CC BY
8
Встановлена залежшсть (18) дозволяе кшьюсно описати вплив ашзот-ропи фiзико-механiчних властивостей деревини на залежнiсть диференщаль-но! усадки з напружено-деформiвним станом у висушуваних пиломатерiалах.
Лiтература
1. Уголев Б.Н., Лапшин, Ю.Г., Кротов. Контроль напряжений при сушке древесины. -М.: Лесн. пром-сть, 1971. - 174 с.
2. Лапшин Ю.Г. Напряженное состояние древесины при изменении влажности// Рефераты, доклады НТК МЛТИ. - М.: МЛТИ. 1985. - С. 8-10.
3. Соколовський Я.1. Дослщження плоского напружено-деформiвного стану деревини у процеа сушшня// Науковий вiсник. Львiв: УкрДЛТУ, 1997, вип. 8. - С. 161-168.
4. Соколовський Я.1., Поберейко Б.П. Напружено-деформiвний стан торцево! зони пило-матерiалiв у процесi сушiння// Науковий вюник. Львiв: УкрДЛТУ, 1997, вип. 8. - С. 141-147.
5. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 470 с.
6. Билей П.В. Сушка древесины твердых лиственных пород. - М.: Экология, 1992. -
322 с.
УДК 621.825 Доц. €.В. Харченко, канд. техн. наук;
астр. К.К. Колесник - НУ "Львiвська полтехнжа "
ПОР1ВНЯЛЬНИЙ АНАЛ1З РЕЗУЛЬТАТА ТЕОРЕТИЧНИХ I ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛ1ДЖЕНЬ ПРОЦЕС1В ПУСКУ ПРИВ1ДНО1 УСТАНОВКИ З ПРУЖНОЮ ВТУЛКОВО-ПАЛЬЦЕВОЮ МУФТОЮ
Наводяться результати експериментальних дослщжень пускових режимiв робо-ти установки, яка складаеться з електродвигуна АО-31-4, пружно! втулково-пальце-вс1 муфти, черв'ячного редуктора i гальмiвного пристрою. Проводиться експеримен-тальна перевiрка результатв математичного моделювання вказаних режимiв.
Doc. E. V. Kharchenko;
Doctorate K.K Kolesnik - NU "Lvivska politechnika "
Comparative analysis of results of theoretical and experimental researches of processes of setting in motion of power-plant with bush-finger clutch
The results of experimental researches of starting regimes of power-plant are considered. The power-plant consists from the induction motor АО-31-4, the elastic bush-finger clutch, the worm gear and the block brake. The experimental verification of results of mathematical modeling of the indicated regimes is conducted.
З метою вивчення динамiчних процеив у привщнш McreMi з пружною втулково-пальцевою муфтою в лаборатори кафедри "Детм машин" Наць онального ушверситету "Львiвська полггехшка" було розроблено i складено лабораторну установку. Установка складаеться з електродвигуна АО-31-4 1, пружно'! втулково-пальцево'! муфти 2, черв'ячного редуктора 3 i гальмiвного пристрою 4, змонтованих на спшьнш основi 5. Для проведения експериментальних дослщжень використовували комплект тензометрично'! апаратури, до складу якого входили тензометричний пiдсилювач 8 АНЧ-7 М 6 та свггло-про-меневий осцилограф НО41 У4.2 7 (рис. 1).
6 1 2 4 3 5 7
Рис. 1. Загальний вид експериментально/установки з апаратурою для тензометрування
Техшчш параметри установки наведет у табл. 1.
Табл. 1. Техшчш параметри експериментально/ установки
Асинхронний короткозамкнутий електродвигун АО 31-4 (ГОСТ 186-52)
Потужнють двигуна, кВт 0,6
Напру га живлення, В 380 при частой 50 Гц
Частота обер^в ротора двигуна, об/хв. 1410
Струм в обмотках статора, А 1,6
ККД, % 74
Коеф^ент потужност^ cosф 0.76
Пружна втулково-пальцева муфта (ГОСТ 21424-75)
Номшальний момент Мфн, Нм 31,5
Черв'ячний самогальмiвний редуктор
Передатне число редуктора 28
Кшькють зубцiв черв'ячного колеса 84
Число витюв черв'яка 3
Кут пiдйому гвинтово!' лшп черв'яка 11 ° 19'
Колодкове гальмо
Максимальний гальмiвний момент, Нм 1 25
Вал ротора двигуна встановлений з можливютю обертання навколо поздовжньо!' ос на опорах з кульковими подшипниками. Статор встановлений на валi ротора на тдшипникових опорах. Рух статора в обертальному напрямi обмежуеться плоскою пружиною, через яку статор взаемодiе з жорсткою нерухомою основою.
Для створення моменту на вихщному валi редуктора використовуеться гальмiвний пристрiй, який iмiтуе корисний ошр. Пристрiй складаеться з галь-мiвного шкiва, закрiпленого на вихщному валi черв'ячного редуктора i двох скоб з гальмiвними колодками. З одного боку скоби з'еднаш мiж собою шар-нiрно, з шшого боку - за допомогою пружного регульованого затискача. На нижнш скобi гальмiвного пристрою закрiплена призма, яка тд час обертання черв'ячного колеса впираеться в плоску пружину, прикршлену до основи. Це
обмежуе кут повороту скоб навколо ой обертання черв'ячного колеса. Кон-струкЦя гальмiвного пристрою забезпечуе можливiсть регулювання момента взаемоди накладок зi шювом шляхом обертання спещально! рукоятки.
Згин плоских пружин, яю включае вимiрювальна система, можна за-фiксувати осцилографом за допомогою тензометричних датчикiв. Датчики наклеено на поверхш пружин з двох сторш (один навпроти одного) i з'еднано за мостовою схемою, що включае два активних тензорезистори (один тензо-резистор в кожному плеч^. Тарування пружин i датчиюв здiйснювали за допомогою двох важелiв i двох тягарцiв ввдомо! ваги. Для визначення моментiв, яю створюють статор та гальмiвний пристрш, використовували дротянi тензорезистори типу 2 ПКП-30-400 ГА базою 20 мм. Живлення датчиюв та тд-силення 1х сигналу здiйснювали за допомогою тензотдсилювача. Запис пара-метрiв проводився свiтло-променевим осцилографом. Живлення тдсилювача та осцилографа здiйснювали за допомогою блоюв живлення вiд мережi змш-ного струму напругою 220 В.
Для визначення швидкоста обертання ротора двигуна пiд час його пуску використовуемо тахогенератор постiйного струму ДПМ-30-Н1, який вста-новлений на рам^ що прикрiплена до опори. Покази тахогенератора запи-суемо безпосередньо на осцилограф.
Пiд час проведення експерименту на стрiчку осцилографа записували також сигнали позначника часу у виглядi поперечних до напрямку 11 руху ль нш з штервалом 0,01 с.
/ ..................експериментально1 установки.
в
На рис. 2 зображено найбшьш характерш осцилограми, отриманi в хо-дi експериментальних дослiджень. Осцилограми вiдповiдають таким режимам роботи експериментально! установки: а - неробочий пуск двигуна без приеднаного черв'ячного редуктора (рис. 2, а), б - пуск приввдно! установки без навантаження (рис. 2, б); в - пуск установки з навантаженням (рис. 2, в). Кривою 1, на осцилограмах, зображено момент, що передаеться збоку статора двигуна на основу, кривою 2 - момент, який створюе колодкове гальмо, кривою 3 - швидюсть обертання ротора двигуна.
З одержаних осцилограм видно, що час розгону двигуна становить 0,08 с, а час розгону приввдно! системи, що включае двигун, муфту i редуктор з гальмiвним пристроем, не перевищуе 0,096 с. Мала розбiжнiсть вказа-них iнтервалiв часу пов'язана з тим, що зведений момент шерци редуктора е значно меншим порiвняно з моментом iнерцii ротора двигуна.
Найбшьший момент, що передаеться з боку статора двигуна на основу, виникае на початку перехвдного процесу. Наступне екстремальне значен-ня моменту е в 1,5...2,5 рази менше, шж перше. Шд час холостого пуску ек-спериментальноi установки, а також пiд час и пуску пiд навантаженням коли-вання статора проявляються бiльшою мiрою, нiж у випадку холостого пуску ввдеднаного вiд редуктора двигуна. Це пояснюеться впливом iнерцiйних властивостей редуктора та дiею сил опору руховi механiчноi системи.
Момент сил тертя, що розвиваеться гальмiвним пристроем, практично не залежать вiд швидкостi обертання шюва. Його наростання вiд нуля до ус-таленого значення ввдбуваеться по мiрi вибирання зазорiв у кшематичному ланцюзi привiдноi системи протягом короткого промiжку часу, що не переви-щуе 0,005 с.
Частота вшьних коливань статора становить приблизно 13,5 Гц. Меха-шчт коливання у привiднiй систем^ а також електромагнiтнi перехiднi про-цеси в двигунi деякою мiрою проявляються на характерi змiни кутово'1' швид-костi ротора в чась
Коефiцiент динамiчностi моменту, що передаеться статором на основу, котрий обчислювали як ввдношення максимального значення моменту до номшального, набувае значень 4,5...4,8.
Табл. 2. Результати експериментальних до^джень пусковихрежимiв
роботи привiдноí установки
№ Найменування за- М0, п, ^^Зтах, МЕу,
п/п д1яних пристро1в установки Н-м/рад Нм с хв Нм Нм МБ, тах/ МЕн
1 двигун з швмуфтою - - 0,08 1495 17,1 - 4,5
2 двигун, муфта, редуктор 2000 - 0,085 1485 17,7 - 4,66
2,578 0,086 1482 17,8 0,93 4,68
4,297 0,086 1478 17,9 1,1 4,71
3 двигун, муфта, 2000 10,31 0,087 1470 17,95 1,5 4,72
редуктор, гальмо 11,82 0,089 1467 18 1,66 4,74
13,396 0,092 1462 18,1 1,88 4,76
25,3 0,096 1460 18,2 1,984 4,79
Основш результати експериментальних дослвджень пускових режимiв роботи привiдноi установки зведено в табл. 2, де сф - жорстюсть муфти; Мо -момент гальма; I - тривалшть перехiдного процесу; п - частота обертання ротора двигуна в усталеному русц М$тах - максимальний момент, що передаеться статором на основу; МЕу - момент двигуна в усталеному режимi ро-
боти; к5н - коефщент динамiчностi моменту, що передаеться статором на основу; МЕн = 3,8 Н м - номшальний електромагнiтний момент двигуна.
Теоретичне дослiдження пускових режимiв роботи експериментально! установки проводилося на основi сумiсного iнтегрування рiвнянь руху еле-ментiв системи i рiвнянь електромагштного стану двигуна [1-3]. Розрахунко-ва схема установки зображена на рис. 3, де Л0 - момент iнерцii статора; J1 -момент шерци ротора двигуна з твмуфтою; Л2 - зведений до вала двигуна момент шерци редуктора зi шювом та iншою твмуфтою; сф, ц - жорсткiсть та коефщенти лiнiйного опору муфти; с0, ц0 - жорсткiсть та коефщент ль нiйного опору елемента взаемоди статора двигуна з основою; МЕ - електро-магнiтний момент двигуна; М0 - зведений момент сил корисного опору; ф8, ф2 - кутовi координати руху елементав системи.
Рис. 3. Розрахункова модель експериментально! установки
Диференщальш рiвняння руху мехатчних ланок записуемо у виглядi:
А 1фЕ
, а Ф5
А
+ с( Фя - Ф2 ) + ц( ®я - ®2 ) = Ме;
А
X2 Аф - с( Фя -Ф2 )-Ц( -®2 ) = -Мс ,
А
(1)
де ^ - час; юя, ю2 - кутовi швидкостi елементiв, що мають моменти шерци Jo, J1, Л2-
Електромагштний момент двигуна для довiльного моменту часу виз-начаемо з рiвнянь електромагнiтного стану машини [3], як утворюють едину систему з рiвняннями руху (1).
Початковi умови розв'язування рiвнянь руху записуемо у виглядi
Фя = Фяс ; Ф2 = Ф2с; Ф5 = Фхс ; ®я = ®яо ; ®2 = ®2с; % = ®5с, (2)
де фя0, ф20, фот i щ®, юя0, ю20 - початковi кутовi координати руху i почата^ кутовi швидкостi елементiв системи з моментами шерци Л0, Л1, Л2.
Аналiзуючи процес пуску двигуна, почата^ значення перемiщень, ку-тових швидкостей i проекдiй струмiв приймаемо за нуль. Параметри електро-механiчноi системи, що використовувалися пiд час проведення порiвняльного аналiзу теоретичних i експериментальних результатiв, наведено в табл. 3.
Табл. 3. Параметри електромехатчно! системи експериментально!установки
Момент шерцп статора /0, кгм2 0,12
Зведений момент шерцп ротора i пiвмуфти з пальцями до вала двигуна /1, кгм2 410-3
Зведений момент шерцп редуктора, шюва та пiвмуфти до вала двигуна /2, кгм2 1,510-3
Жорсткiсть муфти сф, Н-м/рад 2103
Коефiцieнт лiнiйного опору муфти Н-м с/рад 40
Жорсткiсть плоско! пружини с0, Н-м/рад 0,75103
Коефiцieнт лшшного опору пружини |0, Н-м с/рад 1
Кутова швидюсть обертання поля статора двигуна ю0, рад/с 157
Iндуктивнiсть розсiювання статора Гн 0,027
Iндуктивнiсть розсiювання ротора Ьп Гн 0,039
Взаемна iндуктивнiсть Ьт, Гн 0,97
Активний опiр фаз статора Ом 15,144
Активний опiр фаз ротора Кг, Ом 10,91
Амплiтуда напруги живильно! мережi ит, В 310,5
Число пар магштних полюсiв двигуна р0 2
Результати розрахунюв перехiдних процесiв холостого пуску двигуна АО-31-4, холостого пуску експериментально! установки та пуску установки тд навантаженнями наведенi в табл. 4. В табл. 5 наведеш додатковi результати математичного моделювання процесiв пуску експериментально! установки, де Мфтах - максимальний момент сил пружносл муфти; МЕтах - макси-мальний електромагнiтний момент двигуна; кн - коефщент динамiчностi електромагнiтного моменту двигуна; кфн - коефiцieнт динамiчностi сил пружносп муфти.
Табл. 4. Результати теоретичних до^джень пусковихрежимiв
№ п/п Найменування задiяних пристро-!в установки сф, Н-м/рад с п, хв-1 Нм МЕуНМ к1н = МБ, тах/ Ме„
1 двигун з швмуфтою - 0,085 1500 17,1 - 4,5
2 двигун, муфта, редуктор 2000 0,09 1500 17,4 - 4,58
0,1 1480 17,4 0,93 4,58
0,1 1480 17,4 1,1 4,58
3 двигун, муфта, 2000 0,105 1470 17,45 1,5 4,59
редуктор, гальмо 0,11 1468 17,5 1,66 4,6
0,112 1461 17,6 1,88 4,63
0,113 1461 17,6 1,984 4,63
Виходячи з наведених диференщальних рiвнянь руху механiчних ланок власш частоти системи, утворено! ротором з редуктором / i системи статор /0, будуть визначатися за такими формулами:
= ± /4/1 + /2). = х /1 ■ /2 ; /о 2п
Табл. 5. Po3paxynKoei максимальт значения i коефщенти duHaMi4Hocmi електромагщтного моменту двигуна та моменту сил пружностт муфти
№ п/п
Найменування задiяних пристро'1в установки
MEmax,
Нм
MKmJ Me.
■^tymax,
Нм
Мфтах 1 Мфн
двигун з пiвмуфтою
18
4,73
двигун, муфта, редуктор
18,5
4,87
5,03
0,16
18,5
18,5
4,87
двигун, муфта, редуктор, гальмо
18,57
4,87
18,6
4,88
18,7
4,89
18,7
4,92
4,92
5,76
5,88
6,18
6,3
6,45
6,55
0,18
0,187
0,196
0,2
0,204
0,208
к
1
2
3
Шдставляючи в дат формули значення жорсткостей i моментав шер-ц11 елементiв приввдно!' системи, отримуемо значення власних частот7=215,5 Гц; f0 = 12,6 Гц. Порiвнюючи одержанi розрахунковi значення частот з осци-лограмами (рис. 2), бачимо, що частота коливання моменту MS майже збь гаеться з частотою вшьних коливань статора.
Порiвнюючи данi, наведенi в табл. 2 i 4, можна зауважити, що розбiжнiсть максимальних значень момента, що передаеться статором на основу, одержаних теоретичним та експериментальним шляхом, не перевищуе 3 %, а розбiжнiсть вiдповiдних значень часу розгону установки - 15 %. Це сввдчить про достатню для шженерно!' практики точнiсть математичного моделювання перехiдних про-цесiв в електромехатчних привiдних системах з пружними муфтами.
Л^ература
1. Харченко £.В., Колесник К.К. Розрахунок динашчних процесiв в електромехатч-нiй привiднiй системi з пружною муфтою// Науковий вiсник: 36ipHm науково-технiчних праць. - Львiв: УкрДЛТУ, 2001, вип. 11.1. - С. 124-129.
2. Харченко £.В., Гаршнсв Ю.Г., Колесник К.К. Вплив нелшшних жоpсткiсних влас-тивостей муфти на перехщт режими роботи пpивiдного модуля//ТесЬпо^1а i automatyzacja montazu/Dodatek specjalny do Nr 4/1999: Modulowe technologie i konstrukcje w budowie maszyn. II Miçdzynarodowa konferencja naukowo-technichna. Warshawa: Tekoma, 1999. S. 17-19.
3. Чабан В.И. Основы теории переходных процессов электромашинных систем. Львов: Вища школа. Изд-во при Львов. ун-те, 1980. - 200 с.
УДК 634.0377.2 Проф. М.П. Мартинцв, д-р техн. наук;
тж. 1.М. Рудько - УкрДЛТУ; доц. М.В. Матпшин,канд. техн. наук -Технологiчний утверситет ПодЫля, м. Хмельницький
ПРО ОСОБЛИВОСТ1 РОБОТИ НЕСУЧИХ КАНАТ1В БАГАТОПРОЛЬОТНИХ КАНАТНИХ Л1СОТРАНСПОРТНИХ УСТАНОВОК В ЗОН1 ОПОРНОГО БАШМАКА
Розглянуто особливост роботи несучих канапв багатопрольотних установок в зош опорного башмака. Отримано залежност для визначення зусиль та напружень, що виникають в несучому канал при рус вантажно! каретки. На основi аналiзу ана-лiтичних залежностей розроблено рекомендаци для вибору основних параметрiв башмака i ходових частин вантажно! каретки.
