CC BY
16
Розглянутi параметри регульованого електроприводу вiбрацiйнихробочих оргатв Грунтообробних машин. Встановлено, що приводш масивно-роторш двигуни дають можлив^ть зменшити пульсащю струму та моменту за рахунок тдвищеного опору роторного кола, в результатi чого втрати енерги в приводах зменшуються
Ключовi слова: вiбруючий орган, момент опору, втрати потужностi, активний ошр, електромагттний момент
Рассмотрены параметры регулируемого электропривода вибрационных рабочих органов почвообрабатывающих машин. Установлено, что приводные массивно-роторные двигатели дают возможность, за счет повышенного сопротивления ротора, уменьшить пульсацию тока и момента, в результате этого потери энергии в приводах уменьшаются
Ключевые слова: вибрирующий орган, момент сопротивления, потери мощности, активное сопротивление, электромагнитный момент
The Considered parameters controlled electric drive vibratory worker organ processing ground of the machines. It Is Installed that drive massive- rotors to engines enable, to account of the raised resistance of the rotor, reduce the pulsation of the current and moment, as a result this loss to energy in drive decrease
Key words: vibrating organ, moment of the resistance, loss to powers, active resistance, electromagnetic moment
УДК 621.386
ВИЗНАЧЕННЯ ДЕЯКИХ ПАРАМЕТР1В РЕГУЛЬОВАНОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДУ В1БРУЮЧИХ РОБОЧИХ ОРГАН1В ГРУНТООБРОБНИХ
МАШИН
1.А. Гаврилюк
Кандидат техычних наук, доцент* I. П . I л ь V ч о в
Кандидат техычних наук, доцент* Ю.М. Хандола
Кандидат техычних наук, доцент* *Кафедра автоматизованих електромехашчних систем Хармвський нацюнальний техшчний уыверситет стьського господарства iменi Петра Василенка вул. Енгельса, 19, м. Хармв, 61052 Контактний тел.: (057) 712-50-56 Ю.М. Федюшко Доктор техычних наук, доцент Кафедра електриф^ованих технолопй АПК Тавртський державний агротехнолопчний уыверситет пр. Б.Хмельницького, 18, м. МелЬополь, УкраТна, 72312 Контактний тел.: (06192) 6-37-61
1. Вступ
В сучасному «льськогосподарському виробництв^ у сферi рослинництва, одним iз основних технолопч-них процеив е обробка Грунту, що виконуеться мобшь-ними агрегатами: тракторами у сукупносп з альсько-господарськими машинами та шшими пристроями.
Автоматизащя мобшьних машин дозволяе тдтри-мувати задан агротехшчш норми, а також збшьшу-вати продуктившсть агрегатiв та економж палива, пiдвищуючи цим самим врожайшсть.
При обробцi Грунту дощльно застосовувати ма-шини та мехашзми з активними робочими органами, зокрема з вiбруючими, що дае можлившть значно зменшити тягове зусилля (до 60%), полшшити повггряно-вологе середовище в Грунтi та зменшити втрати енергп при обробцi.
2. Аналiз останшх дослiджень
Згiдно з аналiзу лiтературних джерел, для тдтриман-ня оптимально! вiбрацii робочих оргашв Грунтообробних машин, в залежност вiд швидкостi и пересування та фiзико-механiчних властивостей Грунту, необхiдно змшювати частоту коливань робочих органiв.
Для виконання поставлено! задачi необхiдно змь нювати частоту обертання ексцентрикiв за рахунок змши частоти обертання приводного двигуна, вра-ховуючи при цьому таю величини, як момент опору, електромагттний момент, струми ротора i статора для двигушв з масивним ротором. Встановлено, що асин-хронш двигуни зi змiнними параметрами б^ьш ефек-тивнi з точки зору зменшення пульсуючих струмiв та моменпв, що в свою чергу зменшуе втрати енергп в даних приводах.
уз
3. Формулювання мети стати
Метою дано! стати е необхiднiсть показати, як змшюються струми i моменти в електроприводах з Bi-бруючими робочими органами при змж частоти обе-ртання двигунiв у процесi тдтримання оптимально! частоти коливань робочого органу.
4. Основш матерiали дослщжень
Вщмшною особливiстю вiбрацiйних робочих ор-гашв при обробцi Грунту е !х кiнематична невизначе-нiсть. Це значить, що закон руху робочого органу зале-жить вiд динамiчних факторiв: реакцiй Грунту та його жорсткость У зв'язку з цим вiбруючi робочi органи Грунтообробних машин змшюють свiй режим роботи.
Цiкавим i практично важливим завданням е роз-робка системи автоматичного налаштування вiбрую-чих робочих органiв на оптимальний режим роботи, забезпечення якого можна отримати при виконанш наступно! нерiвностi:
V cab
V " Т'
K
Ii Чio+(k0)2(-I2)2,
(4)
де К0 - коефiцiент збiльшення струму ввд розсiю-вання.
К0= 1,1...1,2.
Змша напруги або частоти мережi живлення впли-вае на намагнiчуючий струм, який у свою чергу впли-вае на загальний струм холостого ходу. Для визна-чення ще1 змши iснують точнi теоретичнi методи й iмперичнi формули. Так при змж напруги в межах ввд (0,6...1,25)ин струм холостого ходу визначаеться з виразу:
I =
0118 + 0116KUl 1 - 0,66KU 0
(5)
(1)
де V - швидюсть руху вiбруючого органу; v - кутова частота обертання ексцентриюв вiбра-тора;
cab - величини, що характеризують геометричш розмiри робочого органу;
d - параметр, що залежить вщ фiзико-механiчних властивостей Грунту.
Сучаснi трактори, що мають всережимнi регулято-ри, забезпечують сталiсть поступово! швидкостi руху на вщповщнш передачi. Таким чином, для шдтримки умови (1), при змж фiзико-механiчних властивостей Грунту необхiдно змшювати частоту обертання ек-сцентрикiв (частоту коливань робочого органу) за ра-хунок змши частоти обертання приводного двигуна.
Змшу частоти обертання приводного двигуна можна здшснити, змшюючи величину напруги i частоту струму мережi живлення або параметри самого двигуна. Розглядаючи асинхронну машину як основний вид приводу альськогосподарських механiзмiв в даний час i найбiльш перспективну у майбутньому, слвд вщ-значити ii незаперечнi переваги: досконалу i просту конструкцiю, ввдпрацьовану технологiю виробництва, високу надiйнiсть та невелику варпсть. Змiна параме-трiв живильно! мережi з метою регулювання частоти обертання, як правило, викликае тдвищення струмiв ротора i статора та подальший перегрiв iзоляцii. Струм статора асинхронно! машини визначаеться наступним виразом:
¡1 = io +12, (2)
де 11 - струм статора;
10 - струм холостого ходу;
12 - приведений струм ротора до статора.
I2 - ^
2 т^ >
де Ки - вiдносна напруга у в.о. вщ номiнальноi;
10н - струм холостого ходу при номшальнш на-прузi.
Друга складова струму статора залежить вщ елек-тромагштного моменту, який розвивае машина i до-рiвнюе моменту навантаження i входить у вираз для електричних втрат роторного ланцюга:
Ре2 = т4 (Ц )^2 = М^н , (6)
де т1 - число фаз статора
Я2 - приведений активний опiр ротора до статора;
М - електромагштний момент;
ю0 - синхронна частота обертання поля статора;
s - поточне значення ковзання двигуна.
Нехтуючи мехашчними та додатковими втратами, яю, як правило, не перевищують одного ввдсотка вiд номiнальноi потужностi, приймаемо:
М - Мс (7)
Залежно вщ типу механiзму або машини момент и опору при змж частоти обертання можна представити рiвнянням:
М„„ = М„
ю
(8)
де Мсн - момент опору машини при номiнальнiй частотi обертання;
ю - потокове значення частоти обертання робочо-го органу машини;
юн - номшальна частота обертання робочого органу машини;
Е - показник ступеня залежить ввд виду механiзму або машини.
Рiвняння (6) з урахуванням виразу (7) можна за-писати:
ч2
^ " <^н (9)
mi (I2)2R2 = McHfflGSH
Для ковзань, вщмшних вiд номiнальних з ураху-
ванням характеру змши моменту отримаемо:
\х
m (i'2x) R2x = мс,
(10)
Враховуючи, що rnx = ю0 (1 - sx), а юн = ю0 (1 - sH)
(3)
межах змши ковзання двигуна можна записати:
\х
де Kj - коефвдент трансформацii по струму. Дiюче значення струму статора можна визначити з виразу:
(l2x ) R2x -(l 2н ) R2н^^
1 - Sx
1 - s„
(11)
Незначний вплив ефекту витiснення струму при змж ковзання в межах sx = 0...0,4 в двигунi з корот-
и
M0Sx ,
)
в
козамкненим ротором дозволяе прииняти р1вн1сть: К2н = Щх .
У цьому випадку вираз (11) приИмае вигляд:
(12х )2 = &
Ян V
1 - «х
1 - Я.
(12)
Розд1ливши л1ву 1 праву частину р1вност1 на (Ц„)
отримаемо:
\2
1 - «х
1 - Я.
(12н)
Вщношення
(I *
т. = КР
(12х ^Т^А =(12н
1 - «х
1 - Я.
Зробивши перетворення виразу(16), отримаемо:
(у л2
2х V 12н )
1 - «х
1 - я„
= К
^(12ср )2 +(Д1'2 )2 ,
Величина пульсуючо! складово! струму дор1внюе:
Д12 =у/(Д12+)2 +(Д12-)2 , (19
= (20)
(13)
(14)
Д12+ =
Д12- = -
К„Е
К2-У1Л+у
2
s + V
+ (Х2т )2
К„Е
2
(21)
+ (Х2т )2
(1'2- )
де Кр - коефщ1ент завищення габаритно! потуж-ност1 двигуна.
Ковзання в р1внянш (13) може бути задано або роз-раховане вщомими методами. Р1шення р1вняння (13) з урахуванням змши характеру моменту опору, дозволяе визначити вщносну змшу струму, а отже 1 втрати у приводному двигуш.
У двигунах з масивним ротором змшюеться жор-стюсть мехашчно! характеристики при зм1ш вели-чини тдведено! напруги, що призводить до плавного регулювання частоти обертання. Особлив1сть двигуна тако'! конструкцп полягае у зм1ш активного опору ротора в залежност1 в1д ковзання та магштно! про-никностк
К2х ^^АЩк
(15)
де^2к - приведении активниИ отр масивного ротора при s=1;
цх - магштна проникшсть, що вщповщае струму ротора при ковзанш ях .
Шдставивши значення Я2х у вираз (11), отримае-
(16)
де sн - ном1нальне ковзання двигуна з масивним ротором, сн = 0,1...0,2;
12 - наведений струм ротора, що вщповщае номь нальному ковзанню при напруз1 р1внш номшальному значенню и = и .
(17)
де цн , цх - вщповщно, вщносна магштна проникшсть при номшальному значенш струму ротора 1'2н, при будь-якому значенш струму 1'2х.
Значення струму 1'2х при пульсуючому навантаженш, яке обумовлене роботою в1бруючих робочих оргашв Грунтообробних машин (плоскор1зи, культи-ватори, котки для ушдльнення Грунту), можна визна-чити з виразу:
(18)
де 1'2ср - середне значення струму роторного лан-цюга при пульсуючому навантаженш, приведеного до статора;
Д1'2 - пульсуюча складова струму при зм1ш напруги в мереж1, приведена до статора.
де Е - пульсуюча е.р.с. ротора, приведена до статора двигуна;
Я2и - активниИ 1 реактивний перехщний отр ротора приведении до статора двигуна;
s - ковзання, вщповщне середньому значенню;
V - вщносна частота вимушених коливань.
Середне значення струму ротора при пульсуючому навантаженш дор1внюе:
I' = киин _-_ (22)
2с04т (Я'Л + яИ5Х2т)+J(sx;mx'2m-с^т), ( )
де о - результуючий коефщ1ент розс1ювання;
Xsm - перехщний реактивний ошр статора;
КЯ - коефщ1ент електромагштного зв'язку статора.
Для к1льк1сно'! оцшки коефщ1ента завищення по-тужност1 асинхронних двигушв р1зних модифжацш використовуються в регульованому приводи Значення струму \'2н та магштно! проникност необхщно при-ймати з умови допустимого перевищення температури двигуна над температурою навколишнього середови-ща при тривалому режим1 роботи. Використання вира-зу (17) для розрахунку вщносно! змши струм1в трохи ускладнюеться залежшстю магштно! проникност1 цх в1д шуканого струму 12х. Розрахунки спрощуються, якщо на початку прийняти магштну проникшсть не-змшною, а надал1 провести уточнення з урахуванням конкретно'! машини з певною магштною характеристикою матер1алу ротора.
Так, для в1братора потужшстю Рн = 600Вт з ном1-нальним ковзанням sн = 0,07 при поточному значенш ковзання sx = 0,21, коефщ1ент завищення потужност1 двигуна дор1внюе Кр = 1,5, а для такого ж в1братора, що мае масивний ротор, виконаний, з електротехшчно! стал1 при шших р1вних умовах Кр = 1.
Таким чином, асинхронна машина 1з змшними параметрами роторно! ланцюга вщчувае менш1 струмов1 перевантаження при регулюванш частоти обертання за рахунок змши величини тдведено! напруги.
Висновки
Анал1з режим1в роботи р1зних асинхронних двигушв при регулюванш частоти обертання в1бруючих робочих оргашв Грунтообробних машин показуе, що необхщно застосовувати двигуни з тдвищеним опором роторного кола. Застосування таких електропри-вод1в приводить до зменшення пульсуючих струм1в та момент1в, а це, в свою чергу, приводить до полшшення !х енергетичних показниюв.
5
Я-V
х
Лиература
1. Мартыненко И.И. Методика определения момента сопротивления робочих машин с переменной нагрузкой. / И. И. Мартынен-
ко, Н. А. Корчемный. // Сб. «Вопросы електрификации сельского хазяйства». - К.: Урожай, 1970. - Вып.30.
2. Гаврилюк И.А. Исследования режимов работы и энергитических показателей электроприводов вибрирующих робочих органов
почвообрабатывающих машин. / И. А. Гаврилюк // Сб. научн. тр. БЧМЭСХ. - Минск. - ч.11. - 1979.
3. Гаврилюк I.A. Електроприводи машин та механiзмiв, яга працюють 3i змшним навантаженням в АПК / I. А. Гаврилюк, I. П.
!лычов, Ю. М. Хандола. - Харгав: ХНТУСГ, 2004. - C.72-76.
Розглянуто вплив регенеративних ei6pa-цш при pi3aHHi, наведет експериментальш дослидження, в яких визначали вплив швид-Kocmi рiзання, глибини i переднього кута рiзця
Ключовi слова: регенеративш вiбрацii,
демпфiрування «фактор швидкостi» □-□
Рассмотрено влияние регенеративных вибраций при резании, приведены экспериментальные исследования, в которых определяли влияние скорости резания, глубины и переднего угла резца
Ключевые слова: регенеративные вибрации, демпфирование, «фактор скорости» □-□
The impact of recovery vibrations during cutting are considered, the experimental researching, in which the impact of cutting speed, depth and face angle was determined, are given
Key words: regenerative vibrations, damping, «speed factor»
УДК 621.9.01:534
ДОСЛ1ДЖЕННЯ РЕГЕНЕРАТИВНИХ В1БРАЦ1Й ПРИ Р1ЗАНН1
О.Л. Кондратюк
Кандидат техычних наук, доцент*
А.О. Скорк^ н
Астрант, асистент*
О.О. Литвинова
Мапстр*
Контактний тел.: (057) 733-78-26 E-mail: Kondr20071@I.ua *Кафедра металорiжучого обладнання i транспортних
систем
УкраТнська шженерно-педагопчна академiя вул. Ушверситетська, 16, м. Хармв, УкраТна, 61003
Вступ
Вщомо багато po6iT, присвячених дослщженню впливу регенеративних вiбрацiй на точшсть po3MipiB, шорстюсть поверхш оброблюваних деталей i стшюсть iнструменту. Ряд дослiдникiв надали характеристики регенеративних коливань, визначеш на основi аналiзу динамiчноi сили рiзання. Проте виконаний в цих до-слщженнях аналiз дуже складний, а результати не завжди перевiренi експериментально.
Моделювання процесу ортогонального точiння
Описуваний теоретичний аналiз вiбрацiй викона-ний шляхом моделювання процесу ортогонального точiння з врахуванням динамiчноi сили рiзання. От-
риманi границi стiйкостi пiдтвердженi експеримен-тами при ортогональному рiзаннi, в яких визначали вплив швидкоси рiзання, глибини i переднього кута рiзця. Правомiрнiсть моделi перевiряли також для регенеративних коливань при нев^ьному рiзаннi. Якщо розглядати вiдносно простий процес рiзання, в якому результуюча сила рiзання F(t) пропорцiйна миттевш повнiй товщинi зрiзу u(t), то умови абсолютноi стш-кост можуть бути вираженi нерiвнiстю:
Re
kcG
(S)
1 > —
2
де kc - статична жорсткiсть рiзання;
Gm(S)
k
- динамiчна податливiсть системи;
S - параметр перетворення Лапласа.
