CC BY
48<Тешетневс^ие чтения. 2016
УДК 629.7.054.847
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗМУЩАЮЩИХ МОМЕНТОВ ДВИГАТЕЛЯ-МАХОВИКА
А. А. Васильцов
АО «Научно-производственный центр «Полюс» Российская Федерация, 634041, г. Томск, просп. Кирова, 56в E-mail: polus@online.tomsk.net
Предлагается способ расчета возмущающих моментов, создаваемых электродвигателем-маховиком.
Ключевые слова: двигатель-маховик, вибрация, неуравновешенность, космический аппарат.
THE METHOLOGY TO DEFINE THE REVOLTING MOMENTS OF THE ENGINE-FLYWHEEL
A. A. Vasiltsov
SC «Scientific & Industrial Centre «Polyus» 56v, Кгоуа Av., Tomsk, 634041, Russian Federation E-mail: polus@online.tomsk.net
The method to estimate the revolting moments generated by the electric engine-flywheel is considered.
Keywords: the engine-flywheel, vibration, an unbalance, a spacecraft.
В настоящее время для ориентации и стабилизации космических аппаратов (КА) широко применяются электромеханические исполнительные органы, основным элементом которых является электродвигатель-маховик (ЭДМ) (см. рисунок). В силу специфических свойств ЭДМ не только оказывает на КА управляющее воздействие, но и создает возмущающие моменты, которые накладывают отрицательную гармоническую составляющую на управляющий момент, что приводит к неточности ориентации КА в пространстве и созданию его микровибраций.
Схема электродвигателя-маховика
Цель данной работы - разработка методики определения возмущающих моментов в электромеханических исполнительных органах, в частности в электродвигателях-маховиках, относительно осей X и Y, приведенных к посадочному месту, сопрягающемуся с КА, при вращении роторов-маховиков.
Основным источником возмущающих моментов Мвоз, возникающих в блоке УДМ и передаваемых на
посадочную плоскость 1 КА, является остаточная неуравновешенность (дисбаланс) ротора-маховика 2, включающего в себя вал 3, и не показанные на схеме активные части электродвигателя и датчика.
Вал 3 упирается на шарикоподшипники 4, которые установлены во втулке 5, жестко связанной с корпусом 6.
Теоретическая проработка причин возникновения возмущающих моментов осуществляется путем составления математической модели исследуемого прибора с дальнейшим моделированием его поведения под действием на него таких факторов, как дисбаланс, смещения главной центральной оси инерции маховика и его оси вращения, а также неидеальность конструктивных и технологических характеристик конструкции.
Разработанная методика основана на уравнениях движения гироскопа в кардановом подвесе, из которых получена амплитуда колебаний маховика в идеальном случае на частоте нутационных колебаний без учета технологических факторов и амплитуда колебаний маховика на частоте вынужденных колебаний в нормальных климатических условиях с учетом технологических недостатков: дисбаланса, отклонения от центральной оси инерции, смещения центра тяжести.
Для определения моментов инерции исследуемой конструкции создана трехмерная компьютерная модель электродвигателя-маховика, размещенного в подвесе, подобном карданному подвесу гироскопа. Путем проецирования полученного воздействия на основание двигателя удалось перейти к расчету возмущающих моментов, действующих на КА со стороны электродвигателя-маховика.
Механика специальных систем
С помощью данной математической модели можно выявить и сравнить конструктивные и технологические факторы, влияющие на значение возмущающих моментов, что даёт возможность варьировать эти факторы изменением параметров в процессе разработки прибора, подтвердить достовер-
ность измеряемых на стендах моментов, принять меры по их минимизации и устранению и проконтролировать адекватность заданных технических требований.
© Васильцов А. А., 2016
УДК 674.023
СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕМАТИКИ ПРОЦЕССОВ РЕЗАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ
А. А. Воробьев, И. Н. Спицын, Н. В. Кравченко, А. В. Анисимов, Д. А. Маегов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660049, г. Красноярск, просп. Мира, 82 E-mail: stanki@sibgtu.ru
Разработан стенд для исследования кинематики процессов пиления древесины рамными и круглыми пилами, позволяющий проводить испытания в широком диапазоне варьируемых режимных факторов.
Ключевые слова: древесина, резание, кинематика резания, пила рамная, пила круглая, траектория, Arduino.
THE STAND TO RESEARCH KINEMATICS OF PROCESSES FOR CUTTING WOOD
A. A.Vorobjev, I. N. Spitsyn, N. V. Kravchenco, A. V. Anisimov, D. A. Maegov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 82, Mira Av., Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation E-mail: stanki@sibgtu.ru
The stand is developed to research kinematics of processes for cutting wood by the frame and circular saws, allowing to conduct tests in a wide range of varied regime factors.
Keywords: wood, cutting, cutting kinematics, saw frame, a circular saw, a trajectory, Arduino.
Процессы механической обработки древесины характеризуются сложными взаимными перемещениями режущего инструмента и обрабатываемой заготовки, которые определяют кинематику процесса резания, траекторию резца и геометрические параметры срезаемого слоя, что оказывает влияние на выбор режимов резания [1; 2].
Наиболее распространенными видами движений являются: синусоида - при пилении рамными пилами как результирующая от возвратно-поступательного движения пильной рамки (главное движение, Уг) и прямолинейного движения заготовки (движение подачи, Уц); циклоида - при пилении круглыми пилами, получаемая объединением вращательного движения пилы Уг и прямолинейного движения подачи Ух.
Сложность получаемых траекторий, разнообразие влияющих факторов предполагают необходимость их визуализации, обеспечивающей наглядность протекания процессов, возможности их моделирования и анализа [3].
Для решения данной задачи был создан стенд, позволяющий моделировать процессы пиления рамными и круглыми пилами с широким диапазоном варьирования входных режимных факторов процессов ре-
зания. Предлагаемая схема стенда представлена на рисунке.
Стенд включает рамную пилу 3 (см. рисунок), приводимую в движение кривошипно-шатунным механизмом 2, движение которого обеспечивает шаговый двигатель 1, который также через ременную передачу 6 вращает круглую пилу 7.
Движение подачи обеспечивается наматыванием осциллограммной бумаги 14 с барабана 8 на барабан 9, который через муфту 10 приводится в движение от шагового двигателя 11. Работу шаговых двигателей обеспечивают драйвера 4 и 12 и импульсные блоки питания 5 и 13. Управление скоростью главного движения Уг и скоростью движения подачи Vs осуществляется с LCD Shield дисплеев, подключаемых к контроллеру Arduino при реализации разработанных программ [4; 5].
Таким образом, созданный стенд для исследования кинематики процессов механической обработки древесины рамными и круглыми пилами позволяет наглядно представить и моделировать обработку путем варьирования значений входных режимных факторов.
