Усовершенствование методики проектирования линейного электродинамического привода в ударно-импульсном режиме Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

управляющие при моделировании ВЗП, что позволяет при заданном технологичном профиле зубьев обоих колес [1] найти такую форму равноскоростной прямой, которая обеспечит требуемую многопарность зацепления и определенный уровень напряжений в гибком колесе. Учитывая, что требование минимального градиента кривизны профиля представляется инвариантом, целесообразно использовать «косинус-но-синусный» профиль [2], важным свойством которого является расширение рабочей «лба» волнообра-зователя, соответственно расширению зоны взаимодействия зубьев ВЗП.

Таким образом, параметры кривизны профиля волнообразователя, включаемые в модель ВЗП наряду со значениями чисел зубьев колес, межосевого расстояния, коэффициентов высоты головок зубьев, глубины захода зубьев в зацепление, коэффициентами смещения исходного контура при формообразовании зубьев, становятся значимым управляющим параметром при синтезе ВЗП с заданными выходными характеристиками, расширяя область существования ВЗП и возможности поиска оптимального сочетания значе-

ний параметров в пределах этой области, в том числе по критерию обеспечения работоспособности в заданных условиях эксплуатации, например в вакууме.

Библиографические ссылки

1. Иванов М. Н. Волновые зубчатые передачи. М. : Высш. шк., 1981. 184 с.

2. Лукин Р. С., Усаков В. И., Вавилов Д. В., Ип-тышев А. А.. Моделирование взаимодействия звеньев волновых зубчатых передач // Вестник СибГАУ. 2013. 1(47). C. 118-122.

References

1. Ivanov M. N. Volnovye zubchatye peredachi (Wave gears). Moscow, Vyssh. Shk., 1981. 184 p.

2. Lukin R. S., Usakov V. I., Vavilov D. V., Iptyshev А. А. Vestnik SibGAU. 2013, no. 1 (47), pp. 118-122.

© Усаков В. И., Лукин Р. С., 2013

УДК 621.313.13.1

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНОГО ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ПРИВОДА В УДАРНО-ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ

А. А. Фадеев, Д. В. Еремин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. Е-mail: [email protected]

Произведен пересмотр методики проектирования линейных электродинамических приводов ударного действия. Предложена схема расчета геометрических параметров привода в зависимости от динамических характеристик.

Ключевые слова: линейный двигатель, линейный электродинамический привод, ударно-импульсный режим.

METHODOLOGY IMPROVEMENT TO CALCULATE LINEAR ELECTRODYNAMIC DRIVE

IN SHOCK-PULSE MODE

А. А. Fadejev, D. V. Eremin

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: fadeev. [email protected]

Revision of the methodology to design linear electrodynamic actuators impact is performed. The scheme to calculate geometric actuator parameters based on dynamic characteristics is proposed.

Keywords: linear motor, linear electro-dynamic drive, shock-pulse mode.

В машиностроении наиболее перспективными являются системы, имеющие в основе линейные двигатели и обеспечивающие наилучшие условия интеграции приводного двигателя и рабочего органа машины или инструмента. Наибольший интерес представляют линейные электрические машины ударного действия (например, [1]). Применение линейных машин позволяет непосредственно преобразовать электроэнергию в кинетическую энергию прямолинейного движения якоря, что позволяет значительно упростить привод

кузнечно-прессовых машин, повышает его надежность и экономичность.

Наибольший интерес среди линейных машин ударного действия вызывают линейные электродинамические приводы (ЛЭДП) благодаря следующим преимуществам: быстродействие, отсутствие в конструкции магнитных материалов, универсальность.

Основой оптимизации и совершенствования электрических ударных машин является увеличение энергии единичного удара, увеличение удельной мощно-

Решетневские чтения. 2013

сти, режим работы и способ подсоединения механизма. На современном этапе развития техники накоплен значительный опыт проектирования и практической реализации линейных электрических машин.

Существующая методика расчета [2] позволяет проектировать линейные электродинамические приводы любого типоразмера и разных режимов работы (вибрационный, ударно-импульсный). Проектирование ЛЭДП ведется исходя из геометрических параметров основных элементов привода (якоря и индук-

тора), что не всегда удобно: для проектирования ЛЭДП под конкретный технологический процесс помимо габаритных параметров гораздо важнее знать дополнительно силовые и кинематические параметры (сила удара, скорость разгона, частота колебаний и т. д.).

На рис. 1 представлены основные геометрические параметры ЛЭДП, изменяя которые, можно влиять на динамические характеристики привода, главными из которых являются динамическая сила Един и скорость движения якоря Уя.

Рис. 1. Основные геометрические параметры линейного электродинамического привода: 1 - якорь, 2 - индуктор, 3 - обмотка индуктора

Рис. 2. Динамика работы линейного электродинамического привода: а - в начальный момент времени; б - прямой ход якоря; в - реверсивный ход якоря

В [2] получено выражение для определения динамической силы в начальный момент реверса (рис. 2):

^ = дин

= пЧр.я • N • В • (ия • РЯ +П-Ур Чр.я • • Вз) (1) Р р2 , Я.А. ' Я

где й?сря - средний диаметр якоря, мм; N - число витков якоря; Вз - магнитная индукция в зазоре, Тл; ия -напряжение питания обмотки якоря, В; Ур - реверсивная скорость движения якоря, мм/мин; РЯА. - активное сопротивление катушки якоря, Ом; РЯ - коэффициент, принятый при расчете активной длины якоря, учитывающий отношение tф (толщина магнитного фланца) и /ая (длина обмотки)

Выделим из выражения (1) параметр х, который характеризует конструкционные параметры якоря:

х =

П dср.я • Nя • Вз

P„

(2)

Преобразовав выражение (1) относительно х, получим квадратное уравнение для определения основных геометрических и конструкционных параметров якоря исходя из заданных силовых параметров:

V

p х2-

U „

■х - ^ин = 0.

(3)

1Я.А. Я. А.

Анализ уравнения показывает, что первый член уравнения показывает увеличение динамической силы за счет реверсивного хода якоря, второй член характеризует статическую силу за счет взаимодействия магнитных полей обмоток якоря и индуктора.

Таким образом, используя выражение (3) и варьируя параметрами выражения (2) можно произвести расчет линейного электродинамического привода с заданными динамическими характеристиками и оптимальными конструкционными параметрами.

Библиографические ссылки

1. Абрамов А. Д. Создание размерного ряда ручных редкоударных электромагнитных машин для транспортного строительства : монография / отв. ред. В. А. Каргин. Новосибирск : Изд-во СГУПС, 2012. 153 с.

2. Шестаков И. Я., Стрюк А. И., Фадеев А. А. Линейные электродинамические двигатели. Конструирование. Практическое использование : монография / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011. 148 с.

References

1. Abramov A. D. Sozdanie razmernogo ryada redkoudarnih electromagnitnih machine dlya transportnogo stroitelstva (Creating a size range of manual seldom striking electromagnetic vehicles for the transport of construction). SibTU, 2012, 153 p.

2. Chestakov I. Y., Struk A. I., Fadejev А. А. Lineynye electrodinamicheskie dvigately. Konstruirovanie. Practicheskoe ispolzovanie (Linear electrodynamic motors. Design. Practical use). SibGAU, 2011, 148 p.

© Фадеев А. А., Еремин Д. В., 2013

УДК 621.83.061.4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ КРИТЕРИЕВ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВОЛНОВЫХ РЕЕЧНЫХ ПЕРЕДАЧ

М. В. Шевчугов, Р. С. Лукин

Сибирский федеральный университет Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79. E-mail: [email protected]

Показаны основные критерии для расчета работоспособности волновых реечных передач на основе клинового толкателя и ролика, работающих в составе приводов поступательного перемещения автоматизированного технологического оборудования.

Ключевые слова: волновая реечная передача, жесткость передачи, критерии работоспособности, прецизионный привод.

DETERMINATION OF MAIN CRITERIA OF WORKABILITY OF WAVE AND RACK-AND-PINION DRIVES

M. V. Shevchugov, R. S. Lukin

Siberian Federal University 79, Svobodnyi prosp., Krasnoiarsk, 660041, Russia. E-mail: [email protected]

The paper shows the basic criteria for calculating the workability of wave and rack-and-pinion drives on the basis of a wedge follower and a roller working as parts of drives offorward movement of automated processing equipment.

Keywords: wave rack-and-pinion drive, stiffness of drive, workability criteria, precision drive.