с большой
точностью определять рабочие характеристики электроприво
да уборочного аппарата. Знание диаграммы распределения
частот вращения ротора МТАД в реверсивном режиме работы
позволяет осуществить точную установку центра с Jmotok на
обеих половинах статора относительно центра рабочей зоны
и зоны съема уборочного аппарата. Предложенная методика
электромагнитного расчета может быть использована в инже
нерных расчетах и процессе проектирования МТАД для элек
тропривода шпинделей и барабана ХУМ. --- -"—
Реализация результатов исследований. Тематика исследова
ний и решаемых вопсосов настоящей диссертационной работы
выполнена по программе 2.3. ГНТП "Разработка научных основ и технических средств рационального . использования энергосберегающих технологий: Задание 2.3.2.2. "Разработка технических .средств для создания более совершенных электрических машин и электромеханических комплексов, повышения их. надежности в сельском хозяйстве." Результаты проведенных, исследований по Обоснованию основных параметров МТАД для обеспечения требуемых моментно-скоростных режимов работы электропривода шпинделей барабана ХУМ переданы для использования при разработке, перспективных хлопкоуборочных машин в АООТ БМКБ-"Агромаш". Аппробаиия работы^ Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены -уа международной научно-технической конференции по математическому моделированию и вычислительному эксперименту (г.Ташкент, 1994г.)', на научном коллоквиуме молодых ученых и аспирантов Республики Узбекистан, посвященного 600-летию Мирзо Улугбека, проведенного по инициативе ГКНТ (Ташкент,1994г.), на международной межвузовской конференции по теории и методам расчета нелинейных цепей и систем (Ташкент,1995г.), а также на объединенных семинарах лабораторий Института энергет -ки и автоматики, научно-технических .секциях ТИИИМСХ, ТГТУ,АООТ БМКБ «Агромаш».
Публикации. По теме диссертации опубликованы 13 работ, из них 3 статьи в Узбекском журнале «Проблемы информатики и энергетики», 1 статья в журнале «Хлопководство», 3 тезиса докладов на различных научно-технических конференциях.Получено 7 авторских свидетельств на изобретение. Структура к объем- диссертации. Диссертация содержит число страниц машинописного текста - і 19 ,рисунков - 6f , таблиц - 7 и состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы из 64 наименований и приложения.
