Введение к работе
Актуальность темы. Коллекторные электрические машины постоянного тока С.5ПТ), обладающие хорошими регулировочными свойствами, находят широкое применение в электроприводах многих промышленных установок и механизмов, бытовой технике. Более половини всех ши-рокорегулируекых электроприводов выпускаются на базе МПТ. Разрабатываются и совершенствуется не только машины предельной мощности, но и коллекторные МПТ малой и средней мощности. Наиболее массовыми являются ШГГ закрытого исполнения с диапазоном вращанцих моментов (1,6 * 20,0)Нм при мощностях до 5,5 кВт и высотах осей вращения (80 * 132)ш. Удельный вес этих машин в общем объеме заказа составляет (60 * дй)%, что дозволяет утверадать, что в традиционных отраслях „(например, станкостроении) позиции ШГГ упрочились. Постоянный рост требований, предъявляемых к электроприводам, стремление к оптимизации их характеристик в процессе интенсивной эксплуатации определили одну из причин, вызвавших необходимость разработки новой единой серии МПТ и специальных электрических машин. Второй, основополагающей причиной, определившей принципиальные решения при выборе новой конструкции ШГГ,является эффективность её реализации, т.е. производство.
Сложившаяся к середине 80- . годов в электромашиностроительной отрасли производственная система,уже не удовлетворяла требова-. ниям развивавшегося рынка. Стали очевидными противоречил между карастащей потребностью в регулируемых злектроцризодах, индивиду-алязацией яаказоз, интенсивностью использования основных Фондов, сроками прохождения изделий, методикой формирования необходимых «латериальЕых фондов, численностью работавдих, уровнем трудоемкости основных операций, эффективностью использования методов планирования я учета прохождения изделий. Без разрешения этих противоречий существующая производственная система яе могла быть признака эффективной.
Следует отметить, что в общем виде методы решения подобных задач известны. Необходимы разработка и использование перспективна средств комплексной автоматизации от планирования произзодст-за до управления технологическими процессами изготовления, контро-
ля в приемосцаточны і испытаний электрических нашив, т.е. внедрение гибкой производственной системы (ГНС). Однако на протяженна всего существования отечественного электромашиностроения до -стоянно нарастал разрыв между конструкцией Mill и технологией. В рамках сложившейся производственной системы увеличивались затраты на совершенствование традиционных технологий, построенных на ручном способе производства МЇЇТ и интуитивной прогнозировании при формировании необходимых материальных фондов. До 1988 года наиболее трудоемкие сборочные и обмоточно-изолировочные работы выполнялись исключительно вручную, при этом операции требовали высокой квалификации, а, следовательно, длительного срока обучения. В результате престижность трудоемких операций постоянно снижалась, тогда как средний возраст исполнителей в 1988 году достиг 50 лет. С другой стороны, независимое развитие конструкций Ш1Т и машин переменного тока существенно сдерживало возможность использования значительных достижений в технологии производства массовых серий асинхронных двигателей. При попытках повышения технического уровня МПТ с использованием традиционных подходов к конструктивным решениям трудоемкость росла быстрее, чем объем выпуска при значительных затратах времени (например, серия 2П - 12 лет). Кроме того, длительному существованию указанного противоречия способствовало неадекватное мировому уровне развитие вычислительной техники, элементной базы и средств автоматизации технологических процессов.
Таким образом, в условиях непрерывного роста требований, предъявляемых как к електроприводам, так и к принципам построения производственной системы, проблема повышения эффективности производства коллекторных ШТ малой и средней мощности актуальна и является основной задачей диссертационной работы. Работа выполнена в рамках отраслевой комплексной программы по созданию и внедрению ШТ серии 4П ка базе ВНИИэлектромашиностроения, ВНИИтехнологии электромашиностроения и НПО "Псковэлектромаш".
Цель работы и задачи исследования. Целью .настоящей работы является реализация принципа конструкторско - технологической преемственности ШТ малой и средней мощности и машин переменного тока в условиях научно-производственного объединения.
Для достижения поставленной цели, предусматривающей в равной степени и взаимоподчиненно повышение технического уровня'МДТ и полное приспособление к условиям машинных технологий, потребовалось решать комплекс теоретических, экспериментальных и инженерных задач, основными из которых являются:
I. Анализ и оценка эффективности использования неявнополюс-
ной конструкции МПТ с распределенными обмотками.
— 2. Разработка методики распета распределенной обмотки воз
буждения.
-
Разработка методики оптимизации расяределения компенсационной обмотки.
-
Разработка методики оценки коммутационной устойчивости МПТ с распределенннйи обмотками.
-
Разработка средств повышения коммутационной устойчивости МПТ. "
-
Исследование эффективности использования в конструкции МПТ новых конструкционных материалов.
?. Разработка и внедрение новых технологических модулей.
-
Реализация элементов ПТС'в условиях НПО.
-
Оценка достигнутого технического уровня и эффективности производства МПТ 4П в условиях комплексности технологий.
і 10. Обоснование конструкторско-технологической концепции перспективного развития МПТ.
Метода исследования. Теоретическую основу реализуемого принципа конструкгорско - технологической преомствекностп МПТ и машш переменного тока составляют:
-
Идентичность физических процессов, протекающих при электромеханических преобразованиях в МПТ и машинах переменного тока.
-
Принципы международной стандартизации, предписывавшие независимо от рода тока для заданной высоты оси вращения иметь строго регламентированные установочные и присоединительное размеры.
Научные результаты диссертационной работы получены с исполь-зованиам основных положений теории коммутации, теории,автоматического управления, технологии машиностроения и организации производства, проектирования электрических машин. Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований выполнялась с при. -влечением методов идентификации и сопоставительного анализа.
Научная новизна
Ї-. Обоснована возкогкость реализации принципа конструкторски - технологической проемствэннссти МПТ малой и средней мощности н машин переменного тока в условиях НПО "Псковалектромаи".
-
Разработана методика определения параметров распределенной обмотки возбуждения, с учетом распределения магнитного соля а воздушном зазоре, основанная на поэтапном сравнении заданного и расчетного значений индукции в зазоре в процесса графоаналитического расчета.
-
Предложена методика расчета компенсационной ойиотхи в
условиях распределения по полюсному делении, разработанная с целью оптимизации ее параметров.
-
Разработана методика оценки ксшутационой устойчивости МПТ 4П ъ условиях принятых конструктивных решений, основанная на результатах решения системы дифференциальных уравнений собственно коммутации, полученных в виде областей безыскровой работа, сопряженных с токами компенсационной обмотки ІЛІТ.
-
Разработана корректирувдая расчетная методика до изменению параметров обмотки якоря трехлазового микродвигателя- при отклонении диаметра наличного провода от требуемого.
Практическая ценность
-
С целью повышения технического уровня коллекторных ШИ и вффектавнооти производства разработана и внедрена в массе овое производство принципально новая конструкция ХШ единой серии 411, основанная на конструкторско - технологической преемственности с машинами переменного гока серии 4А.
-
Разработаны в внедрены в производство с включением в состав фрагментов ГШ ШИ 4П и микродвигателей следующие технологические модули:'
намоточный станок-полуавтомат ЯШД - 34ФЗ;
автоматизированный комплекс лзаеноссаточаых испытаний ШГГ 4П;
комплект оборудования автоматического выходного контроля электродвигателей магнитной записи (БШЗ).
-
Реализована замкнутая астатическая система стабилизации величины небалансной 3С , обеспечивающая точную и стабильную автоматическую настройку компенсационной обмотки на середину ОЕР ЬШТ в требуемом диапазоне регулирования частоты вращения.
-
Разработаны контактный и бесконтактный варианты датчиков характера коммутации, реализующие измерение величины небалансной ?ДС, характеризующей отклонение реального процесса коммутации от заданного.
-
Разработана и внедрена в производство МПТ с гладким якорем и Еозбуадением от постоянных, магнитов.
-
С целью повышения вэдекностд к долговечности тахогекера-торов предасгена контактная шра "графит АТГ - цетка ЭГ-8".
-
Впервые в отечественном электромашиностроении в ШО "Пскоа-злектромашп реализован фрагмент ГШ по изготовлению валов и яко-рой ШТ 4П, являющийся основой для создания универсального интегрированного производства полного цикла. ' *
-
Показана эффективность и конкурентоспособность реализа-
?
пин пришила преемственности конструкция а технологии МПТ 4П и
асинхронных машин серии 4А яо основным показателям технического
уровня. — - - -,- — -
9. Обоснованы основные позиции и направления по дальнейшему совершенствованию и развитии иеявнополюоннх НОТ закрытого исполнения.
Реализация работы. Основные научные положения, выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работа, внедрены в производство МПТ 4Д и специальных электрических машин на НПО "Псков-электромаш".
Апробация работы. Основные шлссшшя диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции по устройствам а системам автоматики (Красноярск, 1990), научно-прак-. тической конференции (Самара, 1990), научно-технических семинарах кафедра "Электромеханика в нетрадиционная энергетика" Самарского государственного технического университета, 1988-1993.
Публикашш. По основным результатам диссертационной работы опубликовано 19 печатных работ, получено 4 авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа соотоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть работы изложена на 165 страницах машинописного текста, иллюстрирована 52 рисунками и 15 таблицами. Список использованной литературы содержит 50 наименований на 7 страницах.
