автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Анализ силовых характеристик электромагнитных прессов цилиндрической конструкции и способы их улучшения

На правах рукописи

Смирнова Юлия Борисовна

АНАЛИЗ СИЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРЕССОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ И СПОСОБЫ ИХ

УЛУЧШЕНИЯ

Специальность 05 09 01 - Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□03174603

Новосибирск - 2007

003174603

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, доцент

Нейман Владимир Юрьевич

Официальные оппоненты

- доктор технических наук, старший научный сотрудник Симонов Борис Ферапонтович

- доктор технических наук, профессор Темлякова Зоя Савельевна

Ведущее предприятие ГОУ ВПО «Красноярский государственный технический университет», г Красноярск

Защита состоится «25» октября 2007 г в 10— часов на заседании диссертационного совета Д 212 173 04 при ГОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет» по адресу 630092, г Новосибирск, пр К Маркса, 20

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета

Автореферат разослан «20» сентября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета канд техн наук, доцент

Бородин Н И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В ряде отраслей промышленности при производстве мелких деталей используются технологические процессы типа клеймения, безударного прессования, чеканки, холодной осадки, механизация которых осуществляется устройствами импульсного действия малых мощностей В качестве технических средств, позволяющих реализовать импульсные технологии, используются прессы с пневмо-, гидро- и электроприводом, прессы на базе линейных двигателей различного принципа действия, а также ручной труд

Альтернативой этому оборудованию являются электромагнитные прессы (ЭМП) Несмотря на то, что ЭМП уступают гидравлическим и пневматическим прессам по удельным значениям работы и мощности, в настоящее время они широко используются в машиностроительной, электротехнической, приборостроительной и других отраслях промышленности Их малые стоимость, габариты, масса, технологичность изготовления и простота обслуживания, эколо-гичность, а также высокое значение эффективного КПД, представляющего собой отношение энергии, поступающей в электромагнитную систему, к полезной механической работе на интервале цикла, выгодно отличают их от прессов, использующих гидро-, пневмо-, и электропривод традиционного исполнения

Решением вопросов энергопреобразования, проектирования и практической реализации линейных электромагнитных двигателей (ЛЭМД), позволяющих повысить эффективность использования электрической энергии, занимались В Н Гурницкий, В В Ивашин, А В Львицын, А Н Мирошниченко, Г К Ротерс, Н П Ряшенцев, Б Ф Симонов, М М Соколов, Е М Тимошенко, А П Тронов, Г Г Угаров, В Н Федонин, А В Фролов и другие специалисты

Однако проведенный анализ технико-экономических характеристик ЭМП показывает, что прессы, имеющие одинаковую область использования, существенно различаются по удельным объективным показателям Это объясняется тем, что часть конструкций ЛЭМД для привода ЭМП выполнено в виде единичных образцов без учета режима работы двигателя для данной области применения, т е без учета параметров технологического процесса Возрастающая необходимость повышения удельных силовых и энергетических показателей до теоретически возможных пределов требует решения указанных задач, позволяющих при минимальных затратах получить желаемый результат

Цель работы и задачи исследования.

Цель диссертационной работы состоит в улучшении силовых и энергетических характеристик двигателя электромагнитного пресса за счет выбора рационального типа магнитной системы и оптимизации геометрических параметров с учетом особенностей технологического процесса

Для достижения цели решались следующие основные задачи:

1 Выполнить анализ современного состояния проблемы и возможных путей ее решения Обосновать базовую конструкцию двигателя пресса

2 Исследовать влияние геометрических соотношений, магнитных свойств элементов конструкции и режима питания двигателя электромагнитного пресса на его удельные силовые характеристики в диапазоне рабочего хода при разной степени насыщения стали

3 Разработать систему конструктивных мер по улучшению удельных силовых характеристик

4 Разработать инженерную методику расчета двигателя электромагнитного пресса с улучшенными силовыми характеристиками, учитывающую особенности технологического процесса

Методы исследования.

Исследования проводилось с помощью математического моделирования При создании математической модели и универсального программного комплекса для анализа статических и динамических процессов использовались методы расчета магнитных полей, численные методы решения дифференциальных уравнений Для расчета удельных силовых, энергетических показателей и поиска рациональных геометрических соотношений автором были разработаны программы в среде МаЛСАБ 13, РЕММ 4,0

Достоверность результатов численного моделирования проверялась путем сопоставления с имеющимися опубликованными данными, полученными экспериментально на физических моделях импульсных линейных электромагнитных двигателей, а также с помощью аналитических расчетов Аналитические методики расчета базировались на фундаментальных законах и уравнениях электродинамики, теории электромагнитного поля и теории электрических цепей, поиск интегральных соотношений осуществлялся аналитическими методами решения дифференциальных уравнений

Научная новизна работы:

1 Исследовано влияние степени насыщения стали магнитопровода на удельные силовые показатели, определены области рациональных соотношений геометрических размеров элементов конструкции ЛЭМД, исходя из максимумов отношений тягового усилия и работы к массе его активных материалов в зависимости от величины хода якоря и степени насыщения стали

2 Исследовано влияние магнитных свойств материала магнитопровода ЛЭМД на его удельные силовые показатели, обосновано применение материалов с повышенным порогом насыщения

3 Разработана методика расчета статической тяговой характеристики ЛЭМД, которая, в отличие от известных, основана на сочетании аналитического расчета тягового усилия по энергетической формуле с аналитическим расчетом распределения магнитного потока по длине магнитопровода с учетом его нелинейных свойств, что повышает точность расчета усилия

4 Разработана инженерная методика расчета ЛЭМД пресса базовой конструкции с улучшенными силовыми характеристиками, которая, в отличие от известных, при выборе геометрических соотношений элементов конструкции учитывает особенности технологического процесса

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Установленная зависимость удельных силовых показателей ЛЭМД от соотношений геометрических размеров элементов его конструкции с максимумом, смещающимся с изменением степени насыщения магнитопровода

2 Разработанный комплекс конструктивных мер, обеспечивающий получение максимальных удельных значений силы тяги и работы за счет учета влияния насыщения стали

3 Инженерная методика расчета ЛЭМД пресса с улучшенными силовыми показателями

Практическая ценность работы состоит в том, что

• разработан алгоритм реализации инженерной методики расчета ЛЭМД пресса для заданного технологического процесса, включающий в себя определение геометрических размеров элементов конструкции и обмоточных данных катушки, расчет статической тяговой характеристики и удельных показателей с учетом степени насыщения стали,

• разработан комплекс программ для ЭВМ, позволяющий вычислять удельные силовые показатели и находить области их рациональных значений в зависимости от величины хода якоря и насыщения стали, рассчитывать статические тяговые характеристики

Публикации. Основные научные результаты и материалы исследований опубликованы в 9 работах, в том числе 1 статья в журнале, рецензируемом ВАК для кандидатских диссертаций, 3 статьи в периодических изданиях и 5 работ, опубликованных в материалах всероссийских и международных конференций

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на II научно-технической конференции с международным участием «Электротехника, электромеханика, электротехнологии ЭЭЭ-2005» 25 октября 2005 г , на всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука Технологии Инновации» 4 декабря 2004 г , 6 декабря 2005 г и 7 декабря 2006 г

Реализация результатов работы. Материалы диссертационной работы использованы в отчетах о НИР, проводимой в ГОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет» (НГТУ) по государственному контракту № 02 513 11 3138 (шифр 2007-3-1 3-25-01-486), а также в учебном процессе

при подготовке бакалавров, инженеров и магистрантов электромеханического факультета ГОУ ВПО НГТУ

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 135 наименований и приложений Работа содержит 154 страницы основного текста с 45 иллюстрациями и 3 таблицами

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определены актуальность работы, объект и предмет исследований, определены ее основная цель, решаемые в ней задачи

В первой главе проведен сравнительный анализ существующих пневматических, гидравлических, кривошипных и электромагнитных приводов прессов по системе объективных критериев и сделан вывод, что по ряду критериев наилучшим является привод на основе ЛЭМД К основным преимуществам ЛЭМД относятся возможность регулирования в широких пределах частоты, усилия, выходной энергии и мощности, непосредственное преобразование электрической энергии в энергию прямолинейного движения пуансона, малый объем и масса, высокий эффективный КПД

Для определения базовой конструкции ЛЭМД, основных параметров и формы силовой характеристики двигателя произведен расчет сил сопротивления сталей деформированию при выполнении технологических операций «клепка», «клеймение», «штамповка», на основании которых предварительно определены основные параметры пресса

• максимальное усилие, развиваемое прессом .Ртах < 100 кН,

• величина перемещения рабочего органа И < 50 мм,

• мощность электропривода до 4-5 кВт

Силовая характеристика двигателя должна проходить выше кривой сопротивления сталей деформированию и иметь гиперболический вид

Квазистатические методы обработки материалов давлением с частотой ходов до 40 ход /мин и большими токовыми нагрузками в диапазоне рассматриваемого силового воздействия на обрабатываемую среду требуют отдельного обоснования типа магнитной системы ЛЭМД

Вторая глава посвящена выбору базовой конструкции ЛЭМД пресса и поиску методик, позволяющих производить оптимизационные расчеты ЛЭМД с малым рабочим ходом в статическом и динамическом режимах

Рис 1 Схема ЛЭМД базовой конструкции

Конструктивно заданной форме тяговой характеристики соответствуют следующие типы магнитных систем ЛЭМД с внешним притягивающимся якорем, с втягивающимся плоским якорем и стопом, с комбинированным якорем и стопом Анализ основных удельных силовых показателей сравниваемых подгрупп выявил перспективность использования электромагнитных двигателей с комбинированным якорем в рассматриваемом диапазоне усилий

Поэтому конструкцию электромагнитного двигателя с двумя рабочими зазорами, стопом и комбинированным якорем (рис 1), обладающую высокими удельными силовыми показателями, принята за базовую, и все дальнейшие исследования проводятся с ЛЭМД этой конфигурации ЛЭМД состоит из комбинированного якоря 1, корпуса 2, обмотки 3, стержня 4 для передачи энергии прессования, направляющих 6, возвратной пружины 5 Рабочий ход бойка совершается под действием электромагнитной силы Fм и силы тяжести (7, а возврат в исходное положение — под действием силы упругости пружины Ру

Данная магнитная система ЛЭМД удовлетворяет следующим требованиям максимальное использование магнитного потока системы за счет потоков рассеяния и увеличения поверхности якоря, взаимодействующего с ярмом, наилучшее соответствие формы силовой характеристики двигателя форме кривой сопротивления сталей деформированию максимальные усилия к концу рабочего хода и высокие удельные технические показатели

Проблема проектирования ЛЭМД подобной конструкции состоит в том, что существующие инженерные методики при определении геометрических соотношений двигателя не учитывают эффект насыщения магнитопровода, а руководствуются принятым в теории проектирования электрических машин условием о постоянстве магнитного потока по длине силовой линии Однако электромагнитный двигатель является устройством с переменной структурой, у которого на протяжении рабочего хода изменяется как величина тока (вследствие переходного процесса, время протекания которого соизмеримо со временем рабочего хода), так и величина индукции, и, как следствие, насыщение материала магнитопровода, что особенно проявляется при работе на малых ходах В связи с этим требуется создание новой инженерной методики, учитывающей при проектировании ЛЭМД особенности технологического процесса

На основании исследования литературных источников показано, что все известные аналитические методы расчета динамических характеристик не обеспечивают требуемой точности, а существующие пакеты программ не предусматривают исследование моделей в динамике с учетом насыщения стали Экспериментальные исследования связаны с трудностями материального и временного характера Поэтому для исследований применено моделирование статических и динамических тяговых характеристик по универсальному программному комплексу, созданному в НГТУ (г Новосибирск) на базе математической модели ЛЭМД Математическая модель базируется на расчете магнитного поля в объеме машины на основе численного решения системы уравнений Максвелла

Осесимметричная конструкция ЛЭМД позволяет решать полученную нелинейную начально-краевую задачу в цилиндрической системе координат При этом не учитываются токи смещения и переноса, элементы конструкции считаются однородными изотропными телами Нелинейность магнитной проницаемости для ферромагнитных материалов учитывается посредством таблицы заданных значений индукции и напряженности магнитного поля, которая аппроксимируется в функциональную зависимость В = /(Н)

На основании разработанной универсальной расчетной модели ЛЭМД, был создан программный продукт для расчета статических и динамических характеристик ЛЭМД базовой конструкции, позволяющий осуществлять поиск рациональных геометрических соотношений путем изменения размеров магнитной цепи, используемых магнитных материалов магнитопровода, величины тока, формы импульса питающего напряжения, включая питание от источников, выполненных по однополупериодной однофазной схеме с заданным углом управления

Третья глава посвящена поиску рациональных геометрических соотношений ЛЭМД базовой конструкции при работе на малых ходах якоря 0 < — <1

г\

по выбранным критериям

С* Р Л* А /1\

^ = —, А = —, (1)

т т

где Р - тяговое усилие в каждой точке воздушного зазора, А - полезная механическая работа на интервале хода, Р*{А*) - удельные значения тягового усилия (полезной работы) на единицу массы т активных материалов ЛЭМД Оптимизация проводится на основании исследования статических тяговых характеристик, полученных при конечноэлементном моделировании магнитного поля ЛЭМД Согласно подходу В Н Гурницкого, все исследования, результаты которых представлены в настоящей главе, сравнение различных вариантов конструкций прессов как с сохранением постоянства объемов (масс) так и без него, проводятся для катушек, имеющих одинаковой удельный тепловой габарит

= (2)

"охл"пр

где Ум - объем меди обмотки, 50ХЛ - поверхность охлаждения катушки, £пр -

площадь поперечного сечения проводника Выполнение условия (2) при одинаковом токе, протекающем по катушке, обеспечивает равенство условий теплоотдачи сравниваемых вариантов исполнений

Проведенными исследованиями было установлено, что существует оптимальное отношение объема стали магнитопровода Уст к объему меди обмотки

Ум и оно находится в диапазоне

— = 2 4

(3)

Радиус якоря связан с требуемой конечной силой и может определяться по формуле

г1=к50

пВ2и

(4)

к

Д

о е

где &д0 =1,05 1,15 - коэффициент, обусловленный технологическим воздушным зазором в режиме притянутого якоря, В п - индукция насыщения материала магнитопровода, - требуемое тяговое усилие при минимальном воздушном зазоре, которое определяется из графика сопротивления обрабатываемого материала деформациям

Показано, что зависимость удельных значений статического тягового усилия и полезной работы от геометрии магнитных систем имеет явновыра-женный максимум Существование максимумов характеристик, связанных с конкретным технологическим процессом, требует постановки и решения новых задач, связанных с определением рациональных геометрических соотношений

ЛЭМД с целью увеличения технико-экономических показателей до достижения теоретически возможных величин

На рис 2 представлены зависимости высоты диска якоря от требуемого технологической операцией хода плунжера при разных токах, рекомендуемые для получения максимальных удельных значений работы и силы Здесь же показаны значения высоты диска якоря, рекомендуемые для выбора по существующим методикам расчета вне зависимости от величины перемещения и тока Очевидно, что при

проектировании ЛЭМД с малым ходом якоря и большой токовой нагрузкой пользоваться

имеющимися рекомендациями некорректно

б/г,, о (

Рис 2 Зависимости высоты диска якоря

от рабочего зазора при разных токах — по существующим методикам расчета, - по рекомендациям автора

С целью выработки общих рекомендаций для проектирования были построены области для выбора рациональных геометрических параметров (рис 3) с разбросом 1% относительно максимума удельной работы, при этом удельная сила тяги в каждой точке перемещения уменьшается не более чем на 5% от максимальной величины Такие же области были построены для выбора рациональных значений дисковой части якоря, высоты полюса, радиуса магнитопро-вода

гэ

г3 = г2

"п П

0,6 0,5 0,4 0,3

0 0,2 0,4 0,6 0,8 _5 б) г,

0,2

V/// щ. \1> 5< \V4\V >0 л

\NNNX: Ш

Ш у//Л // = 15 т ш

0 0,2 0,4 0,6 0,8

0 0,2 0,4 0,6 0,8 _8_ г) Г!

в) П

Рис 3 Области для выбора рациональных относительных значений высоты стопа (а), радиуса магнитопровода (б), высоты диска якоря (в) и высоты полюса (г) в зависимости от относительного рабочего зазора при разных токах

Г, кН 12 10

-А ,%

5 1,2

/ 3 6

_4_/

0 0,2 0,4 0,6 0,8 5/г,,ое а)

100 101 96 88 115

74

1 2 3 4 5 к Г* % '1 шах, - ° 6

113

100 100 98 81 92

1 2 3 4 5 6 б)

Рис 4 Статические тяговые характеристики (а) и удельные показатели ЛЭМД (б) с магнитопроводами из 1 - сталь СтЗ, 2 — низкоуглеродистая сталь 10880, 3 - сталь 10, 4 - сталь 20, 5- электротехническая сталь 1411, 6- железокобальтовый сплав 49КФ

Исследования влияния магнитных свойств материала магнитопровода на удельные силовые характеристики (рис 4) показали, что наилучшими характеристиками при малых рабочих зазорах обладает двигатель, изготовленный из железокобальтового сплава 49 КФ Однако высокая стоимость кобальта ограничивает его применение, поэтому в настоящее время наиболее подходящими для изготовления магнитопроводов электромагнитных прессов явллются конструкционные стали СтЗ, 10

Четвертая глава посвящена разр аботке инженерной методики расчета рациональных параметров ЛЭМД, отличающаяся от известных тем, что учитывает параметры технологического процесса при проектировании

Исследования влияния формы и величины питающего импульса напряжения на силовые показатели ЛЭМД показали, что рациональной формой напряжения для получения максимальных силовых показателей является прямоугольный импульс напряжения В результате моделирования получены зависимости полезной работы А, силы трогания и максимального значения силы

в процессе движения Ртах, максимальной скорости движения якоря утах, тока трогания 1тр и максимального значение тока в процессе движения г тах от времени при различной величине приложенного прямоугольного импульса напряжения источника По полученным кривым также были определены время тро-

гания ?тр, время движения /дв и полное время срабатывания ¿тах Указанные зависимости были перестроены и приведены на рис 5

с

0,03

0,02

0,01

'тах 'дв

-Р'п.и.кН, Утах, м/с

Ушу

Р

А

^ I р.- А • 'таю А, ./^п, Н

1000 2000 и, в

1000 2000 и, в о

1000 2000 и, в

Рис 5 Зависимости динамических параметров ЛЭМД от величины прямоугольного импульса напряжения питания

5 /г,

В результате проведенных исследований можно сделать вывод, что значительного снижения времени срабатывания с одновременным увеличением конечного тягового усилия и полезной работы можно добиться путем увеличения подводимого напряжения и до 1000 В Дальнейшее увеличение напряжения питания приводит к резкому увеличению тепловых потерь и одновременному снижению удельных энергетических и силовых показателей (рис 5)

Результаты оценок, выполненных по полученным зависимостям, показали, что для неуправляемого процесса движением значение тока установившегося процесса I и максимальное значение тока за время движения определяется зависимостью, представленной на рис 6 и отношение 2тах// не превышает 0,5 в рассматриваемом диапазоне перемещений

Для расчета статических характеристик ЛЭМД с учетом насыщения была разработана графоаналитическая методика, которая, в отличие от известных, позволяет рассчитать ЛЭМД с магнитопроводом, изготовленным из различных материалов и имеющим переменное сечение Методика основана на сочетании аналитического расчета тягового усилия по энергетической формуле с аналити-

0,8 0,6 0,4 0,2

0"

0,1 0,2 0,3 0,4 .//

Рис 6 График для выбора соотношения ;тзх/7

ческим расчетом распределения магнитного потока с учетом нелинейных свойств магнитопровода, что дает выигрыш в точности расчета усилия

Распределение магнитного потока Фд по длине магнитопровода х (рис 7) а х

где Х^ - удельная проводимость рассеяния между сердечником и якорем, -

удельное магнитное сопротивление участков сердечника и якоря, расположенных вдоль оси х,/— удельная намагничивающая сила обмотки, равномерно распределенной по длине /к катушки

Рис 7 Расчетная схема (а) и схема замещения (б) магнитной цепи ЛЭМД

Линеаризовав основную кривую намагничивания магнитопровода ломаной линией (рис 8), можно получить решение дифференциального уравнения (10) для каждого режима работы (насыщенного и ненасыщенного)

Ф(х) = Ахе^х+А2е

а-4ах

а

(6)

где а = Ха

С#У1(2)к | У1(2)я (х _ 5

I 1к) А2!К

1

Ь = \а (Я1(2)я + Я1(2)к + /),

Л2 - проводимость воздушного зазора вблизи полюса 82, Ах, А2 - постоянные интегрирования, которые находятся из граничных условий

I

м ="

= Ф(0)Д1иЬ</

с&;

*=/к ЛД я 1

Л1 - суммарная проводимость первого воздушного зазора 8[ и потоков выпучивания вблизи диска якоря, 5Я, 5Д, ^ - площади сечений якоря, диска якоря, полюса и корпуса, соответственно, /д, /л - длины силовых линий участков диска якоря и полюса, соответственно,

¥

Экстремальное значение потока на участке [0, /к] можно получить при сравнении Ф(0), с , \

КТ

/ 1 Г 1 V //! ъУ11 ______

Ф(/к) и Ф

1 , А-■■-р=1п —

2 л/а А2

Вычислив

значения токов и индуктивностей £т, при которых ни одна часть магнитной системы полностью не насыщена, и , при которых все участки магнитопровода насыщены, и принимая на участке колена основной кривой намагничивания зависимость потокосцепления от тока в виде прямой АВ 1-кривой намагничивания В(Н), (рис 8), получим выражения для определе-2 - зависимости УР(0 ния потокосцеплений по участкам

гт 15 Н, I

Рис 8 Линеаризация

Тяговое усилие ЛЭМД вычисляется по энергетической формуле

р = — \-(¡1 Подставляя выражения потокосцеплений для соответствующих

о 85

областей изменения тока в катушке, получаем

= пРи0-г-г«-

Рг

I* 1 V, «■

¿5

аъ

аз

ад

* аь

(г-г„) при 1п5<К1,,

(7)

(8)

^гЫ-^^^-^О-Опри 1,51^00 (9)

В (7) - (9) потокосдепление Ч-* связано с геометрией системы и использованием дифференциальных параметров при линеаризации характеристик намагничивания материалов

Приведенная методика расчета тяговой характеристики показала хорошее совпадение с экспериментальными данными Результаты исследований были использованы при создании инженерной методики расчета ЛЭМД в приводе

устройств обработки материалов давлением, работающих на малых ходах якоря ^

—-— < 1 при значениях тока установившегося процесса 0 < / < 500 А и естест-П

венном воздушном охлаждении Методика отличается от известных тем, что расчет основных геометрических соотношений и тяговой характеристики двигателя производится с учетом степени насыщения стали магнитопровода в зависимости от величины рабочего хода и токовой нагрузки

По методике были рассчитаны два варианта электромагнитного двигателя для пресса с максимальным усилием 10 кН первый — при условии получения максимально возможных удельных силовых показателей, второй - при совмещении высоких удельных силовых показателей и КПД, и произведено сравнение их технико-экономических показателей с показателями пресса ПЭМ-1, рассчитанного по общепринятой методике Для определения энергетических показателей электромагнита за цикл (интегральной работы и эффективного КПД) производился численный расчет динамических характеристик (рис 9, а) тока I (/), силы, действующей на якорь Е ((), перемещения X (г) и скорости переме-

а) в)

Рис. 9. Динамические параметры (а), тяговые характеристики (б) и удельные силовые и энергетические показатели (в) для ЛЭМД: 1 - пресса ПЭМ - 1; 2 - с максимально возможной удельной силой тяги; 3 - при совмещении высоких удельных силовых показателей и КПД.

щения якоря г> (г) во времени, динамическая тяговая характеристика (рис. 9, б). Анализ полученных диаграмм показал, что при использовании предлагаемой инженерной методики расчета удается повысить удельную конечную силу тяги и удельную энергию в 1,6 раза при сохранении КПД на том же уровне (рис. 9, в), что позволяет рекомендовать разработанную методику расчета для практического использования.

Р, кН

Б'мах, кН/кг

Основные выводы по работе.

1 На основании проведенного сравнительного анализа машин прессового действия малой мощности и согласования характеристики сопротивления материалов деформациям с тяговой характеристикой привода обосновано применение электромагнитных прессов для выполнения технологических операции типа холодной осадки Определена базовая конструкция двигателя электромагнитного пресса, представляющая собой короткоходовый ЛЭМД цилиндрического типа с комбинированным якорем, двумя рабочими зазорами и стопом, обладающая гиперболической тяговой характеристикой и лучшими удельными силовыми и энергетическими показателями

2 Установлено, что в зависимости от степени насыщения участков магнито-провода магнитной системы ЛЭМД удельные значения силы тяги и полезной работы изменяются в широких пределах Получены зависимости для определения рациональных геометрических соотношений по критерию максимума удельных силовых и энергетических показателей в зависимости от степени насыщения, определяемой особенностями выполняемой технологической операции, даны рекомендации по выбору материала магнитопровода ЛЭМД

3 Предложена методика расчета тяговой характеристики ЛЭМД базовой конструкции с учетом насыщения, которая позволяет рассчитать ЛЭМД с маг-нитопроводом, изготовленным из различных материалов и имеющим переменное сечение Методика основана на сочетании аналитического расчета тягового усилия по энергетической формуле с аналитическим расчетом распределения магнитного потока с учетом нелинейных свойств магнитопровода, что дает выигрыш в точности расчета усилия и возможность анализа влияния отдельных параметров электромагнита на тяговые характеристики

4 Разработана инженерная методика расчета для ЛЭМД с требуемой технологическим процессом конечной силой тяги и ходом якоря, где основные конструктивные размеры предлагается определять по зависимостям п.2 с учетом особенностей технологического процесса, а расчет статической тяговой характеристики производить по п 3 Использование разработанной методики расчета позволяет снизить до минимума количество последующих изменений конструкции и связанных с этим дополнительных расчетов

5 Проведена серия расчетов статических и динамических характеристик электромагнитного двигателя пресса с максимальным усилием 10 кН при условии получения максимально возможной удельной конечной силы тяги при ограничении массы и тепловой нагрузки Показано, что при использовании созданной инженерной методики удается повысить удельную конечную силу тяги и удельную энергию в 1,6 раза при сохранении КПД на том же уровне

Содержание диссертации опубликовано в 9 работах:

1 Смирнова Ю Б Технологическое прессовое оборудование на базе линейных электромагнитных приводов/ Ю Б Смирнова// Наука Технологии Инновации Материалы всерос науч конф молодых ученых - Новосибирск Изд-во НГТУ,2004 - Ч 3 -С. 157-158

2 Соловейчик Ю Г Использование конечноэлементного моделирования магнитного поля для выбора главных соотношений размеров силового привода электромагнитного пресса/ Ю Г Соловейчик, В Ю Нейман, M Г Персова, M Э Рояк, Ю Б Смирнова, Р В Петров// Электротехника, электромеханика, электротехнологии ЭЭЭ-2005 Материалы II науч - техн конф с международным участием/ Под ред H И Щурова- Новосибирск Изд-во НГТУ, 2005 - С 35 - 38

3 Соловейчик Ю Г Оптимизация геометрии линейных электромагнитных двигателей с использованием конечноэлементного моделирования магнитного поля/ Ю Г Соловейчик, В Ю Нейман, M Г Персова, M Э Рояк, Ю Б Смирнова, Р В Петров// Известия вузов Электромеханика - 2005 -№ 2-С 24-28

4 Смирнова Ю Б Методика оценки работоспособности электромагнитных прессов по условиям нагрева/ Ю Б Смирнова// Наука Технологии Инновации Материалы всерос науч конф молодых ученых - Новосибирск Изд-во НГТУ,2005 - Ч 3 -С 206-207

5 Нейман В Ю Исследование влияния высоты стопа на силовые характеристики электромагнитного пресса/ В Ю Нейман, Ю Б Смирнова// Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока - 2006 - № 1 - С 222- 224

6 Нейман В Ю Исследование влияния магнитных свойств материала на силовые характеристики электромагнитного пресса/ В Ю Нейман, Ю Б Смирнова// Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока - 2006 -

№ 1 - с 225-228

7 Нейман В Ю Методика расчета тяговой характеристики электромагнитного пресса/ В Ю Нейман, Ю Б Смирнова// Сб науч тр НГТУ - Новосибирск Изд-во НГТУ, 2006 - № 3 (45) - С 67 - 72

8 Смирнова Ю Б Выбор оптимальных геометрических параметров линейного электромагнитного двигателя для привода пресса/ Ю Б Смирнова// Наука Технологии Инновации Материалы всерос науч. конф молодых ученых -Новосибирск Изд-во НГТУ, 2006 - ЧЗ-С 113-115

9 Neyman V Yu New principles and ways of increase of energy efficiency of electromagnetic mashmes/ V Yu Neyman, Yu В Smimova// IFOST 2006 Pros the 1 intern forum on strategic technology, Oct 18-20, 2006, Ulsan, Korea - P 314 — 315 [Новые методы и пути повышения энергетических показателей электромагнитных машин]

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г Новосибирск, пр К Маркса, 20 формат 60x84/16, объем 1,25 п л > тираж 100 экз заказ подписано в печать 18 09 07

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАЗРАБОТОК И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В ЦЕЛЯХ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ДАВЛЕНИЕМ.

1.1. Современный уровень развития и анализ прессового оборудования малой мощности.

1.1.1. Современная ситуация и основные показатели прессов, реализованных на базе электродвигателей вращательного движения.

1.1.2. Современная ситуация и основные показатели прессов, реализованных на базе линейных двигателей.

1.2. Сравнение показателей существующего прессового оборудования и обоснование выбора типа привода.

1.2.1. Согласование тяговой характеристики привода с силовой характеристикой обрабатываемого материала.

1.2.2. Сравнение показателей существующего прессового оборудования по системе объективных критериев.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 2. ВЫБОР БАЗОВОЙ КОНСТРУКЦИИ ЛЭМД. ВОПРОСЫ

РАСЧЕТА СИЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЭМД, МЕТОДЫ РЕЛИЗАЦИИ.

2.1. Выбор базовой конструкции ЛЭМД для привода пресса.

2.2. Пути улучшения удельных силовых показателей ЭМД.

2.3. Основные подходы к получению силовых характеристик ЛЭМД

2.3.1 Расчет статических тяговых характеристик.

2.3.2 Расчет динамических тяговых характеристик.

2.4. Методы реализации.

2.4.1. Применение пакетов вычислительных программ при расчете силовых характеристик ЛЭМД.

2.4.2. Универсальный программный продукт для расчета ЛЭМД базовой конструкции.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ ГЕОМЕТРИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ОСНОВАНИИ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАТИЧЕСКИХ ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК.

3.1. Постановка задачи.

3.1.1 Вопросы расчета рациональных соотношений размеров ЭМД.

3.1.2 Определение объемов (масс) ЛЭМД.

3.1.3. Выбор метода и алгоритма оптимального поиска.

3.2. Выбор рациональных соотношений объемов активных материалов ЛЭМД.

3.3. Исследование влияния геометрии пресса на формирование статической тяговой характеристики пресса при заданном соотношении меди и стали.

3.3.1. Выбор радиуса якоря.

3.3.2. Выбор значения высоты стопа.

3.3.3. Выбор рациональных значений высоты дисковой части якоря, высоты полюса и внешнего радиуса магнитопровода.

3.4. Исследования влияния марки материала пресса на силовые и энергетические параметры.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЛЭМД ПРЕССА С

УЛУЧШЕННЫМИ СИЛОВЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ.

4.1. Исследование влияния величины и формы питающего напряжения на силовые характеристики ЛЭМД.

4.2. Создание графоаналитической методики расчета тяговой характеристики ЛЭМД.

4.3. Инженерная методика расчета рациональных параметров ЛЭМД пресса базовой конструкции с малым ходом якоря.

4.4. Результаты расчетов ЛЭМД пресса с улучшенными силовыми и энергетическими показателями.

ВЫВОДЫ.

В ряде отраслей промышленности при производстве мелких деталей используются технологические процессы обработки материалов давлением, механизация которых осуществляется устройствами и машинами импульсного действия малых мощностей [1,2, 7,23,24, 27,29,106, 123, 124]. В качестве технических средств, реализующих импульсные технологии, широко используются прессы с пневмо-, гидро- и электроприводом, для которых современная методология позволила разработать эффективные методы анализа и синтеза, выявить общие вопросы исследования и проектирования и создать для них единую теорию силовых импульсных систем.

Обширность области применения машин, работающих в импульсном режиме, очевидна, поскольку около половины серийных электродвигателей используется в приводе машин с линейной траекторией рабочих органов при наличии редукторных передач [29]. С развитием технических средств расширяются области применения основных элементов импульсных систем и одновременно повышаются требования к обеспечению необходимых режимов работы, надежности, снижению энергопотребления, массогабаритных и стоимостных показателей, обеспечению простоты управления и удобства в эксплуатации обслуживающим персоналом, ограничения воздействия на окружающую среду. Наиболее полно обеспечивают выполнение данных требований силовые импульсные системы, реализованные на базе линейных электродвигателей различного принципа действия. Они осуществляют непосредственное, без промежуточных звеньев, преобразование электроэнергии в механическую работу, что обусловливает возможность существенного упрощения кинематической схемы, снижение массогабаритных показателей машин, улучшение экологической обстановки, повышение надежности и экономичности данных устройств.

К настоящему времени накоплен большой опыт в решении вопросов теории энергопреобразования, проектирования и практической реализации линейных электрических машин, позволяющих повысить эффективность использования электрической энергии. Значительный вклад в решение этой проблемы внесли П. М. Алабужев, О. Н. Веселовский, В. Н. Гурницкий, В. В. Ивашин, А. В. Львицын, В. И. Малинин, А. Н. Мирошниченко, А. И. Москвитин, Г. К. Ротерс, Н. П. Ряшенцев, Б. Ф. Симонов, М. М. Соколов, Е. М. Тимошенко, А. П. Тронов, Г. Г. Угаров, В. Н. Федонин, А. В. Фролов и другие специалисты. В известных работах [7, 8,24,25,52,53, 54, 70, 98,114] отражены результаты исследования линейных электроприводов, и их практическая реализация. Разработанные конструкции асинхронных, синхронных, индукционно-динамических и электромагнитных линейных машин, включая машины прессового действия, нашли широкое использование в народном хозяйстве.

Процесс дальнейшего развития и совершенствования прессовых машин выявил перспективность использования силовых электромагнитных импульсных систем на основе линейных электромагнитных двигателей (ЛЭМД). Электромагнитные двигатели, по сравнению с другими типами линейных двигателей, наиболее пригодны для привода машин импульсного действия, поскольку они наилучшим образом совмещают приводной двигатель и рабочий орган машины. Сегодня имеется большой опыт использования молотков, перфораторов, насосов, прессового оборудования и различного технологического оборудования бытового назначения, созданного на основе импульсных ЭМД, в строительстве, машиностроении, приборостроении, пищевой, химической промышленности, медицине и т. д. [7, 24, 31, 35, 72, 82, 84, 98, 132, 137], где оно обеспечивает значения полезной энергии в диапазоне от 0,1 до 104 Дж при массога-баритных показателях до 1,5'Ю4 кг. Однако значение такого показателя как удельная полезная работа у лучших в своем классе электромагнитных машин сегодня не превышает 6 Дж/кг, что почти в три раза ниже, чем у аналогичных по назначению устройств с пневмоприводом. Возрастающая необходимость дальнейшего повышения удельных силовых и энергетических показателей требует поиска новых путей, позволяющих при минимальных затратах получить желаемый результат.

Поэтому в настоящей работе основное внимание уделяется повышению удельных силовых и энергетических характеристик за счет выбора рационального типа магнитной системы и режима работы. Предлагаемая инженерная методика расчета машин отличается относительной простотой, гибкостью, универсальностью и позволяет снизить до минимума количество последующих изменений конструкции и связанных с этим дополнительных расчетов.

Цель работы и задачи исследования.

Цель диссертационной работы состоит в улучшении силовых и энергетических характеристик двигателя электромагнитного пресса за счет выбора рационального типа магнитной системы и оптимизации геометрических параметров с учетом особенностей технологического процесса.

Для достижения цели решались следующие основные задачи:

1. Выполнить анализ современного состояния проблемы и возможных путей ее решения. Обосновать базовую конструкцию двигателя пресса.

2. Исследовать влияние геометрических соотношений, магнитных свойств элементов конструкции и режима питания двигателя электромагнитного пресса на его удельные силовые характеристики в диапазоне рабочего хода при разной степени насыщения стали.

3. Разработать систему конструктивных мер по улучшению удельных силовых характеристик.

4. Разработать инженерную методику расчета двигателя электромагнитного пресса с улучшенными силовыми характеристиками, учитывающую особенности технологического процесса.

Методы исследования.

Исследования проводилось с помощью математического моделирования. При создании математической модели и универсального программного комплекса для анализа статических и динамических процессов использовались методы расчета магнитных полей, численные методы решения дифференциальных уравнений. Для расчета удельных силовых, энергетических показателей и поиска рациональных геометрических соотношений автором были разработаны программы в среде MathCAD 13, FEMM 4,0.

Достоверность результатов численного моделирования проверялась путем сопоставления с имеющимися опубликованными данными, полученными экспериментально на физических моделях импульсных линейных электромагнитных двигателей, а также с помощью аналитических расчетов. Аналитические методики расчета базировались на фундаментальных законах и уравнениях электродинамики, теории электромагнитного поля и теории электрических цепей, поиск интегральных соотношений осуществлялся аналитическими методами решения дифференциальных уравнений.

Научная новизна работы:

1. Исследовано влияние степени насыщения стали магнитопровода на удельные силовые показатели, определены области рациональных соотношений геометрических размеров элементов конструкции ЛЭМД, исходя из максимумов отношений тягового усилия и работы к массе его активных материалов в зависимости от величины хода якоря и степени насыщения стали.

2. Исследовано влияние магнитных свойств материала магнитопровода ЛЭМД на его удельные силовые показатели, обосновано применение материалов с повышенным порогом насыщения.

3. Разработана методика расчета статической тяговой характеристики ЛЭМД, которая, в отличие от известных, основана на сочетании аналитического расчета тягового усилия по энергетической формуле с аналитическим расчетом распределения магнитного потока по длине магнитопровода с учетом его нелинейных свойств, что повышает точность расчета усилия.

4. Разработана инженерная методика расчета ЛЭМД пресса базовой конструкции с улучшенными силовыми характеристиками, которая, в отличие от известных, при выборе геометрических соотношений элементов конструкции учитывает особенности технологического процесса.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Установленная зависимость удельных силовых показателей ЛЭМД от соотношений геометрических размеров элементов его конструкции с максимумом, смещающимся с изменением степени насыщения магнитопровода.

2. Разработанный комплекс конструктивных мер, обеспечивающий получение максимальных удельных значений силы тяги и работы за счет учета влияния насыщения стали.

3. Инженерная методика расчета ЛЭМД пресса с улучшенными силовыми показателями.

Практическая ценность работы состоит в том, что

• разработан алгоритм реализации инженерной методики расчета ЛЭМД пресса для заданного технологического процесса, включающий в себя определение геометрических размеров элементов конструкции и обмоточных данных катушки, расчет статической тяговой характеристики и удельных показателей с учетом степени насыщения стали;

• разработан комплекс программ для ЭВМ, позволяющий вычислять удельные силовые показатели и находить области их рациональных значений в зависимости от величины хода якоря и насыщения стали, рассчитывать статические тяговые характеристики.

Публикации. Основные научные результаты и материалы исследований опубликованы в 9 работах, в том числе 1 статья в журнале, рецензируемом ВАК для кандидатских диссертаций; 3 статьи в периодических изданиях и 5 работ, опубликованных в материалах всероссийских и международных конференций.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на II научно-технической конференции с международным участием «Электротехника, электромеханика, электротехнологии ЭЭЭ-2005» 25 октября 2005 г., на всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» 4 декабря 2004 г., 6 декабря 2005 г. и 7 декабря 2006 г.

Реализация результатов работы. Материалы диссертационной работы использованы в отчетах о НИР, проводимой в ГОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет» (НГТУ) по государственному контракту № 02.513.11.3138 (шифр 2007-3-1.3-25-01-486), а также в учебном процессе при подготовке бакалавров, инженеров и магистрантов электромеханического факультета ГОУ ВПО НГТУ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 135 наименований и приложений. Работа содержит 154 страницы основного текста с 45 иллюстрациями и 3 таблицами.

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. На основании проведенного сравнительного анализа машин прессового действия малой мощности и согласования характеристики сопротивления материалов деформациям с тяговой характеристикой привода обосновано применение электромагнитных прессов для выполнения технологических операции типа холодной осадки. Определена базовая конструкция двигателя электромагнитного пресса, представляющая собой короткоходовый ЛЭМД цилиндрического типа с комбинированным якорем, двумя рабочими зазорами и стопом, обладающая гиперболической тяговой характеристикой и лучшими удельными силовыми и энергетическими показателями.

2. Установлено, что в зависимости от степени насыщения участков магнито-провода магнитной системы ЛЭМД удельные значения силы тяги и полезной работы изменяются в широких пределах. Получены зависимости для определения рациональных геометрических соотношений по критерию максимума удельных силовых и энергетических показателей в зависимости от степени насыщения, определяемой особенностями выполняемой технологической операции; даны рекомендации по выбору материала магнитопровода ЛЭМД.

3. Предложена методика расчета тяговой характеристики ЛЭМД базовой конструкции с учетом насыщения, которая позволяет рассчитать ЛЭМД с магнитопроводом, изготовленным из различных материалов и имеющим переменное сечение. Методика основана на сочетании аналитического расчета тягового усилия по энергетической формуле с аналитическим расчетом распределения магнитного потока с учетом нелинейных свойств магнитопровода, что дает выигрыш в точности расчета усилия и возможность анализа влияния отдельных параметров электромагнита на тяговые характеристики.

4. Разработана инженерная методика расчета для ЛЭМД с требуемой технологическим процессом конечной силой тяги и ходом якоря, где основные конструктивные размеры предлагается определять по зависимостям п.2 с учетом особенностей технологического процесса, а расчет статической тяговой характеристики производить по п.З. Использование разработанной методики расчета позволяет снизить до минимума количество последующих изменений конструкции и связанных с этим дополнительных расчетов.

5. Проведена серия расчетов статических и динамических характеристик электромагнитного двигателя пресса с максимальным усилием 10 кН при условии получения максимально возможной удельной конечной силы тяги при ограничении массы и тепловой нагрузки. Показано, что при использовании созданной инженерной методики удается повысить удельную конечную силу тяги и удельную энергию в 1,6 раза при сохранении КПД на том же уровне.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Кузнечно-штамповочное оборудование/ ред. А. Н. Банкетов. М.: Машиностроение, 1982.- 215с.

2. Свечарник Д. В. Особенности линейного электропривода транспортного и промышленного назначения/ Д. В. Свечарник, Б. Д. Никифоров// Электричество.- 1983.- № 10.- С. 34 39.

3. Петленко Б. И. Линейный электропривод и тенденции его развития (Обзор публикаций)/ Б. И. Петленко// Электричество,-1981,- № 9,- С. 43 47.

4. Зимин А. И. Пути перспективного проектирования кузнечно-прессовых машин/ А. И. Зимин// Машины и технология обработки металлов давлением: Сб. статей/ МВТУ им. Баумана.- М.: Машиностроение, 1964,- С. 5- 18.

5. Зимин А. И. «Периодическая система» энерготипов кузнечно-прессовых машин/ А. И. Зимин// Машины и технология обработки металлов давлением: Сб. статей/ МВТУ им. Баумана.- М.: Машиностроение, 1967. С. 5- 23.

6. Электропривод с линейными электродвигателями: труды всесоюзной научной конференции по электроприводам с линейными электродвигателями. Ч.1.- Киев: Изд-во «Тэхника», 1976.- 56с.

7. Ряшенцев Н. П. Электромагнитные прессы: Монография/ Н. П. Ряшенцев, Г. Г. Угаров, А. В. Львицын.- Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. -216с.

8. Соколов М. М. Электропривод с линейными асинхронными двигателями/ М. М. Соколов, Л. К. Сорокин. М.: Энергия, 1974. - 145с.

9. Зимин А. И. Весовые параметры кузнечных машин/ А. И. Зимин// Машины и технология обработки металлов давлением: Сб. статей/ МВТУ им. Баумана.- М.: Машиностроение, 1953.- С. 5 17.

10. Справочник по холодной штамповке/ В. П. Романовский.- М.: Машиностроение, 1979.- 67с.

11. Кузнечно-прессовое оборудование: номенклатурный каталог.- М.: ИКФ «Каталог», 2001,- 25с.

12. Кузнечно-прессовое оборудование: номенклатурный каталог.- М.: ИКФ «Каталог», 2002.- 29с.

13. Кузнечно-прессовые машины. Машины для гибки, правки, профилирования: отраслевой каталог.- М.: ИКФ «Каталог», 1995,- 36с.

14. Кузнечно-прессовые машины. Оборудование для гибки, правки, профилирования: каталог.- М.: ИКФ «Каталог», 2002.- 42с.

15. Оборудование для листовой штамповки: отраслевой каталог.- М.: ИКФ «Каталог», 1996,- 15с.

16. Технологическое оборудование для легкой промышленности, агропромышленного комплекса, торговли и общественного питания: каталог,- М.: НИАТ, 1991.-56с.

17. Промышленная лизинговая компания: каталог.- М.: НИАТ, 2001.- 14с.

18. Машины и оборудование для цехов и предприятий малой мощности по переработке сельскохозяйственного сырья: каталог,- М.: Изд. «Пресса», 1992.-21с.

19. Кошевой Е.П., Тарасов В.Е., Гарус А.А. Разработка оборудования для отжима масла на малых производствах// Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности: Сб. научных трудов.- Воронеж: ВПИ, 1997.- С. 4 7.

20. Кузнечно-прессовое оборудование: каталог.- М.: ВНИИТЭМР, 1993.- 32с.

21. РяшенцевН. П. Сравнительный анализ характеристик прессового оборудования с электромагнитным приводом/ Н. П. Ряшенцев, А. В. Львицын,

22. B. Н. Федонин// ФТПРПИ. Новосибирск: Изд-во Наука, 1982.- № 4,1. C. 62-67.

23. Угаров Г. Г. Анализ показателей электромагнитных ударных машин/ Г. Г. Угаров, В. Ю. Нейман// ФТПРПИ,- Новосибирск: Изд-во Наука, 1996,-№2,- С. 72-77.

24. Линейный индукторный двигатель постоянного тока для длинноходовых промышленных механизмов// Электромашиностроение и электрооборудование: Республиканский межвед. науч. техн. сб.- Киев: Изд-во «Тэхни-ка», 1992.- Вып. 46.- С. 26 - 32.

25. С. X. Щучинский Электромагнитные приводы исполнительных механизмов. -М.: Энергоатомиздат, 1984.- 74с.

26. Ряшенцев Н. П. Введение в теорию энергопреобразования электромагнитных машин / Н. П. Ряшенцев, А. Н. Мирошниченко.- Новосибирск: Наука, 1987.- 256с.

27. Жарков В. Я. Выявление и анализ причин выхода из строя электродвигателей приводов прессов/ В. Я. Жарков, В. И. Евтушенко// Энергетика: Сб. науч. тр. Украинской сельскохозяйственной академии. Киев: Изд-во «Тэхника», 1978.- № 207.- С. 32 - 36.

28. Штурман Г. И. Индукционные машины с разомкнутым магнитопроводом/ Г. И. Штурман//Электричество.- 1946.-№ 10.- С. 10-14.

29. Штурман Г.И. Краевой эффект в индукционных машинах с разомкнутым магнитопроводом/ Г.И. Штурман, Р. Л. Аронов// Электричество.- 1947.-№ 2.- С. 15-18.

30. Свечарник Д. В. Электрические машины непосредственного привода/ Д. В. Свечарник,- М: Энергоатомиздат, 1988.- 154с.

31. Руссова Н. В. К расчету геометрических размеров обмотки электромагнитных аппаратов постоянного тока/ Н. В. Руссова, Ю. В. Софронов // Труды АЭН ЧР.- 2003.- № 4,- С. 62 66.

32. Нейман В. Ю. Интегрированные линейные электромагнитные двигатели для импульсных технологий/ В. Ю. Нейман// Электротехника.- 2003.- № 9.-С. 25-30.

33. Угаров Г. Г. Тенденции развития и применения ручных ударных машин с электромеханическим преобразованием энергии // Г. Г. Угаров,

34. B. Ю. Нейман// Известия вузов: Электромеханика.- 2002,- № 2,- С. 37 -43.

35. Вырыханов Д. А. Анализ мощностных и энергетических структур линейного электромагнитного двигателя/ Д. А. Вырыханов, Г. Г. Угаров// Проблемы электроэнергетики: Межвуз. науч. сб. Саратов: Изд-во СГТУ, 2004.-С. 192-198.

36. Вырыханов Д.А. Оптимизация режимов энергопреобразования в линейном электромагнитном двигателе / Д. А. Вырыханов, Г. Г. Угаров // Проблемы электроэнергетики: Межвуз. науч. сб. Саратов: Изд-во СГТУ, 2004,1. C. 213 -218.

37. Смирнова Ю. Б. Технологическое прессовое оборудование на базе линейных электромагнитных приводов / Ю. Б. Смирнова // Наука. Технологии. Инновации: Материалы Всерос. науч. конф. молодых ученых.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. Ч. 3. - С. 157 - 158.

38. Смирнова Ю. Б. Электромагнитный пресс для импульсной обработки материалов давлением / Ю. Б. Смирнова, В. Ю. Нейман // Будущее технической науки: Материалы IV Международной молодежной науч. техн. конф. - Нижний Новгород: Изд-во НГТУ, 2005. - С. 93.

39. Чунихин А. А. Электрические аппараты/ А. А. Чунихин. М.: Энергоатом-издат, 1988,- 720с.

40. Вундер Я. Ю. Метод расчета температуры нагрева обмотки, работающей в импульсном режиме/ Я. Ю. Вундер// Низковольтная аппаратура: Сб. статей/ Тр. ВНИИР.- Чебоксары: Изд-во ВНИИР, 1974.- С. 110 116.

41. Угаров Г. Г. К оценке режимов работы электромагнитных ударных машин/ Г. Г. Угаров, В. Ю. Нейман// ФТПРПИ. Новосибирск: Изд-во Наука, 1996.-№4.- С. 72-80.

42. Симонов Б. Ф. Исследования систем охлаждения электромагнитных молотов/ Б. Ф. Симонов, А. И. Кадышев, Ю. П. Кравченко, А. А. Рекман, Н. А. Бритков // Импульсные линейные электрические машины: Сб. науч. тр./

43. ИГД СО АН СССР,- Новосибирск: Изд-во ИГД СО АН СССР, 1991.-С. 120-130.

44. Бронштейн И. И. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И. И. Бронштейн, К. А. Семендяев.- М: Гос. изд-во технико-теорет. лит-ры, 1953,- 608с.

45. Смирнова Ю.Б. Методика оценки работоспособности электромагнитных прессов по условиям нагрева / Ю.Б. Смирнова // Наука. Технологии. Инновации: Материалы Всерос. науч. конф. молодых ученых.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. Ч. 3. - С. 206 - 207.

46. Коц Б. Э. Расчет насыщенных броневых электромагнитов с малым ходом якоря/ Б. Э. Коц// Электротехника,- 1970.- № 10 С. 33 - 34.

47. Гаранин А. Ю. Расчет втяжного электромагнита постоянного тока/ А. Ю. Гаранин // Электротехника.- 2000.- № 10.- С. 54 58.

48. Львицын А. И. Силовые приводные электромагниты цилиндрической структуры с высокими удельными показателями/ А. И. Львицын, Г. Г. Угаров, В. Н. Федонин// Электромагнитные машины ударного действия.- Новосибирск: Наука. Сиб. Отделение, 1976.- С. 27 34.

49. RotersH. С. Electromagnetic devices / Н. С. Roters.- Printed in U.S. A. by John Wiley & sons, Inc., 1945. 483 p.

50. Буль Б. К. Основы теории расчета магнитных цепей М.-Л.: Энергия, 1964.-464с.

51. Гордон А. В. Электромагниты постоянного тока/ А. В. Гордон, А. Г. Сли-винская.- М. Л.:Госэнергоиздат, I960,- 446с.

52. Ряшенцев Н. П. Магнитные проводимости простых фигур/ Н. П. Ряшенцев, Л. Д. Русаков// Электротехника. -1976.- № 1. С. 52 - 55.

53. Загирняк М. В. Анализ точности формул магнитных проводимостей, полученных на основе метода Ротерса, применительно к осесимметричным электромагнитным системам/ М. В. Загирняк, Я. Ю. Пашков// Изв. вузов: Электромеханика.- 1994.- № 3.- С. 80 86.

54. Свинцов Г. П. Модернизированный метод вероятных путей потока Ротер-са/ Г. П. Свинцов// Изв. вузов: Электромеханика.- 1995.- № 5- 6.- С. 47 56.

55. Сагарадзе Е. В. К расчету магнитной проводимости рабочего воздушного зазора симметричного П-образного электромагнита с призматическими сердечниками и внешним якорем/ Е. В. Сагарадзе, Г. П. Свинцов, В. Н. Шоффа// Электротехника.- 2002.- № 7.- С. 27 31.

56. Казаков JI. А. Оптимальные соотношения размеров магнитопровода силовых электромагнитов постоянного тока/ JI. А. Казаков, В. Ю. Конча-ловский// Электричество.- 1964.- №10.- С. 23 26.

57. Бугаев Г. А. О критериях для оценки электромагнитов / Г. А. Бугаев: Чебоксары // Электричество.- 1966.- № 11.- С. 51 55.

58. Kamopp D. Bond graph models of Electromagnetic actuators / D. Karnopp // Journal of Franclin Institute. vol. 319. - No 1/2. - January / February 1985. -pp. 173-181.

59. Karnopp D. Understanding Magnetic and Electrostatic actuators using Bond graphs and a Mechanical model / D. Karnopp // Journal of Franclin Institute. -vol. 317. No 4. - April 1984. - pp. 227-234.

60. Основич JI. Д. Метод расчета магнитных проводимостей воздушных зазоров / JI. Д. Основич // Электричество.- 1967.- № 3.- С. 31 35.

61. Клименко Б. В. Применение метода Монте Карло для определения проводимостей / Б.В.Клименко // Электричество.-1981,- № 2.- С. 71 - 73.

62. Нейман В.Ю. Исследование влияния высоты стопа на силовые характеристики электромагнитного пресса / В.Ю. Нейман, Ю.Б. Смирнова // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2006. - № 1,-С. 222-224.

63. Угаров Г. Г. Силовые электромагнитные системы для импульсных технологий/ Г. Г. Угаров// ФТПРПИ.- 1994.- №2.- С. 97 100.

64. Нейман В. Ю. Исследование влияния магнитных свойств материала на силовые характеристики электромагнитного пресса/ В. Ю.Нейман, Ю. Б. Смирнова // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2006. - № 1. - С. 225 - 228.

65. Ряшенцев Н. П. Теория, расчет и конструирование электромагнитных машин ударного действия / Н. П. Ряшенцев, Е. М. Тимошенко, А. В. Фролов,-Новосибирск: Изд-во «Наука», 1970.- 259с.

66. Свинцов Г. П. Моделирование и оптимизация электромагнитных приводов электрических аппаратов.- Автореф. дисс. докт. техн. наук.- Москва, 2001.-40с.

67. Вдовина О.В. Технология локального вытеснения металла инструментом с приводом от линейного электромагнитного двигателя.-Автореф. дисс. канд. техн. наук.- Саратов, 2002.-18с.

68. Катаев А. Ф. Импульсные линейные электромагнитные двигатели с интегрированной структурой.- Автореф. дисс. канд. техн. наук.- Саратов, 2000.-20с.

69. Гутовский М. В. Графо-аналитический метод расчета динамических характеристик электромагнитных механизмов / М. В. Гутовский, В. А. Бушу ев // Электричество.-1971.- № 4,- С. 62 64.

70. ЛюбчикМ. А. Динамическая эффективность электромагнитных механизмов/ М. А. Любчик// Электричество.- 1972,- № 5.- С. 48 54.

71. Гурницкий В. Н. Графическое решение динамики электромагнитов постоянного тока по интервалам времени / В. Н. Гурницкий // Электричество,-1966.- № 7.- С. 44 46.

72. Клименко Б. В. Интегрирование уравнений динамики электромагнитов при наличии вторичных контуров/ Б. В. Клименко// Электричество.- 1984.-№11.- С. 52 55.

73. Угаров Г. Г. Рабочий цикл электромагнитной ударной машины с аккумулированием магнитной энергии в период холостого хода/ Г.Г. Угаров, К. М. Усанов, В. Ю. Нейман// ФТПРПИ. -1997. № 3 - С. 76 - 80.

74. Нейман В. Ю. Методика расчета тяговой характеристики электромагнитного пресса / В. Ю. Нейман, Ю. Б. Смирнова // Сб. науч. тр. НГТУ. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. - № 3(45). - С. 67 - 72.

75. Массад А. Универсальный электромагнитный привод для переносных ударных механизмов.- Автореф. дисс. на соискание учен. степ. канд. техн. наук.- Саратов, 2001,- 17с.

76. Коцюбинский А. И. Исследование энергетических особенностей и динамических режимов тяговых электромагнитов при их применении в качестве приводов,- Автореф. дисс. канд.техн.наук,- Москва, 1978.- 16с.

77. Тронов А. П. Исследование и создание ручных машин ударного действия с электромагнитным приводом.- Автореф. дисс. канд. техн. наук.- Новосибирск, 1964,- 27с.

78. Кобленц М. Г. Определение перегревов катушек контакторов постоянного тока по приведенной удельной мощности/ М.Г.Кобленц// Вестник электропромышленности.- 1947.- № 7.- С. 11-14.

79. Смирнов Ю. В. Тепловой расчет обмоток электромагнитных устройств малой мощности/ Ю. В. Смирнов// Электротехника. 1975.- № 12.- С. 52 -57.

80. Bolton Н. An Electromagnetic bearing / Н. Bolton // Pros, of Conference on Linear electric mashines, Oct. 21-23,1974, London. P. 45 - 49.

81. Калленбах Э. К расчету силы тяги электромагнита постоянного тока с учетом нелинейности магнитной цепи / Э. Калленбах, А. Г. Никитенко // Электромеханика,- 1978.-№ 10,- С. 1083 1086.

82. ПеккерИ. И. Экспериментальные способы нахождения зависимости пото-косцепления тягового электромагнита от зазора / И. И. Пеккер // Изв. вузов. Электромеханика,-1961.- № 2.- С. 159-161.

83. Сливинская А. Г. Расчет электромагнитной силы соленоидных электромагнитов/ А, Г. Сливинская, А. А. Федькина// Электротехника.- 1975.-№11.- С. 39-40.

84. ЛюбчикМ. А. Теоретическое и экспериментальное определение потокос-цепления силовых электромагнитов/ М. А. Любчик, Б. В. Клименко// Электротехника.- 1971.- №9.- С. 57 58.

85. Никитенко А. Г. Аналитический обзор методов расчета магнитных полей электрических аппаратов/ А. Г. Никитенко, Ю. А. Бахвалов, В. Г. Щербаков// Электротехника.- 1997.- № 1.- С. 15 19.

86. Массад А. X. Оптимизация размеров переносных электромагнитных ударных машин/ А. X. Массад, И. М. Хусаинов// Новые технологии на железнодорожном транспорте и в образовании: Сб. Науч. ст. Саратов: Изд-во СГТУ, 2001.- С. 128 - 135.

87. Никитенко А. Г. Автоматизированное проектирование электрических аппаратов/ А. Г. Никитенко.- М.: «Высшая школа», 1983.-192с.

88. Нейман В. Ю. Основы построения и развитие теории импульсных линейных электромагнитных двигателей с повышенными энергетическими показателями: Дис. . д-ра техн. наук / В. Ю. Нейман. Новосибирск, 2004. -365 с.

89. Федонин В. Н. Вопросы теории и расчета электромагнитных молотов.-Автореф. дисс. канд. техн. наук Новосибирск, 1975.- 22с.

90. Тимошенко Е. М. Исследование электромагнитных молотков со свободным выбегом бойка.- Автореф. дисс. канд. техн. наук.- Томск, 1963.- 16с.

91. Электромагнитные молоты/ Под ред. А. Т. Малова, Н. П. Ряшенцева.- Новосибирск, 1979. 268с.

92. Угаров Г. Г. Импульсные линейные электромагнитные двигатели с повышенными силовыми и энергетическими показателями. Автореф. дисс. доктора техн. наук.- Новосибирск, 1993. - 21с.

93. Соловейчик Ю. Г. Оптимизация геометрии линейных электромагнитных двигателей с использованием конечноэлементного моделирования магнитного поля/ Ю. Г. Соловейчик, В. Ю. Нейман, М. Г. Персова, М. Э. Рояк,

94. Ю. Б. Смирнова, Р. В. Петров// Изв. вузов: Электромеханика. 2005. - № 2. С. 24 - 28.

95. Lindell I. V. Methods for electromagnetic field analysis : The Oxford engineering science series; 30 /1. V. Lindell.- Printed in Great Britain by Bookcraft Ltd., Midsomer Norton. 1992.- 280 p.

96. Москвитин А. И. Электрические машины возвратно-поступательного движения / А. И. Москвитин. М.: Изд-во АН СССР, 1950. - 144 с.

97. Морин И. С. Машины и технология обработки металлов давлением/ И. С. Морин-М.: Машгиз, 1951.- 168 с.

98. Демирчян К. С. Теоретические основы электротехники: Учебник для ВУЗов в 3-х тт./ К. С. Демирчян, Л. Р.Нейман, Н. В. Коровкин, В. Л. Чечурин.-СПб.: Изд-во Питер, 2003.- Т.З.- 377с.

99. Инкин А. И. Электромагнитные поля и параметры электрических машин. Учебное пособие/ А. И. Инкин. Новосибирск: ООО «Изд-во ЮКЭА», 2002.- 464с.

100. Нейман В.Ю. Сравнительный анализ силовых цилиндрических электромагнитов для привода машин с ограниченным внешним диаметром / В. Ю. Нейман, Г. Г. Угаров. 20 с. - Деп. в ВИНИТИ, 1989, № 5115- В89.

101. Нейман В. Ю. Математическая модель линейного электромеханического преобразователя с двумя рабочими воздушными зазорами/ В. Ю. Нейман// Совершенствование технических средств электрического транспорта: Сб. науч. тр. НГТУ, 2001.- Вып.З. С. 136 -141.

102. Нейман В. Ю. О результатах исследования электромагнитных двигателей с периодической структурой магнитной цепи/ В.Ю. Нейман, В. И. Михеев //

103. Электроснабжение, энергосбережение, электрификация и автоматизация предприятий и речных судов. Новосибирск: Изд-во НГАВТ, 2001. -С. 44-46.

104. Сливинская А. Г. Электромагниты и постоянные магниты / А. Г. Сливин-ская. М.: Энергия, 1972. - 248 с.

105. Павленко А. В. Проектирование быстродействующих электромагнитов с заданными динамическими параметрами / А. В. Павленко, В. П. Гринчен-ков, Н.П. Беляев, Е.Калленбах// Изв. Вузов: Электромеханика 2002-№4-С. 76-37.

106. Дьяконов В. П. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5. Основы применения: Полное руководство пользователя/ В. П. Дьяконов- М.: Изд-во «Солон-пресс», 2002. 768 с.

107. Дьяконов В. П. Энциклопедия MathCad 2001i и MathCad 11/ В. П. Дьяконов. М.: Изд-во «Солон-пресс», 2004. - 832 с.

108. Справочник по электротехническим материалам: в 3-х тт. / Под ред. Ю. В. Корицкого, В. В. Пасынкова, Б. М. Тареева. JI: Энергоатомиздат, 1988.-726с.

109. Цымбласт В. А. Сравнительные статические характеристики электромагнитов постоянного тока/ В. А. Цымбласт, В. Н. Гурницкий // Электрические аппараты: Труды АПИ им. И.И.Ползунова.- Барнаул: Изд-во АПИ, 1975.- Вып.2.- С. 73 77.

110. Иванов Смоленский А. В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах/ А. В. Иванов - Смоленский. - М.: Высшая школа, 1989. - 312с.

111. Добринский Н. С. Гидравлический привод прессов/ Н. С. Добринский.-М.: Машиностроение, 1975.- 248 с.

112. Суворов И. К.Обработка металлов давлением/ И. К. Суворов М.: Высшая школа, 1973. -383 с.

113. Ершов Ю. К. Аналитический расчет тяговой характеристики электромагнита постоянного тока/ Ю. К. Ершов, Г. В. Додохова, Г. И. Ткаченко// Изв. Вузов: Электромеханика. 1993. - № 2 - С. 66 - 72.

114. Ткаченко Г. И. Определение тягового усилия электромагнита постоянного тока с учетом нелинейности его магнитной системы/ Г. И. Ткаченко// Изв. Вузов: Электромеханика.- 1974-№ 11-С.1232-1239.

115. Гурницкий В. Н. К теории приближенного подобия электромагнитов постоянного тока/ В. Н. Гурницкий // Электричество.- 1968.- №12 С. 34 - 38.

116. Веников В. А. Применение теории подобия и физического моделирования в электротехнике/ В. А. Веников. M.-JL: Госэнергоиздат, 1949. - 168 с.

117. Гурницкий В. Н. О выборе электромагнитов постоянного тока/ В. Н. Гурницкий // Электричество. 1972. - №9. - С. 66 - 71.

118. Угаров Г. Г. Расчет втяжного короткоходового электромагнита постоянного тока без стопа/ Г. Г. Угаров, В. Н. Федонин, В. В. Шамаро// Исследование силовых импульсных систем: Сб. науч. тр.- Новосибирск: Изд-во ИГД СО АН СССР, 1974. С. 57 - 62.

119. Гурницкий В. Н. Разработка и исследование линейного электромагнитного двигателя. Автореф. дисс. канд. техн. наук.- Томск, 1965.- 16с.

120. Егоров А. А. Импульсный линейный электромагнитный привод для операций маркирования и клеймения деталей и изделий. Автореф. дисс. канд. техн. наук.- Саратов, 2006.- 19с.

121. Вырыханов Д. А. Силовая электромагнитная импульсная система для наземной сейсморазведки малых глубин. Автореф. дисс. канд. техн. наук.-Саратов, 2006.- 19с.

122. Гурницкий В. Н. О технико экономических характеристиках электромагнитных катушек/ В. Н. Гурницкий// Электрические аппараты/ Труды АПИ им. Ползунова.- Барнаул: Изд-во АПИ, 1975. - Вып. 42. - С. 3 -12.

123. Гурницкий В. Н. Расчет тепловых процессов в бескаркасных катушках электромагнитов постоянного тока/ В. Н. Гурницкий // Изв. Вузов: Электромеханика. -1971. №9. - С. 1001 - 1006.