CC BY
7
Рис. 2. Неразрушающийся тяговый изолятор выключателя: 1 - корпус с верхним патрубком; 2 - крышка; 3 - внутреннее изоляционное вещество; 4 - изоляционная тарелка; 5 - шток.
В лаборатории электрических аппаратов Севастопольского Государственного Университета разработаны системы управления вакуумными выключателями [5], которые обеспечивают широкий спектр операций, осуществляемых такими аппаратами, а именно:
• Синхронное отключение номинальных и номинально отключаемых токов;
• Синхронное с нулем напряжение включение нагрузки;
• Обеспечение автоматического повторного включения в аварийных режимах;
• Пофазное включение и отключение различных нагрузок;
• Защитное отключение при поступлении соответствующих сигналов.
Применение таких систем позволяет увеличить коммутационный ресурс вакуумных выключателей и улучшить качество коммутации ответственых объектов силовых электрических цепей. Выводы
Модернизация силовых вакуумных выключателей по указанным направлениям позволила достичь следующих результатов:
1. Повысить быстродействие аппарата как при операции включения, так и выключения силовой сети.
2. Значительно увеличить коммутационный ресурс выкуумных выключателей.
3. За счёт изменения конструкции исключить разрыв тягового изолятора.
4. Для повышения стабильности срабатывания привода компенсировать эрозионный износ контактов дугогасительной камеры.
5. Уменьшить отскок контактов при выполнении операции включения.
6. Обеспечить комплексное многооперационное управление выключателем за счёт применения интеллектуальной системы.
Список литературы
1. Гилёв А.А. Комбинированные приводы электрических аппаратов, их разновидности и классификация/ А.А. Гилёв, В.С. Миронов// Электротехника и электроэнергетика. — 2009. — Вып. 2. — С. 54-56
2. Пат. 59154А Украина, МПК7 Н01В1 7/00. Изолятор / О. О. Пльов (Украина). - №2003032294; Заяв. 17.03.2003; Опубл. 15.08.2003. Бюлл. №8.
3. Гилёв А.А. Устройства компенсации эрозионного износа контактов выключателей с индукционно-ди-намическими приводами / А.А. Гилёв // Вестн. ХГПУ. Сб. научн. тр. - Харьков, 2000. - Вып.75. -С. 102-105.
4. Гилёв А.А. Электромагнитные порошковые тормозные устройства для электроаппаратов с индук-ционно-динамическими приводами / А.А. Гилёв // НУК. Сб. тр. - Николаев, 2005. - Вып.1(400). - С. 120-123.
5. Гилёв А.А. Система управления синхронным выключателем повышенной стабильности / А.А. Ги-лёв, В.Н. Данилов // Вестн. КГПУ. - Кременчуг, 2003. - С. 35-36.
ПРОЦЕСС МОДЕРНИЗАЦИИ МАЯТНИКОВОГО ДАТЧИКА
Гончарова Анастасия Вячеславовна
старший преподаватель ВИСТех (филиал) ВолгГАСУ, г. Волжский
Назаренко Вячеслав Алексеевич,
профессор ВИСТех (филиал) ВолгГАСУ, г. Волжский
АННОТАЦИЯ
В статье рассматривается функционирование системы «Профиль» для автогрейдера тяжелого класса. Предложен и обоснован с помощью математических моделей вариант модернизации маятникового датчика с преобразователем.
ABSTRACT
In article functioning of Profile system for the grader of a heavy class is considered. The option of modernization of the pendular sensor with the converter is offered and reasonable by means of mathematical models.
Ключевые слова: автогрейдер, система «Профиль», маятниковый датчик углового положения, маятниковый преобразователь
Keywords: grader, Profile system, pendular sensor of angular situation, pendular converter
Автогрейдеры используются для профилирования полотна дороги путем последовательных проходов по планируемой поверхности.
Для проведения нашего исследования мы выбрали автогрейдер ДЗ-98А - тяжелого класса. Наибольшее распространение получили автогрейдеры тяжелого класса, так как они могут выполнять большой объём работ и работать в тяжелых условиях [1].
Система «Профиль» устанавливается на автогрейдере для автоматической стабилизации положения отвала.
Необходимость использования автоматических систем вызвана тем, что производственные процессы, выполняемые машиной, сложны, а требования, предъявляемые к качеству земляных работ достаточно высоки [2].
При ручном управлении оператор должен одновременно учитывать ряд быстросменяющихся факторов, при этом оценивая их глазомером и ориентировочно. Поэтому режимы работы, выбираемые оператором далеки от оптимальных, а качество работ зачастую не соответствует техническим условиям. В целях улучшения качества обработки полотна дороги автогрейдеры оборудуют системой «Профиль».
В
а - схема; б - блок управления;
1 - автогрейдер; 2 - датчик угла; 3 - правый гидроцилиндр; 4 - блок управления; 5 - аккумулятор; 6 - гидрораспределитель; 7 - смеситель; 8 - предохранитель; 9 -задатчик угла наклона отвала; 10 - тумблер настройки; 11 - ручка заглубления; 12 -тумблер-выключатель; 13 - сигнальная лампа
Рисунок 1. Система «Профиль»
Мы исследовали систему «Профиль» с точки зрения желаемого качества и выяснили, что по основным критериям, таким как регулирование и быстродействие к системе «Профиль» можно выдвинуть следующие требования:
1. первичный преобразователь датчика угла наклона рабочего органа должен быть идеальным пропорциональным звеном;
2. регулирующий орган (гидроцилиндр подъёма/опускания отвала) должен быть идеальным интегрирующим звеном
При этом сигнал идейств мгновенно без запаздываний и искажений повторяет изменения регулируемой величины (угла наклона полотна дороги) [3].
Мы сделали вывод, что достигнуть этого можно двумя способами:
1. уменьшив инерционность датчика угла наклона рабочего органа (маятникового первичного преобразователя);
2. уменьшив погрешность приближения реального закона регулирования к идеальному трехпозицион-ному закону регулирования.
Одним из основных элементов системы «Профиль» является маятниковый датчик углового положения [4]. Датчик углового положения, укрепленный на раме автогрейдера, измеряет имеющийся поперечный наклон отвала - «истинный уклон». «Истинный уклон» и «задание» сравниваются в пульте управления. Если разница между сравниваемыми углами (сигналами) превышает заданное значение, в пульте управления формируется корректирующий командосигнал. Он поступает на гидроусилитель. В соответствии этим сигналом корректируется поперечный уклон отвала автогрейдера.
Рисунок 2. Маятниковый датчик углового положения отвала автогрейдера
Рассматривая весь перечень возможных источников помех в работе системы, выделим основной источник - существенное воздействие со стороны рамы автогрейдера при его движении на маятниковый датчик угла наклона ножа автогрейдера. При анализе функционирования объекта можно выделить горизонтальные и вертикальные воздействия.
В нашем проекте мы рассмотрим характеристику и действие горизонтальных смещений.
К воздействиям данного типа относятся достаточно резкие смещения передней части строительно-дорожной машины в плоскости У-Х по координате У или под углом а к ней, а также возникающие воздействия на датчик при повороте машины.
Такие воздействия, могущие приводить к ложным срабатываниям САР, естественно имеют разнообразную форму [5]. Для анализа помехоустойчивости можно выбрать два вида типовых воздействий, принятых в автоматике.
Это единичное ступенчатое воздействия (1) 1, достаточно близкое по виду к резкому смещению 1 (рисунок 1) и линейно-возрастающее воздействие типа а1 - близкое к воздействию от операции поворота машины.
С учетом сказанного можно преобразовать структурную схему к следующему виду (см. рисунок 3).
Проведем исследование звена 6 (маятникового датчика) и выясним как влияет помеха на выходной сигнал датчика и реакцию САР.
В соответствии с рисунком 3 можно записать, что
выходной сигнал датчика ^^д будет совместно определяться как полезным сигналом реального значения угла
наклона рабочего органа (ножа автогрейдера)
так и
сигналом помехи
); at = F[к{Рд ±Рт
т.е.
(1)
Рисунок 3. Структурная схема системы «Профиль»
Для исследования качественной стороны вопроса появления помехи примем в качестве объекта упрощенную математическую модель (датчика) первого порядка.
Обозначим выходной сигнал датчика через стве сигнала помехи примем сигнал вида а матическая модель записывается в виде
У1
т • у[ + У1 - кп1
а в каче-Тогда мате-
(2)
т
где 1 - постоянная времени маятникового преобразователя;
Йп1 - коэффициент, характеризующий скорость нарастания механического воздействия на маятниковый преобразователь;
к
п1 - коэффициент преобразования первичного маятникового преобразователя датчика.
Характер возникновения помехи ид можно получить исследуя уравнение математической модели первичного преобразователя П1:
т1 • у;+ У1 = а • г (3)
Математические преобразования и последующие решения, полученных выражений привело нас к окончательному общему решению уравнению:
у1 - а • г - а • Т1 • (1 - е 11)
(4)
График изменения во времени величины У1 показан на рисунке 4
Рисунок 4. График изменения во времени величины
Если бы первичный маятниковый преобразователь был бы идеальным, то его математическая модель имела бы вид:
У1 идеал — а • Х (5)
Величина помехи достигла бы порога срабатывания САР в момент времени ^ в т.А при условии ^зд и включение САР на изменение положения рабочего органа машины не должно было быть.
Реально при указанном выше условии срабатывание может произойти в точке В в любой момент времени
, очевидно, что ^ > .
При другой скорости поворота а < а время
^ и время будут меняться, увеличиваться или уменьшаться. Но в любом случае вероятность ложных срабатываний будет велика [6].
Новая схема конструкции размещения маятникового датчика на раме автогрейдера.
Рассмотрим вариант (рисунок 5) подвески датчика не «жестко» на раме как принято исполнять, а на пружинной подвеске в дополнительном корпусе, заполненном демпфирующей жидкостью.
Схематично конструкция имеет вид:
датчик
- _ -
- г /Ч- " ~ -
ЛА
-
— _ — _ —— _ ■
, корпус датчика
. дополнительный корпус датчика
- рапа
Рисунок 5. Конструкция модернизированного маятникового датчика
Согласно новой математической модели из предыдущих расчетов имеем:
У! - а • г - а • Т • (1 - е 11)
(6)
Тогда уравнение для У2 принимает вид:
г
Т2У2 + У/ - а • t - а • Т1 • (1 - е Т1 )
(7)
Здесь и далее под У понимаем движение маятни-
У,
кового датчика, а под 1 в данном расчете понимаем движение корпуса датчика.
Для рассматриваемой задачи борьбы с помехой инерционность П1 оказывает полезное действие уменьшая вероятность ложных срабатываний системы за счет
смещения кривой У1 вправо. Величина этого смещения определяется числовым значением постоянной времени
Т Т
1 . Напрашивается вывод, что постоянную времени 1 можно, для поднятия уровня помехоустойчивости, увеличить. Однако, для окончательного вывода необходимо рассмотреть вопрос возврата подвижной части (маятника ) преобразования в начальное положение после прекращения действия помехи.
Проведя математический анализ уравнений математической модели системы модернизированного маятникового датчика мы сделали вывод, что скорость и время возврата в исходное состояние увеличивается с увеличением постоянной времени 1 , и увеличение ее значительно нецелесообразно [7]. Необходимо найти другое решение.
Если для переменной У1 смещение вправо составляло величину а'1, то для переменной У2 составляет ве-
а' (Т, + Т2) аТ2
личину 41 2/, т.е. больше на 2. Т.о. интервал
времени, в котором появление помехи запрещено увели-
1_11 = а • Т, ^
чивается на промежуток -. Если принять
Т = Т
1 2, то интервал времени увеличивается в 2 раза. Этот положительный эффект достигнут без увеличения
Т
постоянной 1 , что положительно для увеличения быстродействия САР. При исследовании уравнений установлено, что скорость, а значит и время возврата будет опре-
„ Т2 Т, + Т2
деляться величиной постоянной 2, а не суммы 1 2. Таким образом, предложенная схема позволяет уве-
Т = Т
личить сдвиг кривой вправо, не увеличивая (при 1 2 ) времени возврата. Это положительный эффект не снижа-
Т
ющий быстродействие САР. В случае не равенства 1 и Т
2 полученный эффект сохраняется при некотором изменении соотношений между сдвигом и возвратом.
Модернизация системы маятникового датчика заключается в новом конструктивном решении - помеще-
нии датчика в дополнительный корпус, задемпфирован-ный жидкостью, т.е. закреплением подвески датчика не «жестко» на раме как принято исполнять, а на пружинной подвеске в дополнительном корпусе, заполненном демпфирующей жидкостью. Этот положительный эффект доТ
стигнут без увеличения постоянной 1 , что положительно для увеличения быстродействия САР.
Таким образом, процесс модернизации маятникового датчика позволит оптимизировать следующие направления:
- улучшить качество регулирования процесса;
- увеличить быстродействие системы;
- значительно уменьшить зону нечувствительности;
- улучшить качество работ;
- повысить производительность более чем в два раза.
Список литературы
1. Автогрейдер ДЗ-31-1 (Д-557-1) и его модификации. Техническое описание и инструкция по эксплуата-ции//Орловский завод дорожных машин. - М.: Орловское производственное объединение «Дорма-шина», 197. - 190с.
2. Мельников, А. А. Теория автоматического управления техническими объектами автомобилей и тракторов. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 280 с.
3. Назаренко, В.А. Контроль качества шлифовальных материалов по прочностным характеристикам их зерен / В. А. Назаренко, О.И. Пушкарев, А.В. Гончарова // СТИН. 2009. № 7. - С.26-29. -С. 14-21.
4. Назаренко, В.А. К вопросу геометрических характеристик зерен шлифматериалов / В. А. Назаренко, О.И. Пушкарев, А.В. Гончарова // В сборнике: Внутривузовская научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава Сборник статей. 2013. - С. 73-74.
5. Пушкарев, О. И. Зависимость прочности от изомет-ричности абразивного зерна / О.И. Пушкарев, А.В. Гончарова // В сборнике: Внутривузовская научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава Сборник статей. 2013. С. 74-75.
6. Гончарова А. В. Модернизация маятникового датчика / А. В. Гончарова, В. А. Назаренко // Научно-методический электронный журнал «Концепт». 2014. Т. 26. - С. 471-475.
7. Гончарова А. В. Оптимизация контроля качества шлифовальных материалов // Наука и образование в XXI веке сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 34 частях. 2013. С. 46-48.
ТЕХНОЛОГИЯ ВЫЯВЛЕНИЯ РАЗНООРИЕНТИРОВАННЫХ ДЕФЕКТОВ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЯХ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ, ПРИ ПОМОЩИ ТЕХНОЛОГИИ, ОСНОВАННОЙ НА ВОЗБУЖДЕНИИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
Григорьев Михаил Владимирович, Прилуцкий Максим Андреевич, Максутов Ленар Рауфович
ФГАУ «НУЦСКприМГТУ им. Н.Э. Баумана», г. Москва
АННОТАЦИЯ
В статье рассматривается подход к выявлению дефектов, ориентированных произвольно в плоскости, параллельной поверхности ввода ультразвуковых волн в металл, основанный на применении специального электромагнитно-акустического преобразователя, возбуждающего в контролируемом объекте горизонтально-поляризованные сдвиговые ультразвуковые колебания.
