Активная комбинированная виброзащита амортизируемого объекта с электромагнитным гасителем колебаний Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Механизмы специальных систем

УДК 62.567.5:621.313.33

Р. Н. Хамитов

Омский государственный технический университет, Россия, Омск

АКТИВНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ВИБРОЗАЩИТА АМОРТИЗИРУЕМОГО ОБЪЕКТА С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ГАСИТЕЛЕМ КОЛЕБАНИЙ

Предложено виброзащитное устройство для крупногабаритных объектов с пониженной вибрацией при динамических нагрузках. Гаситель колебаний на базе электродвигателя рассматривается как электротехнический комплекс. Сформулированы задачи для развития данного направления виброзащиты.

Виброзащитные устройства (ВЗУ) крупногабаритных объектов содержат амортизаторы различных видов и демпферы (как правило, гидравлические) [1]. Амортизатор обычно является пневмоамортизатором (ПА) с воздушным демпфированием. Для устранения виброударопрово-димости в динамических режимах работы ВЗУ предлагается вместо гидродемпфера применить электромагнитный динамический гаситель колебаний на базе асинхронного электродвигателя (АД). В этом случае ВЗУ является комбинированным и содержит ПА, обеспечивающий статическую нагрузку (несущую способность) ВЗУ и динамический гаситель колебаний на базе АД, работающий только в динамических режимах. В такой конструкции динамический гаситель колебаний представляет собой электротехнический комплекс, предназначенный для преобразования механической энергии колебаний АО в тепловую энергию, рассеиваемую в окружающую среду, или в электрическую энергию, отдаваемую с помощью обратимых преобразователей в сеть (источник питания) АД.

Структура электромагнитного гасителя колебаний комбинированного виброзащитного устройства (ВЗУ) совпадает с общей структурой электротехнологических систем (рис. 1) [2]. В соответствие с [2], электротехнический комплекс (ЭТК) - подсистема электротехнологической системы, состоящая из преобразователя электрической энергии, электротехнологического устройства, преобразовательного устройства и устройства управления и регулирования, и предназначенная для реализации рабочих процессов рабочей машины в заданном технологическом процессе.

Рассмотрим пример совмещенной запатентованной конструкции ВЗУ (рис. 2). В состав ВЗУ входят (рис. 2, а) неуправляемый пневматический упругий элемент и управляемый динамический гаситель колебаний, состоящий из АД, барабана с тросом и блока управления. Блок управления обеспечивает работу АД в режимах сжатия и отбоя. Площадь петли а-в-б-г-а на упругодемпфи-рующей характеристике (рис. 2, б) отображает рассеянную энергию одного колебания АО ВЗУ.

Пневматический упругий элемент обеспечивает статическую нагрузку (несущую способность) ВЗУ при отсутствии внешних воздействий (Рст = Мg).

Рис. 1. Структура электротехнологических систем:

ИЭ - источник электрической энергии; ПЭ - преобразователь электрической энергии; ЭТУ - электротехнологическое устройство; ПУ - преобразовательное устройство;

РМ - рабочая машина; ТО - технологический объект;

УУР - устройство управления и регулирования;

ЭТК - электротехнологическая система

Для развития предлагаемого направления в виброзащите крупногабаритных объектов необходимо рассмотреть ряд задач, в том числе: задачу выбора АД по мощности (с учетом его работы только в тормозном режиме и одновременной работы пневмоамортизатора с демпфирующими свойствами); задачу синтеза конструктивных решений ВЗУ и выбора режима работы устройства управления, преобразователя частоты ВЗУ с АД, обеспечивающего максимальное преобразование энергии колебаний АО в тепловую энергию; задачу разработки и исследования совмещенной модели ВЗУ с АД при различных видах нестационарных воздействий.

Библиографический список

1. Гидропневматическая подвеска и ее упруго-демпфирующие характеристики / Б. Н. Фитилев, В. А. Комочков, В. М. Труханов, И. В. Соболевский // Справочник. Инженерный журнал. 2007. № 11. С. 62-64.

2. Ковалев, В. З. Идентификация параметров и характеристик математических моделей электротехнических устройств / В. З. Ковалев, А. Г. Щербаков, А. Ю. Ковалев ; Омский гос. техн. ун-т. Омск, 2005.

Решетневские Чтения

Рис. 2. Виброзащитное устройство:

а - конструкция: 1 - подвижная часть (обойма); 2 - неподвижная часть; 3 - резинокордная оболочка; 4 - пневматический упругий элемент; 5 - АД; 6 - барабан с тросом; 7 - трос; 8 - блок управления; б - упругодемпфирующая характеристика

R. N. Khamitov Omsk State Technical University, Russia, Omsk

ACTIVE COMBINED VIBRATION PROTECTION OF AMORTIZED OBJECT WITH ELECTROMAGNETIC FLUCTUATION ATTENUATOR

The vibration protection device for large-size objects with lowered vibration at dynamic loadings is proposed. Fluctuation attenuator based on the electric motor is considered as an electrotechnical complex. Problems to develop the given vibration protection are formulated.

© Хамитов Р. Н., 2009

УДК 62.567.5

Р. Н. Хамитов, Г. С. Аверьянов Омский государственный технический университет, Россия, Омск

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО КЛАПАНА ДЛЯ КРАТКОВРЕМЕННОЙ КОММУТАЦИИ ОБЪЕМОВ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО

ВИБРОЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА

На основе анализа демпфирования колебаний в пневматическом виброзащитном устройстве с позиции термодинамики необратимых процессов сформулированы условия для производства наибольшего уровня диссипации энергии колебаний амортизируемого объекта. Предложено и рассмотрено устройство, реализующее данные условия.

Использование пневматических амортизаторов (ПА) с резинокордными оболочками (РКО) в системах амортизации амортизируемых объектов (АО) стимулировало создание нового способа демпфирования колебаний, за счет введения активного управления упругодемпфирующими характеристиками ПА [1]. Анализ демпфирования колебаний в ПА с позиции термодинамики необратимых процессов показывает, что каждый объем ПА может рассматриваться как открытая система с точки зрения обмена массой и внутренней энергией с другим объемом. Такой обмен, в случае применения дроссельных устройств, происходит непрерывно, а в случае применения клапанных устройств - только в определенные промежутки времени периода колебаний АО.

Повышение эффективности диссипации энергии колебаний в ПА с активным управлением процессами массопереноса газа между объемами ПА может быть достигнуто соединением объемов ПА в моменты времени, соответствующие наибольшей разности термодинамических потенциалов газов, отнесенных к их абсолютным температурам. Разъединение объемов следует осуществлять в моменты установления равенства термодинамических потенциалов газов, также отнесенных к их абсолютным температурам. Тогда при этом будет получено наибольшее производство энтропии в ПА, т. е. наибольший уровень диссипации энергии колебаний АО.

Сформулированным требованиям наиболее полно удовлетворяет ПА с импульсным электро-