Содержание к диссертации
Стр.
І. ВВЕДЕНИЕ 5
РАЗДЕЛ 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗВИТИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ЛИНЕЙНЫМИ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
2.1. Особенности исследования электроприводов
с линейными асинхронными двигателями 13
2.2. Краткий обзор работ в области исследования и
создания электроприводов транспортных систем
с линейными асинхронными двигателями -^4
-
Конструктивные решения приводных устройств транспортных систем с линейным асинхронным двигателем.. 41
-
Основные понятия и условные обозначения 44
-
Динамика тягового устройства тележки 46
РАЗДЕЛ 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАЛОМОЩНОГО НИЗКОСКОРОСТНОГО ЛИНЕЙНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ОДНОСТОРОННИМ ИНДУКТОРОМ
-
Математическая модель двигателя и ее расчет ^1
-
Результаты расчетов на ЭВМ тяговой (продольной) составляющей электромагнитной силы
-
Результаты расчета на ЭВМ нормальной составляющей электромагнитной силы ^4
Выводы 86
РАЗДЕЛ 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С ЛИНЕЙНЫМИ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ С СОСТАВНОЙ ВТОРИЧНОЙ ЧАСТЬЮ
-
Методы экспериментальных исследований 88
-
Экспериментальные исследования электромагнитных
сил линейных асинхронных двигателей при S = I .... ЮІ
4.3. Исследование закономерностей изменения фазных
значений напряжения и тока ЛАД в функции
частоты при поддержании неизменной силы
тяги в режиме работы двигателя "на упор" 121
Стр.
4.4. Исследование электромеханических и
динамических свойств привода каретки ДРМ 134
4.5. Результаты исследования процесса движения
низкоскоростной транспортной тележки с при
водным линейным асинхронным двигателем (с
неподвижным длинным индуктором при малых
значениях частоты)
158
4.6.Схема управления приводом каретки ДРМ
Выводы 164
РАЗДЕЛ 5. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА
С ЛИНЕЙНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕЛЕЖКИ
5.1. Теоретическое исследование магнитного поля
одностороннего индуктора разгрузочного
двигателя с обмоткой конечной длины 166
5.2* Теоретическое исследование вращающего
момента на единицу длины цилиндра,
находящегося в поле одностороннего
индуктора 1^4
-
Результаты расчета параметров разгрузочного устройства с линейным асинхронным двигателем .... 182
-
Экспериментальные исследования разгрузочного линейного асинхронного двигателя транспортной тележки 195
-
Методика измерений 197
-
Результаты измерений тяговых усилий, моментов, действующих на испытуемые цилиндры 200
Выводы 207
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 208
ЛИТЕРАТУРА 212
ПРИЛОЖЕНИЯ:
I. Описание изобретения к авторскому
свидетельству "Тяговое устройство
транспортной тележки" 34
Стр.
Описание изобретения к авторскому
свидетельству "Диагонально-резательная
машина для раскроя кордного полотна" 236
Описание изобретения к авторскому
свидетельству "Диагонально-резательная
машина для раскроя кордного полотна" 240
Описание изобретения к авторскому
свидетельству "Монорельсовое
транспортное средство" 245
Описание изобретения к авторскому
свидетельству "Конвейерная тележка" . 247
Пояснения, коэффициенты 250
Экспериментальный стенд привода каретки ДРМ.
Осциллограмма мгновенных значений тока,
напряжения, мощности приводного линейного
двигателя каретки 256
Осциллограммы электромеханических параметров привода низкоскоростной транспортной тележки ..257
Режущая каретка с приводным линейным
двигателем. Диагонально-резательная
машина ОпШ НИИШПа (г.Москва) 260
Акты овнедрении результатов
диссертационной работы 261
Акт испытаний ДРМ с ЛАД 270
Об участии во П Всесоюзной конференции
"Применение магнитной гидродинамики в
металлургии и литейном производстве"
(г.Киев, 29.09 * I.I0.I98I г.) 274
Введение к работе
В основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 и на период до 1990 года, утвержденных ХХУІ съездом КПСС, была отмечена необходимость повышения производительности и надежности выпускаемого оборудования, уровня механизации транспортных операций и погрузочно-разгрузочных работ. Важное место при выполнении этих задач отводится повышению энерговооруженности техники, широкому применению автоматизированного электропривода.
Одной из основных тенденций в развитии электропривода наряду с автоматизацией,как и в предшествующее время,является органическое объединение машины-двигателя и машины-орудия. Такое объединение позволяет отказаться от механической передачи, упрощает установку, делает ее более надежной.
Целый ряд производственных механизмов совершает рабочий процесс при возвратно-поступательных перемещениях. Для их привода от вращающих машин необходимо промежуточное звено, преобразующее вращательное движение в поступательное. Исследования показывают, что общая масса редуктора составляет до 120 кг на N « I кНм. Для смазки редуктора мощного электропривода требуется до 10 кг масла на N « I кНм. Такое положение постоянно стимулирует попытки создать простой и надежный привод поступательного движения.
На рис.1.1 представлены двигатели, способные преобразовывать подводимую энергию непосредственно в энергию линейного движения. Среди многочисленных разнообразных конструкций линейных электродвигателей наиболее простым и дешевым является асинхронный двигатель (ЛАД) с плоским индуктором.
Перспектива упрощения привода стимулировала создание ряда устройств, в которых подвижная часть линейного двигателя является либо частью рабочей машины, либо транспортируемым изделием.
СОЛЕНОИДНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
АСИНХРОННЫЙ ВИБРО ДВИГАТЕЛЬ
С ЭЛЕКТРОМАГНИТАМИ
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ С КОЛЕБАТЕЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
ПНЕВМОГиД
РДВЛИ-ЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ
ВИБРО-ДВИГА ТЕПЬ
АСИНХРОННЫЙ ВИБРО ДВИТЙТЕЛЬ С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ОТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ
ПНЕ6МОЭЛЕКТР0 ДВИГАТЕЛЬ
ДВИГАТЕЛИ
ПОСТОЯННОГО
Рис.1.1. Двигатели линейного движения
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ЛИНЕЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
С ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ
ДВИЖЕНИЕМ /ЛИНЕЙНЫЕ
ДВИГАТЕЛИ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Создание устройств с пониженной скоростью перемещения рабочего органа машины (порядка Vу« 0,5 м/с -г 3 м/с) при отсутствии промежуточных передач требует, в большинстве случаев, применения приводного линейного асинхронного двигателя с малой величиной полюсного деления (до % ~ 0,03 м), использования преобразователей частоты.
В целом ряде отраслей народного хозяйства как, например, на предприятиях шинной и химической промышленности, широко применяются диагонально-резательные машины (ДРМ) различных типов (ДРГ-72, ДРМ 0-45). В этих машинах передача усилия от приводного асинхронного двигателя (вращательного движения) с короткоеамкнутым ротором на режущую каретку, совершающую возвратно-поступательные перемещения, осуществляется с помощью промежуточного устройства, имеющего сложную кинематическую схему. Существующие ДРМ имеют невысокую производительность, недостаточную надежность. Применение линейного асинхронного двигателя в качестве элемента привода каретки ДРМ позволяет в значительной мере устранить отмеченные недостатки. Вместе с тем, необходимость получения больших ускорений при пуске и торможении привода усложняет проектирование этого двигателя, поскольку требует реализации высоких динамических возможностей привода при приемлемых энергетических показателях. Это может быть получено, например, путем уменьшения сопротивления магнитной цепи вторичной части ЛАД в пуско-тормозной зоне машины /""41, 71_/.
На Московском шинном заводе в технологической линии сборки автопокрышек используются транспортные тележки с индивидуальным асинхронным электроприводом, передвигающиеся по замкнутому контуру. Поскольку данный электропривод работает в пожароопасной среде, существующее решение - токоподвод через подвижный контакт, является крайне нежелательным.
Использование низкоскоростного (г^=* 0,5 м/с) линейного асин- хронного двигателя с неподвижными дискретно расположенными вдоль трассы модулями индуктора позволит повысить безопасность работы технологической линии сборки автопокрышек. Вместе с тем, замена двигателей (на ЛДЦ) связана с существенным снижением жесткости механической характеристики привода, что влечет за собой нарушение синхронности двигателей нагруженной и ненагруженной тележек. Решение этого вопроса путем усложнения системы управления нецелесообразно. Более простым представляется решение, обеспечивающее изменение механической характеристики двигателя, предложенное, например, в /"~69_7.
Для большинства транспортных систем требуется фиксация подвижной части на месте останова, что в существующих приводах выполняется с помощью индивидуальных, например, электромагнитных тормозных (фиксирующих) устройств. Использование нормальной составляющей электромагнитной силы ЛАД может позволить совместить в приводном линейном двигателе функции элементов тягового и тормозного устройств /~70_7,
В известных конструкциях конвейерных тележек, предназначенных для транспортировки электропроводных цилиндрических изделий, разгрузка осуществляется контактным методом (опрокидывание платформы, толкатель и др.). При этом разгрузочное устройство тележки имеет сложную кинематическую схему, что снижает надежность работы и усложняет возможность автоматизации транспортно-разгрузочных операций.
Упрощение конструкции и создание условий для автоматизации разгрузочных операций может быть достигнуто путем установки под платформой тележки многофазного плоского индуктора, выполняющего функции основного элемента бесконтактного разгрузочного устройства /"407.
Предложенные конструктивные решения тяговых устройств на базе линейных асинхронных двигателей позволяют решить широкий комплекс вопросов совершенствования ряда производственных механизмов (например» внутрицеховые транспортные системы) с использованием индивидуальных источников питания регулируемой частоты. Однако выбор линейных двигателей рассмотренных выше устройств требует всестороннего исследования электромеханических свойств приводов, что обусловлено следующими причинами.
Во-первых, необходимо решение вопросов выбора рациональных значений полюсного деления, частоты питающего напряжения, соотношения геометрических размеров высокоэлектропроводной накладки и ферромагнитного ярма вторичной части ЛДЦ, удовлетворяющих целевому назначению привода. В качестве критерия рационального проектирования ЛДЦ для рассматриваемых транспортных систем целесообразно положить условие обеспечения максимума тягового усилия на единицу активной поверхности индуктора (при минимальном токе двигателя).
Во-вторых, для проектирования разгрузочных устройств необходимо создание аппарата расчета электромагнитного момента, действующего на цилиндрическое изделие.
В-третьих, для оценки динамических свойств электропривода с ЛДЦ при пониженных значениях частоты - исследование влияния формы питающего напряжения, сопротивления магнитной цепи вторичной части на величину электромагнитной силы, развиваемой двигателем, а также соотношения напряжения и частоты, удовлетворяющих критерию проектирования линейного асинхронного двигателя.
Решение этих вопросов на уровне, удовлетворяющем требованиям практики создания ЛДЦ, может быть выполнено на базе основных положений электродинамики /55, 56 /.
Целью работы является повышение надежности и производительности транспортно-технологических установок промпредприятий (режущая каретка диагонально-резательной машины - ДРМ, тележечный конвейер линии сборки автопокрышек, самостопорящееся транспортное средство» саморазгружающаяся транспортная тележка) на основе использования линейного электропривода.
Основная идея работы заключается в создании низкоскоростного тягового устройства (на базе маломощного линейного двигателя) и бесконтактного разгрузочного устройства транспортной тележки за счет объединения - машины орудия и машины - двигателя.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
Провести анализ существующих конструктивных решений ЛДЦ и вопросов реализации электроприводов на основе линейных асинхронных двигателей применительно ряда внутрицеховых транспортных систем.
Рассмотреть возможные пути совершенствования низкоскоростных электроприводов внутрицехового транспорта за счет создания новых конструктивных решений тяговых устройств на основе ЛАД.
Создать и исследовать математическую модель низкоскоростного ЛДЦ ТУ с односторонним расположением индуктора и составной вторичной частью.
Разработать положения расчета вращающего момента» действующего нащилиндрические изделия, расположенные поперек индуктора линейного двигателя» являющегося частью разгрузочного устройства,
5» Провести экспериментальные исследования электромеханических свойств частотнорегулируемых электроприводов, созданных с применением разработанных теоретических положений.
6. Провести экспериментальные исследования тяговых свойств электроприводов транспортных систем.
В диссертационной работе на базе основных положений электродинамики разработаны методы расчета электромагнитных и электромеханических параметров предложенных моделей тяговых и разгрузочных устройств (ТУ и РУ) с ЛАД, способных реализовать заданную программу работы транспортно-технологических установок. Для получения рациональной конструкции тяговых и разгрузочных устройств было определено влияние параметров составных элементов ЛАД таких как, например, полюсное деление, частота тока, электропроводность, магнитная проницаемость и геометрические размеры на составляющие электромагнитного поля двигателя, электромагнитной силы и момента.
В результате анализа влияния особенностей конструкции плоской составной вторичной части ЛАД и частоты тока на механические характеристики и динамику низкоскоростного тягового устройства тележки был разработан способ регулирования и форсировки скорости и силы тяги линейного электропривода. Определена возможность управления линейным электроприводом каретки ДРМ, работающим в челночном режиме по схеме, выполненной на базе бесконтактного тиристорного пускателя.
Получены зависимости величины вращающего момента разгрузочного линейного двигателя от соотношения полюсного деления плоского индуктора и радиуса цилиндрической вторичной части, а также от частоты тока, необходимые для создания рациональной конструкции разгрузочного устройства.
Все теоретические и практические разработки по решению поставленных задач, приведенные в диссертационной работе, выполнялись автором самостоятельно под руководством лауреата Государственной премии СССР, доктора технических наук, профессора Жердева Ивана Тихоновича.
Экспериментальная часть работы выполнялась в лаборатории линейного электропривода кафедры электротермических установок и элек- трооборудования Днепропетровского металлургического института.
Результаты работы были внедрены при разработке и создании линейного электропривода режущей каретки ДРМ, работающей в условиях Московского опытного шинного завода, и проектировании линейного электропривода каретки ДРМ, предназначенного для работы в условиях Белоцерковского шинного завода.
Освоение и внедрение результатов работы на Московском опытном шинном заводе проводилось в творческом содружестве с коллективами НИИШПа (г.Москва) и НИИШИНМАШа (г.Ярославль).
