CC BY
3
Рузил Ахнафович Сафиуллин Ruzil А. SafiuШn
Ильгиз Флюсович Янгиров Ilgiz F. Yangirov
кандидат физико-математических
доктор технических наук, доцент
наук, доцент кафедры технических дисциплин,
кафедры электромеханики, Уфимский государственный авиационный технический
Башкирский государственный
университет, филиал, Нефтекамск, Россия
университет,
Уфа, Россия
УДК 621.313.13
DOI: 10.17122/1999-5458-2021-17-3-4-49-62
КОНИЧЕСКИЙ СПИРАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ВИБРАЦИИ С УЛУЧШЕННЫМИ МЕТРОЛОГИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
Актуальность
В настоящее время для повышения интенсивности и эффективности технологических процессов извлечения исходного сырья и полуфабрикатов (гранулирования, сушки, растворения и выщелачивания, экстрагирования, адсорбционного разделения газов и т.д.) широко используется вибрация деталей различных машин. В других случаях, наоборот, необходимо устранить вредное влияние вибрации на производственные процессы для замедления перемещений узлов и механизмов, гашения колебаний различными способами (управляемые амортизационные системы, электромагнитные демпферы, виброзащита и др.). Для активного управления колебательными процессами, происходящими в данных машинах, используются непосредственно присоединенные к ним вибродатчики. Основным элементом различных вибродатчиков является чувствительный элемент, преобразующий механическое движение в электромагнитный сигнал, который позволяет в дальнейшем ее обрабатывать. В качестве чувствительных элементов электромеханических преобразователей вибродатчиков для измерения малых колебаний поверхностей объектов вибрации используются классические тензометрические, магнитоэлектрические, магнитострикционные, пьезоэлектрические и частотно-импульсные элементы. Проектирование и создание новых вибродатчиков с улучшенными метрологическими характеристиками являются актуальными задачами электротехники и электромеханики. В работе получены основные формулы и графики экспериментальных выходных данных метрологических характеристик новой конструкции вибродатчика.
Цель исследования
Исследовать метрологические характеристики новой конструкции конического спирального датчика вибрации.
Методы исследования
Для определения колебательных процессов используются методы теории электрических цепей, магнитные поля, методы математического анализа и теория электрических колебательных процессов в (биения, индукция и т.д.) сложенных контурах.
Результаты
Разработана новая конструкция конического спирального датчика вибрации и исследованы его метрологические характеристики.
Ключевые слова: вибрация, соленоид, биения, лайнер, резонанс
CONICAL SPIRAL VIBRATION SENSOR WITH IMPROVED METROLOGICAL CHARACTERISTICS
Relevance
Currently, vibration of parts of various machines is widely used to increase the intensity and efficiency of technological processes for extracting raw materials and semi-finished products (granulating, drying, dissolving and leaching, extracting, adsorption gas separation, etc.). In other cases, on the contrary, it is necessary to eliminate the harmful effect of vibration on production processes to slow down the movement of units and mechanisms, to damp vibrations in various ways (controlled shock absorption systems, electromagnetic dampers, vibration protection, etc.). For active control of oscillatory processes occurring in these machines, vibration sensors directly connected to them are used. The main element of various vibration sensors is a sensitive element that converts mechanical movement into an electromagnetic signal, which allows it to be further processed. As sensitive elements of electromechanical transducers of vibration sensors for measuring small vibrations of the surfaces of vibration objects, classical strain gauge, magnetoelectric, magnetostrictive, piezoelectric and frequency-pulse elements are used. The design and creation of new vibration sensors with improved metrological characteristics is an urgent task for electrical engineering and electromechanics. In this work, the basic formulas and graphs of the experimental output data of the metrological characteristics of the new design of the vibration sensor are obtained.
Aim of research
To investigate the metrological characteristics of a new design of a conical spiral vibration sensor.
Research methods
To determine the oscillatory processes, the methods of the theory of electrical circuits, magnetic fields, methods of mathematical analysis and the theory of electrical oscillatory processes in (beats, induction, etc.) folded circuits are used.
Results
A new design of a conical spiral vibration sensor has been developed and its metrological characteristics have been investigated.
Keywords: vibration, solenoid, beats, liner, resonance
Введение личных механических машин и электро-
Практически во всех отраслях народ- оборудования электроэнергетических ного хозяйства страны в системах управ- систем. Для повышения интенсивности и ления и автоматики широко эксплуатиру- эффективности технологических процес-ются электромеханические преобразова- сов производства (гранулирования, тели энергии (ЭМП). ЭМП используются сушки, растворения и выщелачивания, в качестве измерительных, преобразова- экстрагирования, адсорбционного разде-тельных и исполнительных элементов в ления газов и т.д.) в настоящее время системах управления и автоматики раз- активно используется вибрация. В дру-
50 -
Electrical and data processing facilities and systems. № 3-4, v. 17, 2021
гих, наоборот, необходимо устранить вредное влияние вибрации на производственные процессы различными способами (управляемые амортизационные системы, виброзащита и др.). Кроме того, вибрация может использоваться для получения информации о состоянии технических объектов (машин) и процессов, происходящих в них [1].
В системах управления вибрационными процессами широко используются вращающиеся ЭМП с механическими преобразователями в возвратно-поступательное движение (электроприводы). Однако в последнее время растет интерес к линейным ЭМП, в том числе возвратно-поступательного движения. В наши дни существуют различные типы ЭМП с различными чувствительными элементами [2-6]. Ряд особенностей электромеханических преобразователей возвратно-поступательного движения (краевые эффекты, движения с изменяющимся
ускорением) не позволяет применять непосредственно общую теорию вращающихся ЭМП для их анализа и синтеза. В данной работе исследуется вибрационный электромеханический преобразователь (ВЭМП) с помощью традиционных подходов общей теории электромеханического преобразования энергии. Разработка методов проектирования и создание их математических моделей является актуальной научно-технической проблемой электротехники и электромеханики [7-10].
Постановка задачи исследования
Для активного управления колебательными процессами, происходящими в различных машинах, используются непосредственно присоединенные к ним вибродатчики [10]. В качестве объекта исследования представим на рисунке 1 оригинальную конструкцию ВЭМП [2].
1 — коническая спиральная пружина; 2 — металлический лайнер; 3 — инерционный магнитопровод; 4 — ось магнитопровода; 5 — демпферная цилиндрическая пружина;
6 — блок статических конденсаторов
1 — conical spiral spring; 2 — metal liner; 3 — inertial magnetic circuit; 4 — axis of the magnetic circuit; 5 — damper cylindrical spring; 6 — block of static capacitors
Рисунок 1. Спиральный управляемый датчик вибрации
Figure 1. Spiral driven vibration sensor
- 51
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 3-4, т. 17, 2021
Исходный ВЭМП состоит из спиральной изолированной конической электропроводящей пружины (1), продетой на металлический лайнер (2) в виде конической трубки. Внутри магнитопровода находится инерционная масса (3), имеющая возможность перемещаться внутри лайнера по оси (4). Лайнер подкреплен цилиндрической пружиной (5), работающей на ограничение движения конического магнитопровода (ферромагнитного инерционного элемента). В электрическую цепь подключается последовательно блок статических конденсаторов (БСК) (6). Пружина подключена к управляемому источнику перемнного тока иУПР. Согласно поставленной цели задачи, необходимо исследовать метрологические характеристики данной ВЭМП.
Принцип работы ВЭМП
Принцип действия предлагаемого спирального ВЭМП основан на явлении резонанса между спиральным реактором (1), обладающим индуктивностью L, и
блоком статических конденсаторов (6) со связной электроемкостью С12. Источник переменного тока сжимает и растягивает пружину, тем самым инерционный элемент (3) будет двигаться вдоль оси, изменяя свою индуктивность. Вибрационная система настраивается на резонанс в электрическом контуре, обеспечивая переток реактивной мощности, и тем самым повышая еоъф электрической цепи [11-13].
На рисунке 2 представлена электрическая схема подключения ВЭМП к источнику питания.
Особенностью функционирования ВЭМП является настройка контуров на возбуждение электрического биения пружины (5) через разомкнутую часть магнитопровода (2), которое и фиксируется на выходесчетчика Rвьlх [12].
Целью работы является анализ процессов работы вибродатчика и на основе явления возникновения электрического биения получение необходимой информации.
4 2
ПИП — переменный источник питания с напряжением Uex (/); /?1( Д2 — резисторы; С1г С2 — электроемкости; LltL2 — индуктивности; С12 — БСК; 11вых — выходное напряжение
ПИП — alternating voltage source with UBX (t); Д1(й2 — resistors; Clt C2 — electrical capacity; L1( L2 — inductors; C12 — BSC; UeblX — output voltage
Рисунок 2. Электрическая схема подкиюченияВЭТШ
Figure 2. Electrical diagram of VEMT connection
52 -
Electrical and data processing facilities and systems. № 3-4, v. 17, 2021
Решение задачи
При решении и анализе теоретических исследований данной работы были использованы методы теории электрических цепей, магнитные поля, методы математического анализа и теория электрических колебательных процессов (биения, индукция и т.д.) в сложенных контурах [2, 12, 13].
Колебательные процессы, протекающие в отдельных частях сложных механических и электромеханических систем, взаимосвязаны между собой. Согласно рисунку 2 данный ВЭМП представляет собой вибропреобразовательное устройство, состоящее из двух электрических контуров со слабой емкостной связью, одинаковыми емкостями и индуктивно-стями. Аналогом данного процесса является колебательный процесс в механической системе, состоящей из двух математических маятников одинаковой длины, связанных пружиной с небольшим коэффициентом жесткости [12].
Для исследования метрологических характеристик ВЭМП представим ее электрическую схему замещения в виде, представленном на рисунке 3.
Математическая модель
Согласно схеме замещения (рисунок 3), в соответствии со вторым правилом Кирхгофа для левого и правого контуров замкнутой электрической цепи справедливы следующие соотношения для изменения токов [2, 7]:
ль . 01 + <31-<22 с с12
^ <21 , <21-<22
м
dt ~
= 0,
= 0.
(1) (2)
с с12
Поскольку h = dQ-i/dt и I2 = dQ2/dt, то получим дифференциальные уравнения изменения зарядов в виде
d2Qi ' dt2
d2Q2
= с +
Qi , Q2-Q1
С12
Q2-Q1
(3)
. ■ (4)
dt2 С С12
Неоднородные дифференциальные уравнения (3) и (4) можно упростить путем их сложения и вычитания. При этом получается выражение вида [4]: г Й2Ю1+02) <31-<Э2
dt2
(5)
d2(Qi~Q2)
- —d+^cet-eo. (6)
Результатом решения уравнений (5) и (6) являются выражения вида [2]:
Qi + Q2 = (Q10 + Q2o)cos(ù + t, (7)
с
+ Q,
Q-0
1 2
С
■Q,
Qi, /[ — заряды и токи в электрической цепи Qi, Ii — charges and currents in an electric circuit Рисунок 3. Схема замещения ВЭМП Figure 3. Equivalent circuit of VEMT
<?1 - & = Шю - <?20)С050) - г. (8) Здесь (}10, Кл и (¿20, Кл — заряды на правой и левой пластинах конденсаторов при
t = О, с. Угловая частота ш+ = рад/с,
соответствует угловой частоте свободных электрических колебаний в контуре, состоящем из емкости С и индуктивности
L. Угловая частота со~ = —(- + —)
1С чс с12/
немного превышает угловую частоту о>+.
Анализ полученных решений (7) и (8) показывает, как сумма + <2г, так и разность (¿1 — <?2 на емкостях С^ в левом и правом контурах изменяются со временем по закону косинуса с постоянными амплитудами + (?2о и <2ю - <32о соответственно. Сложение и вычитание решений (7) и (8) позволяют установить характер изменения во времени зарядов на емкостях С[, 1=1,2 в левом и правом контурах.
Окончательно для зарядов получим выражения вида [7]:
+ \(.(}10-(}20 )сО5(й)"0, (9)
(}г=\Ш1о + (}2о)со8{а)+Ь) +
+ ^(<?10-<?20)С05(Ш"0. (10)
Из формул (9) и (10) следует, что в случае равенства начальных зарядов и <?2о на емкостях в левом и правом электрических контурах будут протекать одинаково направленные токи 1-у, 12 с постоянными амплитудами ^ (@10 + @20) и угловой частотой ш+. При этом в обоих контурах на емкостях будут происходить синфазные колебания величины заряда (?. Если же заряды (?ю и С?2о в начальный момент времени одинаковы по величине, но имеют противоположные знаки, т.е (@10 = -(}20) то в левом и правом контурах происходят антифазные колебания величин зарядов (?! и 0_г, одинаковых по величине, но противоположных по знаку.
Как видно из вышесказанного, при синфазных и антифазных колебаниях амплитудные значения величин зарядов на емкостях С^ остаются постоянными. Такие колебания в теории электромагнетизма называются нормальными модами колебаний системы связанных осцилляторов [12].
Произвольный колебательный процесс в двух электрических контурах со слабой емкостной связью можно рассматривать как суперпозицию двух нормальных мод колебаний. Рассмотрим последнее утверждение применительно к случаю, когда в момент времени г = 0 с заряд на емкости С2 в правом контуре равен нулю, т. е. @20 = 0. Тогда колебания зарядов и на емкости Сх в левом и правом электрических контурах, являющиеся нормальными модами колебаний, будут описываться формулами
<?1 = ^ю [со5(со+0 + ссю(й)+0], (11)
<?2 = [С05(й>+0 - СО5(й)+0]. (12) Преобразуя правые части данных формул с помощью известных тригонометрических соотношений, получим окончательные выражения зависимости зарядов от времени
(2г= (?10 - )£ ■ + о-)^, (13)
<?2= Сю [«п £(<а+ - «"-)£ ■ + <и-)с], (14)
описывающие периодические колебательные процессы, протекающие с угловой частотой ш =~(.<о+ + о>~) и быстро изменяющейся во времени амплитудой. Такие переменные, быстроменяющиеся колебательные процессы называются биениями [12-14], их можно наглядно увидеть, подключив к данному электрическому контуру осциллограф. Кривые биений, согласно формулам (13) и (14), представлены на рисунке 4, а и Ь.
Возникновение биений в электрическом контуре ВЭМП можно объяснить следующим образом. Четная мода коле-
Рисунок 4. Осциллограммы выходного сигнала ВЭМП Figure 4. Oscillograms of the VEMT output signal
баний зарядов на емкостях С в левом и правом контурах соответствует синфазным колебаниям с угловой частотой ш+. Емкость С12 при этом незаряжена, и колебания зарядов и аналогичны свободным колебаниям зарядов на емкости в замкнутом электрическом контуре, состоящем из емкости С и индуктивности L. Нечетные моды колебаний зарядов и на емкостях Сг- в левом и правом контурах происходят с угловой частотой и>~. Поскольку угловая частота и>~ несколько больше угловой частоты ш+, то антифазные колебания происходят с несколько большей частотой. Это объясняется тем, что при антифазных колебаниях емкость С12 оказывается заряженной.
Наложение четной и нечетной мод электромагнитных колебаний есть фактическое наложение колебаний с близкими угловыми частотами, результатом которых и являются биения [15].
В данном случае в силу того, что в начальный момент времени ь = О, с, емкость С2 в правом контуре незаряжена, синфазные и антифазные колебания происходят со сдвигом по фазе, равным -. Вследствие этого в тот момент времени, когда заряд на емкости С1 в левом контуре равен нулю, соответствующий заряд на емкости С2 в правом контуре максимален, и наоборот (см. рисунок 2).
С энергетической точки зрения колебательный процесс в двух электрических контурах, связанных слабой емкостной
связью, при условии, что в момент времени t = О, с, заряд на емкости С2 в правом контуре равен нулю, протекает следующим образом. Первоначально вся электрическая энергия сосредоточена в левом контуре. В процессе колебаний происходит перекачка энергии из левого контура через связанную емкость С12 в правый контур. После того как процесс перекачки энергии завершается, начинается обратный процесс и т.д.
Период обмена энергией между левым и правым контурами определяется формулой [12, 15]
-йТ)-Собм (15)
Откуда можно получить выражение для времени обмена энергией
¿ОБМ = (ш+21-)- (16)
Угловая частота обменного процесса, равная угловой частоте биений, будет равна
(17)
27Г
— ,л
&>обм — :— — ш —о) .
гОБМ
Описанная выше теория используется для математического описания колебательных процессов в случае слабой емкостной связи между электрическими контурами ВЭМП. Окончательно для частоты обменного процесса получим
выражение [12]:
_ с< с;
¿Ообм —- I-—-
С12 ^ ¿¡С; С12
Из последней формулы следует, что частотой обменного процесса, т.е. угло-
вой частотой биения в системе, состоящей из двух электрических контуров, связанных слабой емкостной связью, и угловой частотой свободных колебаний в контуре, состоящем из емкости С и индуктивности L, существует простая связь. Таким образом, изменяя величины L, С и С12 можно изучать процесс обмена энергией между двумя электрическими контурами, связанными слабой емкостной связью, добиваясь минимального значения ^обм = ю биений, что является важной практической задачей в приборостроении.
Поскольку система двух связанных контуров имеет две нормальные частоты, то при подключении внешней ЭДС она должна иметь две резонансные частоты. Резонанс наступает, когда частота внешней ЭДС будет близка к нормальной частоте системы. Подключаем последовательно к левому контуру ПИП — генератор переменного тока (см. рисунок 2), и, используя второе правило Кирхгофа, получим выражения для двух резонансных частот
^РЕЗД = ^о = ^РЕЗ.г = + (18)
Если сравнить (18) для резонансных частот с выражениями для ш+ и нормальных частот, то можно сделать важный вывод: резонансные частоты совпадают с нормальными частотами системы. При этом для двух одинаковых контуров с емкостной связью первая резонансная частота совпадает не Только с первой нормальной, но и с собственной частотой одиночного колебательного контура ш0.
Наряду с емкостной связью в электрической цепи ВЭМП возможна индуктивная связь контуров посредством общего магнитного потока. В этом случае, с учетом материальных физических характеристик конической спиральной пружины, можно написать уравнение ее движения в виде [16]:
х + 2aöx'+ (ûqX =
V. draw drnw '
(19)
+ (I + 2 £ £ КМю,п)> где х — смещения, м;
¡л, § — коэффициенты трения и демпфирования;
и(1) — скорость колебаний пружины, м/с; г0м, — радиусы сжатой и растянутой спирали, м;
w — число витков; 1т — амплитуда силы тока; Low — индуктивность спирали, Гн; М00м, — электромеханический момент спирали, Нм [2].
Решение данного уравнения для упругих колебаний находится как
Ф) = ^2-^-Н-со5(2М + <р2), (20)
Мпр Ш0 4(2 4 7
здесь приведенная масса системы равна Мпр= 47Г2М1£=1/^(а) + (а), (21)
где = 1г — относительный радиус; Т?! — радиус первого витка, м; 10 = (о0Л[рк • — витковый коэффициент [5];
а = ¿оУи>; Щм — масса w-го витка, кг;
(2 = 7(1 - V) + 16Я2<72; И = — — относительная степень успо-
ш0
коения (демпфирования);
М — физическая масса спирали, кг; N — число витков;
к = (1 — ц2)/Е — приведенный модуль упругости [16].
Решая неоднородное дифференциальное уравнение второго порядка (19), получим формулу для расчета собственной частоты чувствительного элемента упругой системы ВЭМП [12, 16]
(22)
У Cl hb В
Що = =
0 мп
27Г2Д1к С
Здесь введены обозначения:
П _yN Г/ . Ма)+АМ0(а) 1-м2 f , лЛ V - 2^=1 ['о уш
С = Ап2М /м? (°0 + ^/¿(«Х
где 1о(а),кШМ0(а),Ъ(Р) — функции Бесселя первого и второго рода;
/0До
При этом приведенная жесткость упругой системы ВЭМП будет равна
= (23)
где Ь Ь — размеры поперечного сечения пружины;
Д0 — наружный радиус конической спирали.
Тогда величина контролируемого ускорения будет иметь вид:
4 и
АВЫХ=<72 ■ ^(1) -у ■ COS(2í^)t + (Ро),
где ю — частота возмущения;
<7 = о)/о) о — относительная частота. Исходя из закона Био-Савара — Лапласа определяем взаимосвязь силы тока (I, А) и магнитной индукции (В, Тл)
_ ljUpflo
ш ~ 2 VP '
р = 2 Го3^ + (Е + м0^)2. Окончательно, выходная метрологическая характеристика ВЭМП примет вид:
lW>
(24)
где значения постоянной Ам> материальной физической величины для спиральной пружины круглого (1 образец) и прямоугольного (2 образец) сечений рассчитываются и уточняются из эксперимента [14-16].
Экспериментальная часть
На рисунке 5, а, Ь приведены огибающие (сплошные линии) экспериментальных осциллограмм производных тока для двух образцов исполнения материальных параметров спиральных ВЭМП, работающих на емкостную нагрузку. Производная тока выбрана как величина, характеризующая процессы в ПИП, и как часто измеряемая величина в подобных экспериментах. Производные тока и времени представлены на рисунке 5 в безразмерном виде.
Оба варианта исполнения ВЭМП имеют одинаковую конструкцию и геометрические параметры соленоида. Оба варианта ВЭМП содержат соленоид диаметром 90 мм и имеют по 9 витков изолированного провода. Варианты исполнения электрической цепи различались между собой только толщиной изоляции провода
а) 0
— экспериментальная кривая;--расчетная кривая
— experimental curve;--calculation curve
Рисунок 5. Зависимость амплитуды производной тока от времени для ВЭМП первого и второго образцов исполнения
Figure 5. Dependence of the amplitude of the current derivative on time for the VEMT of the first and second samples of execution
соленоида и начальным напряжением конденсатора. Фторопластовая изоляция в ВЭМП первого варианта (рисунок 5, а) пробивалась в среднем при импульсном (время действия порядка микросекунды) напряжении 3,5-103 В. Фторопластовая изоляция второго варианта ВЭМП (рисунок 4, Ь) пробивалась при импульсном напряжении 28-103 В. В начальный момент времени (г = 0, с) конденсатор ВЭМП первого варианта был заряжен до напряжения 16-103 В, а конденсатор второго варианта — до напряжения 30-103 В. На тех же рисунках приведены огибающие (пунктирные линии) зависимости производной тока от времени, рассчитанные по формулам (20)-(24).
Из сравнения расчетных и экспериментальных данных огибающих видно, что предложенная математическая модель качественно интерпретирует вибрационный процесс при эксплуатации реального ВЭМП. Отличие экспериментальных огибающих осциллограмм производной тока от расчетных (см. рисунок 5, а, Ъ) на
конечных участках кривых может быть объяснено наличием массивного фланца, к которому крепятся лайнер и соленоид. Наличие близко расположенного фланца способно исказить картину замыкания последних витков соленоида [11, 16].
На рисунке 6 представлены кривые выходного электрического сигнала ВЭМП от частоты входного воздействия при различных степенях успокоения В в относительных единицах измерения. Коэффициент демпфирования есть безразмерная величина, описывающая затухание колебаний в электромеханической системе со временем после возмущения.
Кривые рисунка 6 при различных значениях В показывают, что с уменьшением степени успокоения В возрастает крутизна преобразовательной характеристики ВЭМП-датчика со спиральным чувствительным элементом, а при В^0 она максимальна.
На рисунке 7 представлены преобразовательные кривые ВЭМП для двух образцов материалов спиралей.
o.e.
Uw(l)*g
о.е.
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
D — коэффициент демпфирования D — damping coefficient Рисунок 6. Выходной сигнал ВЭМП Figure 6. VEMT output signal
i С
8 7
а" ,о.е. f
■л '
5 i
j
fl i i 1 Ы
Л! V A
л In I f
Y' v t
г/ /
/
0
q/^o.e.
— экспериментальная кривая;--расчетная кривая
— experimental curve;--calculation curve
Рисунок 7. Преобразовательные характеристики ВЭМП
Figure 7. Conversion characteristics of VEMT
Как видно из рисунка 7, преобразова- характеристику, а также рассчитывать
ВЭМП как систему взаимосвязанных элементов в автоматических системах управления.
тельные функции ВЭМП могут отличаться от расчетных на 4 %, что необходимо учитывать при проектировании и тестировании информационно-измерительных систем, используемых для исследований и контроля объектов, подвергнутых вибрации [17-20].
При этом следует отметить, что использование математической модели, аналогичной рассмотренной в настоящей статье, но не учитывающей наличие электрической изоляции проводов, дает огибающие производной тока, имеющие не более одного экстремума, что противоречит наблюдаемым в экспериментах картинам. Эта особенность модели, не учитывающая наличие изоляции проводов соленоида, не может быть скомпенсирована введением эмпирических дополнительных коэффициентов [19, 20].
Полученные соотношения дают возможность провести анализ влияния всех параметров ВЭМП по отдельности и в их взаимосвязи на его преобразовательную
Выводы
1. Разработана оригинальная конструкция ВЭМП с высокой чувствительностью, крутизной преобразовательной характеристики и с возможностью его регулирования.
2. Создана математическая модель данной конструкции, которая на основе принципиально новых концептуальных подходов позволяет вывести аналитические зависимости, в соответствии с которыми, корректируя определенные параметры ВЭМП, можно получить максимальные значения частот биений, соответствующих избирательности ВЭМП.
3. Данная разработка является оригинальной и может найти свое применение в приборостроении и машиностроении благодаря своим специфическим метрологическим характеристикам.
Список источников
1. Алейников А.Ф., Гридчин В.А., Цапенко М.П. Датчики. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. 176 с.
2. Янгиров И.Ф. Датчик перемещений и ускорений // Изобретатели машиностроению. 2002. № 1. С. 1-8.
3. Жданов А.С. Влияние поперечной чувствительности пьезоакселерометров на точность измерения вибрации // Приборы. 2017. № 4 (202). С. 1-6.
4. Каримли Т. И. Двухканальный пьезоэлектрический датчик вибрации и линейного ускорения // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. 2016. № 1(52). С. 69-74.
5. Девятисильный А.С. Измерение линейных ускорений с использованием оптического излучения // Измерительная техника. 2004. № 10. С. 31-32.
6. Сафиуллин Р. А., Галеев Р.Ф., Муха-метзянов И.А. Инженерный расчёт характеристик электромеханического преобразователя с композитным вторичным элементом // Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов: матер. IX Междунар. науч.-техн. конф. Благовещенск: РИО АмГУ, 2019. С. 71-76.
7. Terlecka G., Vilumsone A., Blums J., Gornevs I. The Structure of the Electromechanical Converter and Its Integration in Apparel // Scientific Journal of Riga Technical University. 2011. Vol. 6. Р. 123-128.
8. Сафиуллин Р.А. Численный расчёт характеристик композитного электромеханического датчика вибраций // Техника и технология: новые перспективы развития: матер. XXIII Междунар. науч.-практ. конф. М.: Изд-во «Спутник+», 2016. С. 23-31.
9. Сафиуллин Р.А., Янгиров И.Ф., Максудов Д.В. Методика инженерного расчёта электропружинного привода // Электротехнические комплексы и системы: матер. Всеросс. науч.-практ. конф., посвящённой 110-летию А.М. Бамдаса. Уфа: РИК УГАТУ, 2015. С. 278-284.
10. Safiullin R.A. Vibration Diagnostics of Induction Motors // Proceedings of 2021 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (IC0ECS2021),
Ша State Aviation Technical University, Ufa, Russia, November 16-18, 2021. 2021. P. 228-232.
11. Третьяков Д.В. Влияние изоляции проводов спирального магнитокумуля-тивного генератора на его функционирование // Электричество. 2001. № 6. С. 49-55.
12. Бычков Ю.А. Справочник по основам теоретической электротехники: учеб. пособие. СПб.: Изд-во «Лань», 2012. 368 с.
13. Исмагилов Ф.Р., Янгиров И.Ф., Сафиуллин Р.А., Максудов Д.В. Пружинный преобразователь линейных ускорений // Технология машиностроения. 2021. № 1. С. 43-48.
14. Safiullin R.A., Yangirov I.F. Tachogenerator for Processing Signals and Data from Electrical Machine // 2nd International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE 2020), National Research University «Moscow Power Engineering Institute». Moscow, Russia, March 12-14, 2020. 2020. P. 1-5.
15. Демирчян K.C. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов: В 3 т. 4-е изд. СПб.: Питер, 2003. Т. 1. 463 с.
16. Сафиуллин Р.А., Янгиров И.Ф., Мухаметшин А.В. Модель спирального электромеханического преобразователя с учетом основных механических и электрических параметров // Технология машиностроения. 2020. № 11. С. 64-67.
17. Bolyukh V.F., Luchuk V.F., Rasso-kha M.A. e.a. High-Efficiency Impact Electromechanical Converter. Russian Electrical Engineering. 2011. No. 82. P. 104.
18. Cheng Y., Cui S., Song L., Chan C.C. The Study of the Operation Modes and Control Strategies of an Advanced Electromechanical Converter for Automobiles // IEEE Transactions on Magnetics. Jan. 2007. Vol. 43. No. 1. Р. 430-433.
19. Kuimov D., Minkin M. The Electromechanical Converter in the Systems of Desulfurisation of Crude Oil // MATEC Web of Conferences. EDP Sciences. 2017. Vol. 132. Р. 3-16.
20. Kulah H., Chae J., Yazdi N., Naja-fi K.A Multi-Step Electromechanical
Converter for Micro-Capacitive Accele-rometers // IEEE International Solid-State Circuits Conference, 2003. Digest of Technical Papers. ISSCC. 2013. Vol. 1. P. 202-488.
References
1. Aleinikov A.F., Gridchin V.A., Tsapenko M.P. Datchiki [Sensors]. Novosibirsk, Izd-vo NGTU, 2011. 176 p. [in Russian].
2. Yangirov I.F. Datchik peremeshchenii i uskorenii [Displacement and Acceleration Sensor]. Izobretateli mashinostroeniyu — Inventors for Mechanical Engineering, 2002, No. 1, pp. 1-8. [in Russian].
3. Zhdanov A.S. Vliyanie poperechnoi chuvstvitel'nosti p'ezoakselerometrov na tochnost' izmereniya vibratsii [Influence of Lateral Sensitivity of Piezoaccelerometers on Vibration Measurement Accuracy]. Pribory — Pribory, 2017, No. 4 (202), pp. 1-6. [in Russian].
4. Karimli T.I. Dvukhkanal'nyi p'ezoelektricheskii datchik vibratsii i lineinogo uskoreniya [Two-Channel Piezoelectric Vibration and Linear Acceleration Sensor]. Progressivnye tekhnologii i sistemy mashinostroeniya — Progressive Technologies and Systems of Mechanical Engineering,, 2016, No. 1 (52), pp. 69-74. [in Russian].
5. Devyatisil'nyi A.S. Izmerenie linei-nykh uskorenii s ispol'zovaniem optiches-kogo izlucheniya [Measurement of Linear Accelerations Using Optical Radiation]. Izmeritel'naya tekhnika—Measuring Equipment, 2004, No. 10, pp. 31-32. [in Russian].
6. Safiullin R.A., Galeev R.F., Mukha-metzyanov I.A. Inzhenernyi raschet kharak-teristik elektromekhanicheskogo preobra-zovatelya s kompozitnym vtorichnym elementom [Engineering Calculation of the Characteristics of an Electromechanical Converter with a Composite Secondary Element]. Materialy IX mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii «Energetika: upravlenie, kachestvo i effektivnost' ispol'zovaniya energoresursov» [Proceedings of the IX International Scientific and Technical Conference «Energetika: Management, Quality and Efficiency of
Energy Resources Use»]. Blagoveshchensk, RIO AmGU, 2019, pp. 71-76. [in Russian].
7. Terlecka G., Vilumsone A., Blums J., Gornevs I. The Structure of the Electromechanical Converter and Its Integration in Apparel. Scientific Journal of Riga Technical University, 2011, Vol. 6, pp. 123-128.
8. Safiullin R.A. Chislennyi raschet kharakteristik kompozitnogo elektrome-khanicheskogo datchika vibratsii [Numerical Calculation of the Characteristics of a Composite Electromechanical Vibration Sensor]. XXIIIMezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya «Tekhnika i tekhnologiya: novye perspektivy razvitiya» [XXIII International Scientific and Practical Conference «Engineering and Technology: New Prospects for Development»]. Moscow: Sputnik+ Publ., 2016, pp. 23-31. [in Russian].
9. Safiullin R.A., Yangirov I.F., Maksudov D.V. Metodika inzhenernogo rascheta elektropruzhinnogo privoda [Technique for Engineering Calculation of an Electric Spring Drive]. Materialy Vseros-siiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii «Elektrotekhnicheskie kompleksy i sistemy», posvyashchennoi 110-letiyu A.M. Bamdasa [Materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference «Electrotechnical Complexes and Systems» Dedicated to the 110th Anniversary of A.M. Bamdas]. Ufa, RIK UGATU, 2015, pp. 278-284. [in Russian].
10. Safiullin R.A. Vibration Diagnostics of Induction Motors. Proceedings of 2021 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (IC0ECS2021), Ufa State Aviation Technical University, Ufa, Russia, November 16-18, 2021. 2021, pp. 228-232.
11. Tret'yakov D.V. Vliyanie izolyatsii provodov spiral'nogo magnitoku-mulyativnogo generatora na ego funktsio-nirovanie [Influence of Wire Insulation of a Spiral Magneto-Cumulative Generator on its Functioning]. Elektrichestvo — Electricity, 2001, No. 6, pp. 49-55. [in Russian].
12. Bychkov Yu.A. Spravochnik po osnovam teoreticheskoi elektrotekhniki: uchebnoe posobie [Handbook on the Basics
of Theoretical Electrical Engineering: A Tutorial]. Saint-Petersburg, Lan Publ., 2012. 368 p. [in Russian].
13. Ismagilov F.R., Yangirov I.F., Safiullin R.A., Maksudov D.V. Pruzhinnyi preobrazovatel' lineinykh uskorenii [Spring Linear Acceleration Converter]. Tekhno-logiya mashinostroeniya — Mechanical Engineering Technology, 2021, No. 1, pp. 43-48. [in Russian].
14. Safiullin R.A., Yangirov I.F. Tachogenerator for Processing Signals and Data from Electrical Machine. 2nd International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE 2020), National Research University «Moscow Power Engineering Institute», Moscow, Russia, March 12-14, 2020. 2020, pp. 1-5.
15. Demirchyan K.C. Teoreticheskie osnovy elektrotekhniki: uchebnik dlya vuzov: V 3 t. [Theoretical Foundations of Electrical Engineering: Textbook for Universities: In 3 Vol.]. 4-e izd. Saint-Petersburg, Piter Publ., 2003. Vol. 1. 463 p. [in Russian].
16. Safiullin R.A., Yangirov I.F., Mukha-metshin A.V. Model' spiral'nogo elektro-mekhanicheskogo preobrazovatelya s uchetom osnovnykh mekhanicheskikh i elektricheskikh parametrov [Model of a
Spiral Electromechanical Converter Taking into Account the Main Mechanical and Electrical Parameters]. Tekhnologiya mashinostroeniya — Mechanical Engineering Technology, 2020, No. 11, pp. 64-67. [in Russian].
17. Bolyukh VF., Luchuk V.F., Rasso-kha M.A. e.a. High-Efficiency Impact Electromechanical Converter. Russian Electrical Engineering, 2011, No. 82, pp. 104.
18. Cheng Y., Cui S., Song L., Chan C.C. The Study of the Operation Modes and Control Strategies of an Advanced Electromechanical Converter for Automobiles. IEEE Transactions on Magnetics, Jan. 2007, Vol. 43, No. 1, pp. 430-433.
19. Kuimov D., Minkin M. The Electromechanical Converter in the Systems of Desulfurisation of Crude Oil. MATEC Web of Conferences. EDP Sciences, 2017, Vol. 132, pp. 3-16.
20. Kulah H., Chae J., Yazdi N., Naja-fi K.A Multi-Step Electromechanical Converter for Micro-Capacitive Accele-rometers. IEEE International Solid-State Circuits Conference, 2003. Digest of Technical Papers. ISSCC, 2013, Vol. 1, pp. 202-488.
