CC BY
22Механика специальных систем
уплотнений подвижных соединений механических систем : монография. М. : Изд-во ИАП РАН, 2003. 156 с.
4. Патент СССР 585321, Стенд для испытания гидроцилиндров / Егоров А. А., Суворов В. К. (Приоритет 02.03.1976).
5. Патент РФ 2168074 Стенд для ресурсных испытаний гидроцилиндров / Трофимов А. А., Кобзов Д. Ю., Тарасов В. А., Головатюк В. В. (Приоритет от 04.06.1999).
6. Патент РФ 2498119 Стенд для ресурсных испытаний гидроцилиндров / Трофимов А. А., Кобзов Д. Ю., Жмуров В., Кулаков А. Ю. (Приоритет от 10.01.2012).
References
1. Eresko S. P. Control system of reliability of consolidations of mobile connections of hydrounits of construction cars / Pages of S. P. Eresko : Dis. ... dr. sci. tech.: 05.02.02: Krasnoyarsk, 2003. 425 p.
2. Kobzov D. Yu., Eresko S. P., Trofimov A. A., Kulakov A. Yu., Zhmurov V. V. Hydraulic cylinders of road and construction cars. Part 5. Technical diagnostics:
monograph / Bratsk. the state. un-t. Bratsk, 2011. 119 p.: silt. Bibliogr. 130 naim. Russian - Depp. in VINITI, 21.07.2011, No. 360-B2011 / the Bibliographic index of VINITI "Deposited scientific works" No. 9, 2011.
3. Eresko S. P. Mathematical modeling, automation of design and designing of consolidations of mobile connections of mechanical systems : monograph. Pages of S. P. Eresko. M. : IAP PAH,2003 publishing house. 156 p.
4. Patent USSR 585321. Stand for test of hydraulic cylinders / Egorov A. A., Suvorov V. K. (Priority 02.03. 1976).
5. Patent Russian Federation 2168074 Stand for resource tests of hydraulic cylinders / Trofimov A. A., Kobzov D. Yu., Tarasov V. A., Golovatyuk V. V. (Priority of 04.06.1999).
6. Patent Russian Federation 2498119 Stand for resource tests of hydraulic cylinders / Trofimov A. A., Kobzov D. Yu., Zhmurov V. V., Kulakov A. Yu. (Priority of 10.01.2012).
© Трофимов А. А., Жмуров В. В., 2014
УДК 621.313.13.1
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОТЫ УДАРНОГО УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ЛИНЕЙНОГО ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ПРИВОДА*
А. А. Фадеев, И. Я. Шестаков, Т. Т. Ереско
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Представлена математическая модель, которая позволяет оценить степень влияния параметров линейного электродинамического привода ударного действия на параметры обработки.
Ключевые слова: удар, ударное устройство, математическая модель, линейный электродинамический привод.
MATHEMATICAL MODEL OF THE IMPACT DEVICE OPERATION ON THE BASIS OF THE LINEAR ELECTRODYNAMIC DRIVE
А. А. Fadeev, I. Y. Chestakov, T. T. Eresko
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation E-mail: [email protected]
The mathematical model is presented to estimate the degree of parameter influence of a linear electrodynamic actuator of impact on the processing parameters.
Keywords: blow, impact device, mathematical model, linear electrodynamic actuator.
Эксплуатация линейных электродинамических приводов ударно-импульсного действия имеет следующие особенности [1]:
1. В большом по величине рабочем зазоре (для линейного электродинамического привода (ЛЭДП) малой мощности 4-6,56 мм) свободно размещается якорь на тонком металлическом каркасе с обмоткой на любое импульсное напряжение питания от 24 до 600 В.
2. Из-за большого зазора и ограниченной магнитодвижущей силы (МДС) возбуждения в зазоре устанавливается невысокий уровень магнитной индукции (для ЛЭДП малой мощности 0,6-1,2 Т), которая в значительной мере определяет энергию удара.
* Результаты получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки РФ № 2014/211.
Решетневскуе чтения. 2014
3. Импульсный режим работы позволяет кратковременно подавать в якорь довольно значительные мощности (для ЛЭДП малой мощности от 0,8 до 25 кВт), которая ограничивается, однако, скважностью ударных импульсов и условиями нагрева и превышает номинальную в 10...20 раз.
Основной проблемой является трудность осуществления независимого регулирования энергии и частоты ударов. Естественно, реализация такого привода затруднительна без электронного блока управления с оптимальной длительностью ударных импульсов тока, повышающего тем самым КПД привода в целом.
Для того чтобы разработать конструкцию блока управления и определить режимы работы установки, необходимо разработать математическую модель, описывающую движение ударного бойка.
На основании закона Ньютона движение бойка будут определять действующие на него силы:
d - хб
d хб
m.
.= F = ■
Iя Nndср.яB
Pq
(-)
'б dt-
R P-ля.Л/я
d - xk
- Р'эм ka у-п
dt
nd™ Mя Бз (Uя Ря +nVp ^ MяБз )
(4)
R P-ля.Л/я
-- k a
у-п
где k - коэффициент сопротивления внедрению бойка, Н/м; аг.„ - величина упруго-пластической деформации, м.
Преобразуя уравнение (4) относительно следующих параметров:
ЭДС, наводимая в обмотке якоря
E = Uя = V Nя ^Ср.я Bз Pя,
(5)
где VI) - начальная скорость разгона якоря, м/с. реверсивной скорости движения (разгона) якоря:
( ( \
Vp = V)
1 - e
(6)
где ( - время разгона, с; Тт - постоянная времени разгона, с;
конструктивного параметра двигателя
П<р.я Мя
z = —--;
Pя
значения тока в обмотке якоря
I„ =
U я
Ря
получим следующее уравнение:
d - хк
-I ч, (1)
где хб - перемещение бойка, м; тб - масса бойка (равная сумме масс инструмента и якоря), кг; - силы действующие на ударную систему, Н.
При взводе бойка (инструмент соединен с якорем ЛЭДП; при подаче напряжения на обмотку якоря происходит его втягивание в корпус индуктора) на него будет действовать статическое усилие со стороны обмотки индуктора [1]:
dt
- = zh Вз
- - e
- k a
у-п •
(7)
(S)
(9)
Ж2 рЯ
где Сср.я - средний диаметр якоря, м; N - число витков якоря; Вз - магнитная индукция в зазоре, Тл; 1я - величина тока в обмотке якоря, А; РЯ - коэффициент, принятый при расчете активной длины якоря, учитывающий отношение /ф (толщина магнитного фланца) и (длина обмотки).
Разгон бойка осуществляется под действием электромагнитной силы за счет изменения направления тока в обмотке якоря и выталкивания его из индуктора:
С2 Хб _ _ Мя Вз (и я Ря +пУр Сф, Мя Вз) (3)
- _ _ - , (3)
где ия - напряжение питания обмотки якоря, В; Ур -реверсивная скорость движения якоря, мм/мин; Ля.а. -активное сопротивление катушки якоря, Ом.
В конце разгона боек производит удар по поверхности и тормозится под действием силы упруго-пластической деформации (причем величина ау-п = хб) [2]:
Таким образом, уравнение (9) описывает движение якоря с инструментом в момент удара бойка о поверхность. Как видно по уравнению, в правой части первый член зависит от конструктивного параметра якоря ЛЭДП (z), тока в обмотке якоря (I¡¡) и магнитной индукции (Бз), создаваемой в зазоре обмоткой индуктора. Второй член уравнения определяется величиной необходимой упруго-пластической деформацией (av_„) обрабатываемого материала и свойствами пары материалов (k) «боек - поверхность».
С помощью полученной модели возможно оценить технологические характеристики ЛЭДД, работающего в ударно-импульсном режиме, при различных конструкционных и технологических параметрах обработки для различных групп материалов.
Библиографические ссылки
1. Шестаков И. я., Стрюк Л. И., Фадеев Л. Л. Линейные электродинамические двигатели. Конструирование. Практическое использование : монография / СибГЛУ. Красноярск, -011. 14S с.
-. Киричек Л. В., Соловьев Д. Л., Лазуткин Л. Г. Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием. М. : Машиностроение, -004. —S с. (Библиотека технолога).
References
1. Chestakov I. Y., Struk A. I., Fadejev Л. Л.
Lineynye electrodinamicheskie dvigately. Konstruiro-vanie. Practicheskoe ispolzovanie (Linear electrodynamic motors. Design. Practical use). SibGAU, -011, 14S p.
-. Kirichek A. V., Solov'ev D. L., Lazutkin A. G. Tehnologija i oborudovanie statiko-impul'snoj obrabotki poverhnostnym plasticheskim deformirovaniem (Technology and equipment the static-pulse processing surface plastic deformation). Moscou : Mashinostroenie, -004, -- S p.
© Фадеев Л. Л., Шестаков И. я., Ереско Т. Т., -014
