Обоснование конструкции торцевого генератора как объекта проектирования в интегрированной среде Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Рис. 2. Энкодер Sendix absolut 3650

Таблица 3

Параметры магнитного датчика LIMES LI20

Приведенные выше датчики угловых и линейных перемещений применены в конструкции аппаратно-программного комплекса [2] и показали удовлетворительную точность измерений.

Библиографические ссылки

1. Фролов К. В. Теория механизмов и машин. М. : Высш. шк., 2005.

2. Казанцев А. А., Ереско С. П. Аппаратно-программный комплекс для исследования плоских рычажных механизмов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : сб материалов конф. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинов ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2010.

3. Исследование плоских рычажных механизмов специальных систем / А . А . Казанцев, С. П. Ереско, Т. Т. Ереско, С. М. Шевцов, А. С. Ереско // Решетнев-ские чтения : сб. материалов конф. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинов ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2010.

© Казанцев А. А., Ереско С. П., 2011

Разрешение 0,01 мм

Точность ±(0,04 + 0,04 х L) мм

Максимальная рабочая скорость 25 м/с

Допустимый зазор между датчиком и линейкой 0,1...1,0 мм

Питающее напряжение 4,8 В...30 VDC или 4,8...26 VDC, постоянный ток

Диапазон рабочих температур -20.+80 °С

УДК 321.313 + 004.428

Е. В. Карпенко, В. В. Карпенко Научный руководитель - М. П. Головин Сибирский федеральный университет, Красноярск

ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ТОРЦЕВОГО ГЕНЕРАТОРА КАК ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ В ИНТЕГРИРОВАННОЙ СРЕДЕ

Приводится краткий обзор конструкций генераторов разработанных с учетом опыта проектирования МикроГЭС. Разработан программный продукт для автоматизации конструирования промышленного образца генератора.

Коллективом с 2005 г. спроектированы несколько вариантов низкоскоростных торцевых синхронных генераторов (НТСГ) мощностью от 1 до 20 кВт [1], этот опыт позволяет проследить логику изменения конструктивных решений и оценить полученные при этом достоинства и недостатки, а так же оценить возможности автоматизации их проектирования в среде моделирования SolidWorks.

По конструктивному исполнению их можно разделить на группы с мультипликатором и с прямым приводом от турбины. Первые версии генераторов из-за невысокой скорости реки, оснащались мультипликатором, который мог существенно повысить стоимость конструкции, а так же был неясен вопрос смазки необслуживаемого устройства. Варианты без мультипликатора более предпочтительны, так как имеют более дешевую и простую конструкцию, но имеют ограничение на минимальную скорость реки - это 1,8 м\с, которая характерна для крутосклонных рек [2].

Можно увидеть два варианта решения конструктивного исполнения генераторов: сдвоенный статор, охватываемый двумя роторами, соединяющимися с валом генератора и сдвоенный ротор, охватываемый двумя статорами, соединенными с корпусом.

Вариант со сдвоенным статором (рис. 1) использовался в конструкциях 2005 г. Такое решение обеспечивало простоту конструкции сдвоенного статора, но

требовало усложнения конструкции несущих элементов ротора и элементов соединения с валом генератора.

Рис. 1. Генератор 3 кВт (2005)

Схема со сдвоенным ротором была реализована в конструкции промышленного образца НТСГ мощностью 5 кВт (рис. 2). Сдвоенный ротор имеет существенно упрощенную конструкцию и обеспечивает удобную регулировку зазоров в осевом направлении. В этой конструкции регулирование положения ротора в обоих направлениях выполняется винтовыми тягами. Каждый из статоров в этой конструкции монтируется автономно и его положение не регулируется, что несколько упрощает сборку. Этот вариант компоновки статоров и роторов стал основным при создании промышленного образца.

Секция «Проектирование машин и робототехника»

Рис. 2. Промышленный образец НТСГ 5 кВт

Главным отличием статора промышленного образца, является использование в нем специального каркаса. Такой каркас (рис. 3) был разработан для генератора 5 кВт 2010 г.

Рис. 3. Твердотельная модель каркаса

Каркасная намотка модуля обеспечивает: автоматизацию процесса намотки, а следовательно минимальный разброс характеристик, качество, снижение трудоемкости изготовления; жесткость сборки за счет плотного контакта каркасов и использования замковых элементов; гарантированная защита от короткого замыкания витков на пластины магнитопровода.

Последняя спроектированная модель генератора была принята в качестве прототипа, как объекта автоматизации в среде SolidWorks. В результате появилась необходимость в создании автоматизированной системы конструкторского проектирования.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Анализ дерева конструирования генератора с целью выявления совокупностей сборок, подсборок и деталей и выстраивание логики их проектирования.

2. Формализация логики проектирования для конкретной детали в виде алгоритма.

3. Разработка динамической библиотеки, представляющей собой совокупность классов и подпрограмм, обеспечивающих чтение входных данных, реализацию вычислений и сохранение результатов в БД.

Входные параметры подсистемы конструирования отдельных деталей и узлов генератора - это, главным образом, выходные данные электромагнитной модели, а также некоторые другие параметры, например, требуемые габаритные размеры генератора.

На выходе подсистемы формируют полный список параметров эскизов (рисунок 4), операций деталей и сборок в виде

Di @ Эсв^ @ Деталь, где Di - ьй размер, уникальный в пределах текущего эскиза; эскизi - ьй эскиз, уникальный в пределах текущей детали,

Деталь - деталь, уникальная в пределах текущей подсборки.

Такой вид обеспечен представлением ссылок в самой среде SolidWorks. Для обеспечения максимальной четкости восприятия выходные параметры подсистемы формируются именно в таком виде.

Рис. 4. Образец параметров эскиза

Таким образом, разработка интегрированной среды, позволяющей изменять геометрические параметры базовой модели изделия и автоматически генерировать конструкторскую и технологическую документацию активной части ротора, что позволит значительно ускорить процесс проектирования изделия или модификацию существующей конструкции. А это особенно актуально при проектировании изделий представленных размерно-подобными рядами, когда одно изделие от другого отличается геометрическими размерами, конструкция же остается одной и той же

Библиографические ссылки

1. Головин М. П., Встовский А. Л., Колбасина Н. А. Проектирование свободнопоточной МикроГЭС в CALS среде. Красноярск : ИПЦ КГТУ, 2003.

2. Головин М. П., Встовский А. Л., Федий К. С., Головина Л. Н. Современные технологии проектирования низкоскоростного синхронного генератора для свободнопоточной МикроГЭС // Инновационное развитие регионов Сибири : сб. статей науч.-практ. конф. Красноярск : ИПЦ КГТУ. 2005.

© Карпенко Е. В., Карпенко В. В., Головин М. П., 2011