автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Электромеханическая система вибрационного вискозиметра

РГ6 од

I 5 '.iöii i033

ТгмскпЯ пеяитотепчеекий yjtzsspcrrnr

!h pyranicn

írssB ллк 'сда? иш

, ЭШГГРС'ЛЗЙМЧЕСКЛЯ ССТЕУЛ

' ЕИБрадюишх) Жг-гяттл

Специальность CS.09.03 -сястеш я шшяексы, 8кл??ая ж ущсзяейЗй я регулировакго

АВТОРЕ Ф-ЕРДТ

длссостзипи m соиосвкие у-шой стеяая кандидата техначоскгг наук

Томас - 1993

Работа выполнена на кафедрах робототехнических систем и электрических систем Томского политехнического университета

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Хорьков К.А.

Официальные оппоненты:

член-корреспондент Академии технологических наук, доктор технических наук, профессор БеЛтарович В.А.

кандидат технических наук, доцент Кулаков В.<5.

Ведущее предприятие: ИГД СО РАН, г.Новосибирск

Завята даесэртацви состоится Я gewaép« 1993 г. в актовом ааяв главного корпуса $ Уб-оо часов на заседании специализированного Созега К 063.80.01 в Томском политехническом университете <634004, Тсяск, пр.Ленина 30)

С диссертацией «само ознакомиться в библиотеке университета, автореферат разослан Ь ¿^хЯ-flsi 1Э93 г.

Ученый секретарь сдадаализированного Совета, доктор технических наук, профессор

Чучалш А.И.

- з -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

-ч ✓

Актуальность темы, Вибрационные каиины и процессы подучил? шроксе а разнообразное применение а различных отраслях промышленности, в современной медицине и быту. Еногообрааие испояьэуеаги вибрационных устройсть очень вехкхо: от вкбротранспортеров, вкб-рсгрохотов в вибршелышц, до вибрационного хирургического инструмента, стиральных кашн и электробритв.

В обеспечении развития промышленного производства в современных условиях значительную роль играет повышение качества выпускаемой продукции. Это обусловливает непрерывное совершенствование технологических процессов и внедрение систем автоматического управления ими, повьиает требования, предъявляемые к используемой контрольно-измерительной апшратуре. В полней мера это относится и к вибрационным нзиерительньа приборам, часто применяющимся а качестве датчиков систем контроля и измерений.

Традиционно вибрационные измерительные приборы, в частности, вибрационные вискозиметры, создаются ка оаювэ электродинамических, электркйятданш шш кагштострЕзсцяошых аибраторсЕ. Т&каз традивдгошш и способы измерения вязкости гндаостеСГ, реализуемые •зятя кснструхцишв приборов.

й*ьгз предложено использование ь гпбрацЕОннои вискозиметра электромеханического вибратора цгктрсбэзного типа, щшгодаого б деижешо двшатедеа постоянного тока, что упрспзе? конструкции прибора. Простота регулирования частота хогебангй,возможность выбора датчиков, реткстрируиЕ^з параметра реяшаа колебания, позво-ляат реализовать способы измерения вязкости, давще Бсзкоакссть увеличения точности измерений я но шведке распространения з известных конструкциях. Без это определяет актуальность исследований, стносяпдагся к электромеханическим Еабращюннш сжстекан, пс-пользуеаьм в области изкерительксЗ техника.

Целью ггестоязэЯ юботм является разработка аяшгтроыехзшиче-ского вибрационного вискозиметра, исследование его реггшиоа, разработка методакп измерекйя вязкости и исследование влияния нагрызет электромеханической вибрационной систеиы га работу электропривода малой иокности.

'ч'етодм исследования. При разработке и исследовании вибрационного вискозиметра использовались ¡метод электромеханических аналогий колебательных гостем; динамически».метод, измерения махани-

чяехэт характер-ЕСгик катеркахоз; катод Рглп е-КУгта иогиертого но-¡ущта («¿глеккоп ревгява сагтегы нсдЕи-ййкг даКорепцаальщх ура-шеш-J); частотный кетод еяйвтаа явтачбсш: свойств системы;

кстод уст-адзёная (щ®5яп»ишо0 шшптйчс3508 рагйкс œ5ct0uh ке-

ижсЯми?. даК^ревдаигш урздншвЯ); .катеиаттавсков кодвадюва-K2Ö la ЗЕЯ. .

Зксяоршшгэд&йно дзнше дяя npoaepiai адгксатноста. ®иачес-ксау объекту 1азработаитЯ ьклекатизоскоЛ коделз иодучшш la, зкс~ подешяг&дьш* образце кгбрэдясешого xœcKoazaorpa.

Кзууной inf-o'/'u явигятся: годная категгаткчеосая kg-

дояь лпоктроасхштеской сиетша ькЕтадиокного евасозашяра с учого*; ог{ааапц!Я дашммюсиэ процесс!! во всох алемви-

täs сшяеед; иатодьга яаглгркхапахького определения паранотров ачьктрскоштаго-'оЗ састеан; результата изучшия свойств и с? ыжйшя vs. ра&гту рщггрскршкда ихжозиуэтра.

пшяшш?аз .'s'siiisti^pasotu состоит » «м, что ь результате es niKüÄKraü pcini'itfoT^n Mi-.&yr-jüsiiiíHKCi^íi гшбрлдаыып ипско-агаетр а создан oro иетпер'.аспакшь'л сброса. • Нргшкчоска анача-L'C-Ы такие ímotsiicíj:

- полая иодо.~ь »ябитрагек^йкесуой сагтш 3ítópais:c.ínioro rccsoaawjîpc., издездвздо пропзьэдагы расчеты любых реи»! pitcrra прпегда выбора, ixts&a иатб&яша&ая аодель дзет 1-езч6»!0ся> шшгдзшш щ ":о.ш:о »к-асгусзрйкда Ешсозгаира,

к л;.к;ого гсс/олзпго tosí с ^^¿шаш сг,5ро-

гс^Зуд^телсг р&ииъг« TIÜSU cíictíüu зда&агшм;

- yuposacas гатег&гиьескья ьок&ь, поаголгдая проводить да&з&зявш акаждтцчгс^о ссздедсвагш j-xsraiaxajsasw; реасвоь работы <жхеем пргйора баг п?;ыышшя ЭЙ!;

- ргодск&одг по ш£*>ру -гш»; сьстсиа тяо«атвчрйкого упраь-

ЛОЖЯ Ш'-ЗГрСПрЦеОДШ ' EUîKùn^iÇïïe, ПОЗГ-ОЛЕХЖ^ СТйбИЛЯ32р02йТЬ'

ij:ieíoíy Ko:itáaflái шетЕчаа-ссго блока, пр::боге а устрашадэ об-«зеть часяо? исустойсш«* режов Еьауздеяшас колебаний;

- резуклаты шмедоампь перэходгш psssiob эпктрсгюаюг-vacKoiJ œcrëuu прибора, практвчееккЛ критзриЛ еадикя их дпяелй-ности; ровультаты вэдчоиая в.ваяйка вда ро«шз колаСакгй слстекк :л сооткоссше аэгаеяах статарного ыоаеятг ."дзпрогавдэнла ir валу пспоистельного даяхателя и ки-28рахтор лсйш is периоде ко-лобаииЗ »яЗршдашого ышента:

- рогультатк жепершешеп по из^чаняо сьсйстс ¡шотоноескех

и пекыгтоиоаских гглдкоетей» а такзсэ врзиакя» полгкишрете доводам» классификаций ксслзл'сь'ых еидясстсЛ.

рпализаи«я результатов го-5отч, Елбрсаззоят-Л шжозяаетр, разработанный m базе элснтре;->эт'с1чаексД свсггси рдодрзн на йичто-ретеиталыюм участко "Ноилср" КШ! пгя ТПУ и га научно-внедренческой прсдариягш ТОО"ЭШ".

Аппсбагая рр.бстм. Ссношою псдахкря диесвртшскшой работы докладаавис!» и обсуадзлись на 5-ш страслсвсч совсгаияа "Прсблэ-йи и яврепёхтивы ряззатия проитеодстшшого сбьедагашя "тсмгкий иефгектчзсккй ко^сугнат'"^.Течет, 1Э31 г.).3-ой ВсесосзкоЯ туч-ио-техническоЯ хоифаравдш "Вибрация л вибродагшюсти^"(гЛ1Я*нка Новгород,1S9J г.), з-еа ЯздькевссточноЗ рогаятькоЯ шуяю-тох-иичесхоД копфарснцта* "Соверагеисткойа ere эзгеетрсобогудоваьйтя а средств автоматизации тзяюлогичаских процессов промымэкиых прэ-•дшрияпй"(г.1&5ксшслыяс-1а-А«уре,JÍS2 г.), гаучянс ccKi'jspjx ка- , Фздр робототвитчосккх систем в згсктрпческшс сястш Томского политехнического зтевврситета 1930-i ШЗ г.г.

Пубзикаиии. Но результатам вкпелигшгоа дессертадвовксЯ работы OiOtSmoBaHo з шушю-тгхкгчсскзх к-упяллз 5 статей п тогзтов докладов, шшса« в зарвпмтрефоеаи з ВЙПИТЯ i кэушго-тоиачрсккЗ • отчет.

Стчустутя таботы. Лнссвртапзогеая работе asssma ia ÍÍ8 страницах кашнсшсного текста,®!«» 3 табгици» 67 досроеоа а состоит из введения, четьфэх разделов, гкашкекиа, саасяа юшйю-шкноа лзггэратуры 135 ювеововаивй a щжлогрйш.

00ДЕРЗШЕ Р/ШОШ

•ЛеШ:а_юагм_Росвящеи ой^м гоаросап т,еоркп згзЗращишнх ' эдактрскохашгаеских систем.

Особенностьп вибрационной электрокоганя^ескоЯ сзстсан является то, что ео махчипческая часть продстявяяот совой кохаютес-куп кояебатэльнуо скстену п 55?.г,й!Шв нала щмшогяэго Д2ШПТ&ЯЯ вьавмосрязано с постулатальнкм даотжяса спсте?;к. >

IIa основе принципа отнссатвдыгоста движения составлена ésc-те>«\ уравнигаЯ, опясывахягк даятеяве аохшичзскей частя (psc.'t) электрсмехаугичрссоя системы с дебзланслмя вабровогбудптзжсм:

етс* ~ юде#»,еев*> + гале£«1пр> - Ь' Х - СсХ

- Мдв- ЬТРГ' - «"дС«г1г>¥> + «п^Хпр , I (1>

где ис-суммар'ая масса колеблющихся чаете?,, е-эйсцентриснтет Кс- суммарный коэффициент диссипации, Сс- Сп - С1Е- сушариая кгсг-кость упругого подвеса и динамической жесткости нагрузки, ^-суммарный приведений к валу цт.игатрля комент гаерщш врасдащихся иасс,Мло-момент двигателя, ктр-коэМициенг трения вравения, «-ускорение свободного падения.

Рис.1. Функциональная ст:а прибора: БП-блок питания, КЗВ-блох формирования задающего воздействия,САУ-спсте-т автсштгческого узрамелзш.ДВ-исволчетельнь'З двигатель, ЗГ-тзхогеноротор,СП-свйсмо1зришЕ2:,5М-2азм0тр, ЧМ-^астотоыир.

Система уравнений двнхендо дзет Еотаожкость составить ссот-Ботствуниу» структурен схему кохшшческой части систекы. Дмшая структурная схеш нелинейна и содержит нелинейности тига произведения переменных и трпгоишэтраческих Сэтотиа.

Ыеаду холобательншн системама кохашческого я электрического типов суаестьуот соотвстстшо, описываемое прадставленаш: метода электроаеханическяг аналогий. Б работе используется сястеяа аналогий первого рода.

Нагрузкой ьибрацйойноя электромеханической системы является внешняя среда, ояазивавагая сопротивление докешо ее иеяагаческоа части. Для электромеханической системы вискозиметра нагрузкой яв-

ляется исследуемая жидкость.

Еллянпе свойств сгрузки т режимы движения системы характеризуется величиной комплексного механического сопротивления нагрузки 2Я, входящего составной частью в общее механическое сопротивление колебательноЛ системы:

где 2еи- внутреннее (собственное) механическое сопротивление вибровозбудителя, !?аи - внутренний и вносимый нагрузкой коз®яцпе-нты диссипация ,я>в,тн- кассс. вибровозбудителя и присоединенная масса нагрузки, Сп ,СП- жесткость упругого подвеса и динамическая жесткость нагрузки.

Вибрационная олехтромехашчесхая система имеет частотно-«ззисимую нагрузку. С изменением частоты колебаний изменяется соотношение между составляющими механического сопротивления, что приводит к изменению характера нагрузки и отражается га парачет-ре:аыа движения.

Проездом анализ вжзкя свойств нагрузки на режмц движения системы, показнъаюцяй, что изменение сил вязкого трения оказык.л-существенное влияние ш параметры режима колобакй только на резонансе и в околорезмзнсной области. В связи с этим, данная область колебаний является наиболее целесообразной для проьедешиз измерений вязкости жидкостей вибрацяонрлм методом.

Свойства нагрузки вибрационной элсктрсмохаинческоЛ системы ногут определяться экспериментально,!« основе теории динамических методов кзнерешя механических характеристик всцеств. При этом источником необходамой информации о параметрах режа движения системы являются ее амплитудно-частотная (АЧХ) и фазо-частотная (ФЧХ) характеристики.

"етод вибрационной вискозиметрии является частным случаи« дяюмичссхих методов определения механических характеристик ве-кеетв. Результаты проведенного анализа влияния свойств нагругкк на рекжн движения систейы показывают преимущества разового вари-1 анта вискозиметрии.

Суть предлагаемой методики измерения вязкости жидкостей зак-лючаэтея в ^следующем. При демпфировании иехашшесхой части системы некоторой жидкостью ражим резонансных колебаний, харат е?л-суюЬиЛся значением угла сдвига фаз между возмущецей силой и виб-р^скоростью наступает на частоте '„'(рис.?). Для других жи-

- В -

даостеЯ частота на является резогЕаксно?., т.к. но' отношешгв к системе они лредотаадянг собой иные нагрузки. Яри этой т частоте появлялся углы сдвига фаз < ^<0 и по величинам кото-

рых можно судить об откловегг-та вязкости жидкостей к, в е8 от вязкости живости К..

Г;:с. I, 042 гкбрашонной элоктромозгяжческой

системы с гааличшсш шгрузкачк

с^ЕИСиГ.СЗТЬ Г-СЙ1Ч1Ш СЭПфЮСДОС КЙДлССТ«лЦ фазюггс сдаягсг от злзлсст:- гяд,<остоЗ язляэтся ноо5хсу51/.с£ градодогочноГ. гарох-

- г-г.^ср-гчиТА!; ;; етроотся с ¡го^ьо сгштагггиыз здсксе-

! с етзгст»'-!-';; с лт: /. Скэдк 1»й}исс?4 г.Г" .«лр^тк». огжг&врхоо! кх;Срашонкой "¿лтег^а йгзссгьо,, чтс

•■х; сзрсдглси^ исо&одай; лг.пгатс:^; ггпог.ьгусгса 5о;г.:-

г; п

К,

4 «в|о£-а*|

<3)

Г - вагяпуда, »озйуфшс-Я е£1; суьхартя еззсг. пгсту>г:~ тсдою ггеаеатоа авхгзгжегаЗ сгстк ся»с:.:у'.

Но ¿гусака дргжаггялоЗ йвюдд'Ж.г Есч8рс2пгй тргф'огс: работа сягэтгоарггсдо згеяшгетра га чаетсть рсосглясй Прп этом

играште (-") арсобродуется г. сад':

ТЙГ' ">

где - сдеварнай коэКадавн? дкааяда:.

• В сзягя с тем »что на стаяли проектирования величины Кв!! и Ки ньпзвесшш, выразекиг» (4> восгольиоглться но удаотсл.В этом случае Г'.ибср нсполшельного дапгателя мокет прскзвоД4Т'>ся в соответствия с приемов, основанном ¡и спита создания пэдобнтге электроприводов я ваклмпгкеисл в задаша совокупности голаеких качественных и кэличеетьенгояс вараквтрсь двигателя, иообходашх по условия« работы проечтгруеиого ядсктропривода и достаточная для ви-борз кс.чкретлого двигателя.

Второй вазлол восвяаен вопросам выбор! саст«-:а автогатичес-його управления акеетровршгодгд! вяскоэгаотрд. здтедогаческсзу моделирований нагло^уемой эльктрсмеханичесхоД сйетггта и расчетам ея переходных рэ-жшйой. и

Реазизуейкй вискозккетром метод рзмерзняя требует поядераа-ния поетояншя! заданного значения частоты жмгс&кея »езаиическоЯ часта системы. При аг.эктрокеханическса гд'.брагсабультэлз зго сводится к обеспечешго псстоягетва частого Ррздаш ;шзга?&яя.Г* ггш-ном случав целесообразно использовать систем аэтаэттееекого управления, ваоощуо ретулдгер скорода! к заетузув ллсптоЛ сг^геи-телыюЯ обратной связь® по скорое?;», <кгг«У с?абагг:гд»,1я скорости. *

В электроприводе ¡жеперйыентзяыюгэ оСрагца вгажоаниетра'ре-гулированпэ чзеготы ьраеенкя есяожвгсшюго дапгатогя-кихроаяек-тоодвигателя постоязюго тока с везбуздекяеа от еостоязш: чзпгл-тов,- осузествзяетсч кздснспае» всгродсгься гцротпа-ккцудьсяого модулятора <Ш> подьодййого к якоряоз сСмоткп ¡ивргянгая. .

Для данной дискретной скстсаа управяекая гетодаяитса усяоппе ? ь зг - <"5^

я пр " • ' где *о-е00 Гц-частста импульсного- элемента {Ш1),*пр»30 Гц-гакСо-льшая частота сигнала-, пропускаемого нгярврмвнеД пастьв скстекы управления. В связз с отка, систст управления злектропрпаодаг . вяскогиметра рассматривается как непреркыия, в котсроЯ ЕКН» про-ыегуточгГкЛ усилитель и силовая -петь представлены одгниз •грапэт.с-торнам преобразоглтелем. Соответствую:^! структурная.схека призов да приведет на рис.3. V -

Получена передаточная функция регулятора скорости Ш-тшп. С учегои того, что установившееся режимы работа электропривода вискозиметра являются дотштчвекига, для увеличения давмичесхоЯ точности регулирования принята тстройкг контура на амаетрявдлЛ

- ю -

оптимум.

и5 л"

г-н-

!

I *рТ"

РТм

Ип £*р7я

I/Яр

¿♦Г>Т,

Ь,

сТиР"

&

Гис.Э. Структурна схейа элактропркадз прибора.

1огарп{ж5чосккэ Ш в оетикизнрованного разомкнутого ко-

нтуг» рогулиросаь-яя скорости олехтрснрпЕода Бпсг:о.т,«зетрз предста-

влены т рис.4

I д- sss.se £«

22.5

4£ 4 (Л), град.

Рис.4. Лй1П и Л&ЧХ оптгаяшроваияого разомкнутого контура регулирования скорости электропривода вискозиметра.

Оценивая качество регулирована? скорости в полученном замкнутом контуре с юиоцьо частотных крятерлез» получает быстродействие контура(Еремя регулирования) «-Р-0.002>0.0038 с, время максимума перерегулирования 1 „,^-0.0057 с, общее время переходного процесса регулирования скорости <-"0.0113+0.02?6 с. Загас устой-

><G>

чпьости ко '53,39 m частоте среза аф(ос)-«£.07* уияякваетса s дя-вгазоз запаса по фазе A4<(ß}-3ö*SQ*, достаточного ддд устсйчзвоЗ работа свстегы уща» пеняя. Боогаяа ' aepepsiyr-jpoaaime, осшшзас-гэго яри скэчкооброанш шг-гпгазп ¿«дшззго гоэдсЯстгия, оародо-лоиа по пер^доднсй характеристике контуга tí составляет 7,2«. Переходный »(роцесс poryx.fpccaüna скогюстп аясктрсгрззол! вргЗора затухает г. теченгл одкою колгПвнял.

Дополняв систем урзЕшкгй дышшя ногаьлчг^хй «гзсти arc т«а» {1 ) ураЕнекигш, страхаоаш! дезкггазазю ирсясаси з sse-Si-тах сястсиу усрамепич я в атоктрячестоЗ цега дэтгатаяя, вкус« систему уравнений, опаагвамга дьадаш йсслодусчоД агсатдоеза-даческоЯ сзгтгаы вкбрацтаяпого кхзюу.ястр:

W X - ^ * » орч1>цз - (îj. -'(5.JÍ }

.7 " « 6Г ^

- с,я" + ■l-a^cbin.?. „ j

tA- ü» kooO ♦ ^oV .

где R„,Lj,- активно» оесготЕвлаие r ;

с-козф£пциеиг Э5С двигателя, Tn,»sn,on- кятояжая йрсяка, ксаф-£шдаент уссяекяя и ЗЛС гтреобразогягея-т» T„sy псггоетгкл rrrsesa и кеаКвцдип1 усклпш лропсргпоэт.з,-'Е.Л чзсгз кс-

^latrseirr сбрзгдо? сзягл so c:orc-srn, W.AV* msps-rtcti-i сдгжйя я управления.

Ревешо счстеин <0> щкмюдвтея метода Рукго-Кугта <ïcîssp~ того торадя. Дтдатя рсесиия, бло£-схс;а sotepor? ергдст^стап m pec.5, аосгросн такта* образом, что в кгоцесеэ щечота кваш«^ тся поляна период кояеСекгй sesaœiStsscS v&em eastern.

При- зто* для mssoro периода кодсйидЗ гкостеа кфуйзцяя cô изнснения всех яеремеппж состсстш, тго гетзежп? прозззэддт& яобув их обработку: определение акадатуяш згзчегпй порезгш« з соответствузщах ïbs исаентоа врсаепи, снредошЕе едгага Си, Ья-родзлбниа сроданх сгочскпЯ а т.д. Результаты расчотоз выводятся з ввдо эгахтроннот табяш, перэрабзтгаетла з графическое изобретении с помощью стандартных пакетов преграка. - ,

цекл Рунге-Кутт£(определение згсьЭДкцаектов

расчет переменных систолния

ааполна-шз промер точно го массива

конец ^

Рис.5. Бжж-схека алгоритма математической модели электромеханической системы итерационного £исхоз:истгп

При наличия дебаданеов на валу дзмгатедя поетоявюго тока частота вращакяя при Щ'ске та растает ньравномерно. Соотношение ^деб"^пуск»'гле Мдаб-я»ншггуда момента силы тчжости небалансов, '■'п^гкГ Дисковой момент даигат'еля, является граничит по условию возникнозе:шя провалов частоты врэщонга с первый толу период. Провалы частоты вращения наблвддотся при М°ь.а > Мг , а при частота вращенгя снижается до околонуде'вых значений.. Если М*вС М_.ЗЗМПУСК, то двигатель не запускается.

В электроприводе вискомметра выполняется условие M^e6 « Ипуск при запуске привода га любуэ частоту из рабочего.диапазотп

п-2ЖЗ+80;см. Благодаря стону частота вращения в первый полупериод гаи .стает практздесхи рапкгкерно.

В г/ерелодных режимах ^înycvs электропривода m частоты кол оба-нвй систем* большие рс;зс:яяс:-юЛ (0>п0) движение механической части системы сопровождается Сиенилли. Если электропривод запускается точно'ни резонанс.или на меньаув шстоту (п:оо),то в этих случаях биений iîe возникает.

Отмечается тличйе бьрий и » переходи* реззяах, вызвашлс мгновенно изменением составляют кканпчессого сопготизлэнггл колебательной система.

По результатам проведенных расчетов построен ряд зависимостей относительного времени переходного процесса запуска злеэтро-привода от относительной частоты, на которуп производятся запуск - гдо. t°'-inn/r, 1гм-ьртя переходного процесса,

т-1/îi- -2ми/Ггс-ггостолшая времени гатуханая свободой колебания механической части cncrcviJirs^-iVrx,, о-частота усгановшзгахся колобагсд, п„-со5стзегапл «сто-,а ьгеяангпссясЛ :псти снсте"??.

При агплпзо розуяэтатоз racistes порчен критерия, позволяйся с достато'-шоЯ дгз расчете» точностья ецзнять длптел:ж*гть вврэходюго пргцссса август здехтроярязода по втл-чята л т. Та.-, при сацуспо ерггояз'из, частот» n„„~ Î Сякпй в даикякг Monirricsîoi? 'пстд csstctt> ne я дтетаяь-неегь переходного spe-uoeen un прггл-.^.т • гапус:а на частот» ï<nt„< î.3 сслодствго яэяшзш БпансЗ praso г-озрастаст п составляет tRfl-(4»-C)r. йояС&тее етгкжчэтю Сяюши вогив&шт пул етвде-й здектроврякода га »застсти ^3<nee< 1 •5,угеля,£зваа дяетоль-неегь еврзходаа роста» до »-лп-7г.' Пря .йальнгСзем росте тастот« й врепегодзг екзгагак» дязтшыкстп поретоддас процессов запуска

•'■ тесться гаалаяв расоятрпгавгся устакзапизюся регж» работе глезтрс?10ХЕиачссюП сесгглы гхбрвдюиюго спсяокквтра.

Соотносенкв кеяенга трккя зрзесжл, коаецта епш тягости деЗапнсов и вкбргздтекпого "свсята, пз котеркх сккдетается сум-гярнкЯ иекгнт сопротЕз.~язм та гл.~' усполкяелыюгб домателя п изсзгедусмои ВРЗЗОДЭ, CTESCin1 ОТ рсотяз колобаяяЯ сяст ки. ЛО' резонанса комент трения зр^огал п вебрацпокдай ксййгт калы, по-сравненгю с мементок сшн т«жеста доейдаиоез. Это определяет со-

о

\

ответствусщиЯ хьрак'.ч-р изменения суммарного момента сопротивления в данной области частот. На резонанса р;.;«о возрастает амплитуда вибрационного иомеита, значительно превышя другие слагаемые. В зарозоканснсй области, ка высоки частотах колебаний,происходят сшяениа аяшлитуда вибрационного момыгга возрастает момент тре-тл, в первом приближения зависящая от скорости линейно. При этой все слагаемые суммарного кокента сопротивления становятся соизме-ршии.

В зависимости от- вида режима колебаний сияеиы меняется 2а-рактор язяйнгшкя га периоде колебаний виб^ш тонного мо^энта. Так, в дорезонзясной и а&резонансноЯ областях, вибрационный ысаьнт из меняется с удвоенной частотой гоадущаизей силы. При этой до резонанса в первую ч эратью ч&гееры периода конент лротиводеастьувт йрьщзюл кала двигателя, а во вторую и четвертую - способствует зто^у кравздю». За реззнанежа характер создсДстшя влбрацяетшого '¿о:хтп на вал двигателя по чзтьертк.! аориода Ез«еия&?ся на про-»ивонслозикЗ. В реха-за решадоенш: ко л общий вйбриздонный комек? йаюшяся с «¿асгс:оа, равной частого сознуехгсдаГ: силы, противо-врздениа вала двигателя га обонз по.чупгргодах.

Згюшгш ксацюсть, разшвчекая сябровсгбудятеява в усгано-ышаа-ся рзамао работк »мяропрсеада, сродгятляэт собой свдусо-адаяоуи Зуяздю ьреааш, колаЗлсщусся с частотой го около ноко- ' торото средаого значения: -

и "0.5 Г^п-лп^-о.б г.лгг^а'о-е) . (?)

И оташих от рькиажат» рсязся амплитуда колебаний «сц-шзп*. Нв-0.5 Г„хаО прештпш? е^ псс/од иуэ ссстачлягзув ■ "0.3 ГлХвпв*«$ . Бсяедсткпо итого, апюшказ ижюать лпбровоз5у-дчтгяя г 37кх лаляотея гздковерсмеиксЯ йикцяеЛ к та по-

{Еод хедебаьай чотуре раза изменяет згегс. Характер азмонвакя нгисвгаьоП ¿ощжйти но четверти,; периода совпадает с характерен ккгеяагяя вабрыдаиаого йок«ента.

К» резонансе Мсг- Ка-0.5 Гвяво. Прч гтсип мгновеггжя ьокнесть утрачивает дпкопареыеюшй харахт&р и вееггч положительна.

В связи с тем, что уста!<ошв:л;с<:л рржт; работы мектропря-вода Ьчхяхяса дшшачбскЕ»и, проводится агэлкп длашматаскх свойств исполнительного длигатоля. Вследствие малости постоянней ьрекена Т9- ■€ОСЗ с п раб&иж дкивзон« частот электрелревода приборе (цо О-2Т80-Е02 .66 с"*) МЭ'О'ЯЬ дингличегкой чсэсткости ке-/т-ничрскоР характеристика двигателя енгевчетел несудесвекно. При

этой периодическое изменения жэджта ^ягьтсяз вгдакгпает сдагаутыв 1а угол ч*»-180,'?;о.пс>башя частоты вроцмгая, голкчкга которых нокет бэть опрэдрлига ио значкз-д- жесткости статвческоЯ й>зха1шчесхоЯ характеристики.

Изучено влияние чпстотн таряогзческого ьомекта сопротивления га величину олыяниняА чзстоты вразенш» о? среднего за хедвод значения'ста разскгьутоЯ систгаа ук;яаяенля, йтаго^пря тегу, что соотношив иостояа>х времени « ■• Т^Л^КВ-Г-Б » 4, используемы! двигатель »окно считать адерлодячесюи звеном. При изяаккгя! частоты пернодичосхого иом^нта сопротивления двигатель г-вдат себя подобно фильтру низках «»стот. %«гс*ч гъв-1/тк-8.г5 с*' яйлмтся частотой оопряхеняя соответствующей ЛАЧХ, а тзетота 213.0с~а-«пстстсй среза. Изасниио аюиентз-созропвясияя с '"легсть'-и С5?0/3 вызывает суаестшпюе <дп^2С?0 качейшга частота грвдоэтя. При ОЧ)да холебэстя «астста вртезмю реахо уасяьгаьтся, а пря О > о„ становятся незначительная! (ДП-О. НО.Г5«).

Система автоггэткческого ущявлеяяя $срк>:гузг я зСсо-

шгно жесткой аеаакпчсскув гагахт^лстяау гтя£с?я. Яся

даем расчстноэ зпачепкэ «кшкжй ^.стдак гч^ггпгу лтГагс частотах колебаний свягсй» пэ прчвкс?«.-? лй-0.в5РЗ ♦ О.ОУ".

Ддоая скстк-а зодешвяпя ус; раня«» сЗязсть иеуетей-

чпвыг роагмов вшуадешаа колобгэ^З звсктрс?:ех2Я:!?«сгу»5 пргборо, теидтэ кеето при рагсяиауто5 саега»

Проведена язгез^язацза сястсж л^г.-'ггЛ (8},сг,?~

сшавзах дакензв шьсодуе^оЛ зяйКра-ЗэщстагжЗ систсеа ьпбгя.--ияошгого риесостящз. В результате гэдгкяз упрсг,ежзя взтегшт-чоская нодоль <0), яичаа ~

£2 ~

V "А >

»я- *;ч<к„- «'*««>»

и»лСО*

1

(8)

гщо^ог»

возможность проведшая прсблизгешнх ааалттяеекия'расчйт«!^ установившихся рехймоа работы састеты без применения ЭШ. Оцша погрешности приближенных расчетов показывает, что суцесгваагвя (бо-

лее 25*) овибхй имеет место лишь при определение амплитуды колебаний механической части го частотах П/оо> I.D. При расчетах резонансных режимов оаибка практически отсутствует,а для околороэсна-нсных региов сна незначительна <3+&':>.

В четвертом разладе описывается конструкция вибрационного вискозиметра с дебалансным вибровозбудителем; приводятся результаты эксгеримрнтальньсс исследований прибора и жидких ютрузок..

Как и большинство вискозиметров, созданный прибор состоит на двух блоков:электронного блока управления и механического блока. Вместо традиционно применяемых в вибровискизиметрах йлектродава-мотоскнх и электромагнитных вибраторов в механическом блоке пр,.-бора использован з л ехт роя а ханич е ж'/Л вибратор центробеяюго типа. Это позволило сравнительно просто, путем изменения частоты вращения двигателя, регулировать частоту колебаний механического блока, что дзет возможность, отыскивая частоту резонанса для любой

■ жидкости и любого ¡зонда, всегда работать в области какезмальной чувствительности вибрационной злгктр^еханичосхой системы к ргае-нешш свойств ее нагрузки. Кроуе этого, синхронный тахогенэратор, ььЕШиясвай в системе автоматического управления электропривода Йджцги дзтчвка скорости, одновременно пепольлуэтеи б качества дугшвса воацудаюцйЗ сила. С этой цель» проведено cjoaiiposainie одной кр статоршо: efoore;: тахогечеритора с дсбаваксами.

Значение тсхудоЛ частота коаебгнзй кеаагачсского блога и угол сдвига ф\з воаотищзй силой и шбрсскорос№ю шаера-лксь стшдартнмва щеборааи: частою!,троя ШЕО и измерителем рв-оиостп Фаз Ф2-34.

При помощи рубчатой передечи(см.р?с.1) ДЕигатель врагаот дэ-- балансы и тахсгенератор. Задание и Езкензние частота вращения (частоты колебания) осуществляется вручную, при псади потенциометра в EI3B. Блок САУ обеспечивает иостой-;ство заданной частоте вращения двигателя. Благодаря о1йздроеанэдз, ка одной из стагоршсг обмоток тахогенератора индуктируется напряжение, повторяйте характер цзменен&з на периоде колебаний создаваемой вибратором воз--мудапцей салк:

U- UÄt'sinfji. — F^inns- , (9)

■ где f'o- амплитуда зооадавггей силы, о- частота вращения дебалан-сов.

Синусоидальный сигнал, щюпоршогальногй вгбросхороста коле--бакиЯ, Яормсфуется датчиком влброскор;ста (сейсмоприе^никои V '

О,- ) - к Х*т(П1.-е ) , (Ш)

г да хв-аашатуда виброскорссти, а-коэФ&щаЕНТ преобразования ссЯ-саоприанника, О- частота /возмудаищеЯ сиди, £ -разовый сЛашч

По сягтадаа 11,11 (^определяется частота колебания изханичес-ксго блоха прибора и сдвиг £аа.

Приведено соисславлшшэ результатов намерений созданный ?:рп-борса к стандартньм кашшярнкй вискозиметром,показавшей, что из-менстю величины угла сдвига £аз отражает изменение ьязхоста етд-кости.

Погрешность намерения вязкости разработанкш ьисхозикетрем зависит от точности намерения разового сдвига и плоппди зонда. Построио тарировочная характеристика прибора, нока.'квиия, что при данном фазометре и исполозуемом зонде погрешность измерения составляет «5^-1+2«, что несколько меньше погрешности £-2,Ь'-, которую кяевт роспроетраненньй ввбрацианннЯ виакозаивтр ш1. При этом кояожитальньмн качествами созданного вискозиметра яалявтея простота замены зонда ¡5 возможность регулирования частоты чолебшшй, делавдие прабор в определенной степени универсалы ом: при смене диапазона исследуемых жидкостей достаточно сменить нсподьзуе'т.'Я зонд и гоответстяупза* образок изменить частоту колебания. К но-деюгаткам прибора следует отнести то, что с уменьсеняеч вязкости исследуояых ¡кадкостей требуемая для поддержания ойредо.:энисго уровня точное."!! шгсвядь зонда увеличивается. Волпа целйсообрззпо использование данного внехозиуетра для измерения вязкости средчв-и выссковязкпх жидкостей.

Полученное ксспоркментальш« виброграмм» переходных к уста-ногоьгакея рангов злектромохшшческоЛ слстеш виСришогаюго вискозиметра подтверждают адекватность разработанной йатстатической модели.

Приводятся результаты экспериментального изучения свойств жидких нагрузок. Описаны г<~кструкцпя -зондов, пспольасваьшх при щюведеккя мсспердаентов •

В ^штожещр!^ диссертации приведен» технические характеристики зибрапнонных вискозиметров типа ВВЯ;технячосш? яарактврос-тики сейсуоприеммка и электрооборудования (двигатель,тохогенбрй-тор>, использованного в электроприводе охспериментального образца вискозиметра, текст лрогрмкчы математической модели &яектромрха-нлч'еской системы вибрационного вискозиметра и акты о внедрении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации рассмотрены Еояросы теоретического н эксаери-ыентального исследования вибрационное г-лектроаиЕишчэскоЯ систеаы с дебзлансным вибровозбудателеи, применение которой в измерительной технике позволяет расширить область использования таких сис-таз ,в частности, для создания вибрационных вискозиметров. Основ- • ннэ результаты работы состоят' в следующем:

1. Использование в вибрационном вискозиметре электромеханического ЕИбратора позволяет наиболее полно реализовать возаоигч:-ти ьибршшэнного ыетода игаеррния вй.тсосгч . Предложена методика ояределения вязкости жидкостеЛ но отклонению от заданного значения угла сдвига йаз «езду возауц&щей силой и виброскоростыэ;

2. Принятая система автоматического уиравле1шя позволит сторнировать близкую к абсолютно -«есткой мехшшческуЕ) характеристику электропривода вискозиметра, стабилизируюшуо частоту колебаний иехЕишческого блока прибора с расчетной погрешностьа £,-0.025 + 0.03«. Принятая система автоматического управления устраняет область частот неустойчивых рехшов выьуздешш колебаний;

3. Р^зработаза катеиатичоская модель, позволят^ проводить расчеты лабых реетюв работы аязктро&еханаческой сйстеиы вибрационного ъиекозвгвстра. С помощью данной ыатематической кодели возможно исследование &втоггатизиро,зайного электропривода постоянного тока с дгбалакста внйгэвозбудителе;. при различных типах систши управления, расчеты реакюв двигателя постоянного тога независимого ьоаЗуадеигя, и:еюг.его ш валу дебахалсы;

4. Виазлет; условия Еозниююиенйя багквй в дйшданиа механической части систеан в переходных режимах запуска электропривода пргйора, а тахйа в пароходных режимах, вызванных мгновенным изке-иением парааотров ногаштаеосого сопротивления колебательной система. Получен практический критерий оценки длателоности переход-ша ракаоз састеаы. Расчеты повезли, что длительность переходных резааов. злехтроввханячвсжой система экспериментального образца вибрационного виекозшетра не превжаьт' А с;

"Б. Изучено влияние иада регэоа колебаний системы (дорззонан-ашй, резоззаксный, еарвзаименый) на сооткозок&о слагаэкых сушаа-ргого моме ■ .'а сопротивления двкжкию электропривода прибора: ло-манта трэзаа вращезия, момента сала тяжести дебалаиссв и вибрационного момента. Установлено, -то в дорезонансной области колеба-

ний суммарный момент сопротивления б основном определяется моментом силы тяжести дзбзиянсов. В охолорезоважяой области и на резонанса амплитуда вибрационного момента значительно превыгает другие глзгспмыб. В зарезонансной области все составлявшие суммарного м<«ента сопротивления становятся соигчеримши;

6. Проведена линеаризация уравнений движения электромеханической спстемы вибрационного вискозиметр. Полена упрощения математич-скал модель, аозволдодая проводить приблияенкые аналитический расчеты установившихся режимов работы системы. Погрешность расчета амплитуды колебаний механической части по упрощенной математической модели для дорезоканснмс в околореэокаясдах частот, включая резонанс, незтчителька, ко для частот колебаний Г3/П021.5 становится,существенной, достигая значений S ï Результаты приближенного {«счета углов сдвига фаз для любых частот колебаний практически совпадает с результата точного расчета;

7. Создан экспериментальный образец эяехтромезашйческого вибрационного вискозиметра с дебалакагаи вйбровозбухителем, предназначенный для определения вязкосга средне- и вассссвжзких жидкостей. Погрешность нзмеронвй вязкости составляет Установлен рад признаков, проявление Хоторшс в режше колсбшгЯ гюзводз-ет классифицировать иослздуекне с*д,тостп как ньстоигзаяе пля не- , ныггонсвскив. Разработанный прибор внедрен га гяспераменгайыш участке "Полиаер" НИШ при ТЙУ и m научко-Енздротчвстем предприятии ТОО"ЭЛМА". . '

Основные положения диссертация опубликована в сдедуедкх работах:

1.'Агеев Й.П.,Гребнев Д.Г.,Ракхоясн С.В.,Ейаков Б.В. Устройство для измерения вязкости пояйгбрйых жидкостей // Проблскы и перспективы развития производстяг^юго оЗьедаёййяТоейюзй нв®го-патчесйий кокбшат":Тез. докл. 6-го отраслевого совесгада?.-Тскск, 1991.- с.141-142.

2. Агеев А.О.,Рипсонея C.B. Йетод определения параметров ia-грузок электромеханических вебрацвсйншс систса //Изв. оузоа"Элеет-ромехак0ка".-1991.-К5.-с. 102-105. ; :.,'' ; ;

3. Агеев A.D. .Риккояен C.B. Устройство дия взаереаай мз«об-ти полимерных жидкостей t Йнформ.лютоя S213-Ш.-Тшкзс:ЦШ,IfiSO.

4. Агеев Ä.D. .Рютсояен C.B. Йзаератвлыйй СЕЙрвцвоййнй прео^-бразователь на базе црерциошюй колебательной систеюы / Тоекзагй политехи, ун-т ет.-Токае, 199Î.-Î4 с.-Лзп.в Ияф?рг*эжжтрО ÖS.C6.91,

О

• - 2С -

i?2ci 91.

R. Рикконен C.B.,Агеев Л .П. ВибрацношииЯ метод пгагноетпки падких сред <'/3 сб. :В;!брш;ия и вибродрапксгика.Проблемы стандартизации. Те?, докл. г-еЯ Гсесоозной тучн.'-тегашеекой'конферуи-цш-- Нижний Новгород.-199!.- а.72-73.

6. Литглк В.В. ,Рякколен C.B.,Агеев А.?)., Шмаков Г>.Е. .Гр^бног. А.Г.,Гречагаг,1 Б.П. Разработка и изготовлен^'; опчткого образца лабораторного вибрационного Епскозпметра : Отчрт о ТИР / Томский по -литвхн.уи-тет.-i? ГР 019001 !НГ>43 ;Ичп.И)?9Э .СГЗБЗ/ 1.-Томск, 1900 г.-2G с. .

Подписано к печати Тира« Î00 жз. Заказ 9fS Ротапринт ТПУ, Томск, пр.Ленина 30.