Введение к работе
Актуальность темы. Современная тенденция развития машиностроения предусматривает дальнейшее повышение технического уровня машин, -увеличение их производительности, надежности, долговечности, снижение удельной металлоемкости. Успешное решение этой задачи связано о необходимостью всестороннего изучения условий эксплуатации машин, тщательного анализа их динамической нагруженнооти, дальнейшего совершенствования методов расчета.
Повышение производительности электроприводных каиин за . счет увеличения рабочих скоростей и сокращения времени переходных процессов приводит к ужесточению режимов работы и возрастанию динамической и общей нагруженнооти машин. В процессе работы электропривода имеет место тесная связь механических и электромагнитных колебательных явлений, оказывающая существенное влияние на надежность и долговечность привода в целом. Колебания статора и ротора асинхронных двигателей вследствие неуравновешенности вращающихся касс и действия сил одностороннего магнитного притяжения приводят к появлении значительных динамических нагрузок в опорах двигателя. Всесторонее изучение происходящих при этом колебательных процессов позволит более точно определить нагрузки, возникающие в элементах привода и в опорах асинхронного двигателя, и дать,рекомендации по их уменьшению. Поэтому разработка методики динамического расчета привода машин с асинхронными двигателями является весьма актуальной задачей, так как позволяет повысить качество машин путем выбора рациональных парамегров, снизить их металлоемкость и стоимость.
Цель работы - создание математических моделей приводных систем, состоящих из асинхронного двигателя, элементов привода и исполнительного механизма; аналитическое определение деформаций и усилий в элементах привода, в опорах статора и ротора асинхронных двигателей с учетом взаимовлияния механических и электромагнитных колебательных явлений; анализ влияния конструктивных параметров и режимов работы двигателя, приводного механизма на величину возникающих динамических нагрузок в приводной системе; разработка рекомендаций по выбору рациональных параметров элементов привода и опор асинхронных двигателей для повышения их надежности и долговечности.
- ч -
тов приводного механизма и асинхронных двигателей использованы расчетные схемы с конечным числом степеней свободы. Математические модели динамических процессов составлены на основании урав-нений Лагранжа второго рода с учетом динамической характеристики асинхронного двигателя и упруго-диссипативных свойств его опор. В работе использованы неявные численные методы решения систем жестких нелинейных дифференциальна уравнений.
Экспериментальные исследования проведены на специально разработанной и изготовленной установке с использованием современных измерительных средств и приборов. Результаты измерений обрабатывались методами математической статистики.
Научная новизна работы состоит в следующем:
предложен единый подход к анализу динамических нагрузок в элементах привода и в опорах асинхронных двигателей с учетом взаимовлияния механических и электромагнитных колебательных явлений ;
получены аналитические зависимости для определения величины воздушного зазора в асинхронных двигателях, позволяющие учесть взаимосвязь механической и электромагнитной подсистем в двигателе;
составлены математические модели силового взаимодействия двигателя с основанием и приводным механизмом для определения деформаций и усилий в опорах статора и ротора, в соединительных элементах приводной системы с учетом их упруго-диссипативных свойств;
разработана методика рационального выбора упругих элементов приводного механизма и опор асинхронного двигателя как целостной системы из условия минимальных динамических нагрузок;
разработаны рекомендации по выбору конструктивных параметров двигателя и приводного механизма для уменьшения возникающих динамических нагрузок и увеличения их надежности и долговечности.
Практическая ценность и реализация результатов. Полученные в работе математические модели и методы расчета позволяют повысить точности прочностных расчетов электроприводных машин, выбрать рациональные параметры привода и опор асинхронных двигателей, уменьшить их массу и стоимость. Составленные программы для определения деформаций и нагрузок в элементах машин облегчают выполнение расчетов в инженерной практике на ЭВМ.
Методика определения динамических нагрузок в элементах привода о учетом электромагнитных переходных процессов в асинхронном двигателе использована в ПКИ Конвейеростроения /г.Львов/ при разработке приводных механизмов крана-штабелера. Применение указанной методики дало возможность повысить долговечность, уменьшить металлоемкость и сократить сроки создания крана-штабелера, и в результате получить экономический эффект в сумме 2,6 тыс. руб. на один опытный образец крана-штабелера.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на У Всесоюзной научно-технической конференции "Динамические режимы работы электрических машин и электроприводов" /Каунас, 1988 г./; научно-технических конференциях /1985-1988 г.г./ и заседании кафедры "Детали машин" /1989 г./ Львовского ордена Ленина политехнического института имени Ленинского комсомола.
Публикации.По результатам выполненных исследований опубликовано 12 научных работ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, библио-рафического списка из 108 наименований и приложений. Основной текст изложен на 171 странице машинописи, содержит 48 рисунков и б таблиц. Обший объем работы составляет 199 страниц.
Автор выражает глубокую признательность доктору технических наук Чабану Василию Иосифовичу за оказанную помощь при математическом моделировании электромагнитных переходных процессов в асинхронных двигателях.
