Введение к работе
Актуальность темы. В последние два десятилетия резко обост-илась транспортная проблема. Не случайно в большинстве развитых тран ведутся интенсивные поиски новых видов передвижения.
В СССР работы по создания транспорта на магнитном подвесе роводятся в соответствии с общесоюзной научно-технической прог-аммой 0.54.07, утверяденчой постановлением ГКНТ СССР Каї от .08.87 на XII пятилетку. В настоящее время работы включены в остав государственной научно-технической программы "Высокоско-остной экологически чистый наземный транспорт. Транспортное редство на магнитном подвесе".
В результате исследований, проводимых во ВНШПИгидротрубо-роводе, была предложена схема подвески в виде так называемой электромагнитной лыжи", которая представляет собой кинематичес-ую цепь из шарнирно соединенных между собой электромагнитов, че-ез механическую подвеску прикрепленных к корпусу вагона. Каждый лектромагнит при этом управляется своей системой автоматического егулирования и выполняет функции подвеса и боковой стабилизации стабилизации в поперечном направлении).
Для исследования динамики транспортной системы на электрона-нитном подвесе в целом и электромагнитной лыжи в частности необ-одима математическая модель электромагнита подвеса в составе лектромагнитной лыжи, вглвчаяцая в себя разработку методик опти-изагии электромагнита и ферромагнитного рельса, анализа обобщен-ых сил, развиваемых электромагнитом подвеса, и определения пара-етров математической модели электромагнита с учетом вихревых то-ов.
Большой вклад в разработку методов расчета стационарных и вазистационарных электромагнитных полей в электромеханических стройствах и их оптимального проектирования внесли советские ченые академик К.С.Демирчян, В.А.Ауза, В.Г.Горелов, В.П.Гринчен-ов, А.В.Иванов-Смоленский, М.А.Любчик, В.Д.Нагорский, А.Г.Ники-енко, Б.И.Рабинович, В.И.Серебряков, О.В.Тозони, В.Н.Шоффа и др., . также их зарубежные коллеги Г.Бон, П.Сильвестер, М.Чари, С.Яыа-ура и др. Существующие исследования касались лишь одиночных эле-тромагнитов подвеса. Однако, электромагнит подвеса в составе лектромагнитной лыжи находится в условиях, отличающихся от усло-ий одиночного электромагнита подвеса. Вопросам разработки мате-
- 4 -матической модели электромагнита подвеса в составе электромагнитной лыжи и посвящена настоящая раоота.
Целью работы является создание методики математического моделирования электромагнитов подвеса в составе электромагнитной лыжи. Результатом должны являться параметры математической модели, описываемой уравнениями динамики электромагнита подвеса, и рекомендапии по возможному улучшению этих параметров.
Для этого необходимо: раэраоотать методику проектирования электромагнита подвеса с минимальной массой при заданных подъемной и стабилизирующей силах, с учетом минимума расхода стали на ферромагнитный рельс; получить зависимости моментов, развиваемых электромагнитом подвеса в плоскостях крена, тангажа и рыскания, и их производных от соответствующих угловых перемещений; разработать методику расчета параметров математической модели электромагнита подвеса с учетом вихревых токов; разработать алгоритмы и программы, проверить адекватность математической модели; внедрить разработанные методики в практику.
Методы исследования. В настоящей работе использованы методы как математического, так и физического моделирования, причем в качестве математических моделей использовались точные численные и приолиженные аналитические модели. Экспериментальные исследования проводились на моделях и натурных образцах электромагнитов подвеса. При расчетах и обработке экспериментальных данных широко использовалась вычислительная техника.
Научная новизна. В диссертационной работе:
разработана методика оптимизационных расчетов электромагнитов подвеса и ферромагнитного рельса на основе декомпозиции задачи;
получено соотношение для определения максимально возможно{ производной стабилизирующей силы для электромагнита подвеса с заданными значениями ширины полюса и номинальной подъемной силы;
предложено использование электромагнитов с магнитопроводої равноиспользуемым по индукции (т.е. с примерным равенством индук' ции по поперечному сечению магнитопровода);
разработана методика расчета моментов и сил, развиваемых электромагнитом подвеса, в зависимости от угловых перемещений в плоскостях крена, тангажа и рыскания и скорости движения;
разработана методика расчета плоских квазистационарных электромагнитных полей с учетом конечной длины магнитопровода,
- 5 -та основе которой предложена методика определения коэффициентов математической модели электромагнита с учетом вихревых токов.
Практическая ценность. Разработанная математическая модель используется для анализа динамики электромагнитной лыжи при проектировании транспортной системы на электромагнитном подвесе во ЗНИШШгидротруОопровод. Созданы алгоритмы и программы для опреде-иения параметров модели. Даны рекомендации по улучшению массо-га-5аритных показателей системы электромагнитного подвеса. Предложен-яая трехуровневая иерархическая система математических моделей позволяет получать неооходимую точность расчетов. Программы, реализующие предлагаемые методы расчета, могут служить основой для автоматизации проектных работ.
Реализация результатов. Результаты прошли экспериментальную проверку на стенде Ии-1 на полигоне ВНИИПИгидротруоопровод в г.Ра-ієнскоє. Ряд результатов был использован в техническом проекте іервой очереди опытно-эксплуатационной пассажирской транспортной зистемы на электромагнитном подвесе на участке Ереван-АОовян.
Апробадия работы. Материалы исследований оосуждались на Зсесоюзной школе-семинаре по проблемам САПР /г.Истра, М.О., 1984 г./, на семинаре по прикладной математике и программированию /г.Рига, 1984 г./, на УІ Московской городской конференции молодых ученых и специалистов пп повышению надежности, экономичности и мощности энергетического, электротехнического и радиоэлектронного оборудования /г.Москва, 1985 г./, на Всесоюзной научно-технической конференции Спецтранс-tib" /г.Москва, 1985 г./, на семинаре "Физико-технические проолемы создания магнитных систем для электрофизических исследований и промышленной технологии" /г.Киев, 1986 г./, на конференции молодых ученых и специалистов ВНИИШгид-ротрубопровод /г.Москва, 19о7 г./.
Публикации. Основное содержание работы изложено в 7 печатных работах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и заключения. Работа содержит III страниц машинописного текста, 51 рисунок и список литературы из 117 наименований.
