автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Электротехнический трубоходный комплекс на основе линейного шагового двигателя

На правах рукописи

ОХОТНИКОВ Михаил Валерьевич

электротехнический трубоходныи комплекс на основе линейного шагового двигателя

Специальность: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 ОХТ 2013

Уфа - 2013

005535862

005535862

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уфимский государственный авиационный технический университет» (ФГБОУ ВПО «УГАТУ») на кафедре электромеханики.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Исмагилов Флюр Рашитович

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Воронин Сергей Григорьевич

зав. кафедрой «электромеханики и электромеханических систем» Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет) ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ»

Доктор технических наук, профессор Сарваров Анвар Сабулханович

зав. кафедрой «автоматизированного электропривода и мехатроники» ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова»

Ведущая организация: Уфимский государственный нефтяной

технический университет» (ФГБОУ ВПО УГНТУ)

Защита состоится «08» ноября 2013 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д-212.288.02 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, г. Уфа, ул. Карла Маркса, 12, ФГБОУ ВПО «УГАТУ», актовый зал ученого совета (1 корпус).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «УГАТУ». Автореферат разослан « ? » октября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, д.т.н., доцент —А. В. Месропян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Неотъемлемой частью технологического процесса современного предприятия нефтегазовой отрасли являются обширные сети трубопроводов (СТ) магистрального и местного назначения, применяемых при транспортировке различных компонентов (нефти, химических реагентов, кислот). Нарушение целостности трубопроводов и, как следствие этого, протечка транспортируемых по ним веществ, может стать причиной значительных экономических убытков и экологических аварий. В связи с этим возникает необходимость в диагностике и ремонте СТ.

Наименее затратным способом для выполнения данных задач является использование электротехнических трубоходных комплексов (ЭТК). Современные ЭТК обладают рядом недостатков, которые ограничивают их практическое применение: сложность обеспечения линейного перемещения с фиксированной частотой и длиной шага, обеспечения подъема либо спуска по вертикальным поверхностям, сложность создания больших тяговых усилий и моментов.

Для решения подобных недостатков применяют ЭТК на основе линейного шагового двигателя (ЛШД), что позволит увеличить не только тяговые характеристики и момент, но и минимизировать массогабаритные показатели ЭТК, а следовательно, повысить их эффективность. Таким образом, предлагаемые и научно обоснованные, в данной работе, технические решения по созданию ЭТК, в частности, по применению в качестве привода, системы из электромагнитного приводного элемента (ПР), имеющего сложную форму рабочих поверхностей и систему рычагов, позволяющих существенно повысить целый ряд технико-экономических показателей, что приводит также и к повышению конкурентоспособности данного типа ЭТК на рынке.

Степень разработанности темы исследования. Вопросами разработки трубоходных комплексов и электромагнитных линейных приводов занимались

B. Г. Градецкий, В. Г. Чащухин, И. Н. Егоров, А. П. Моисеев, К. Ю. Щукин, И. Г. Ефимов, А. В. Соловьев, Б. Г. Любарский, В. В. Жарский, А. Л. Башкиров, А. Н. Гранкин и др.

Заметный вклад в развитие теории проектирования электромагнитных приводов внесли А. Г. Сливинская, М. А. Любчик, Л. Б. Ганзбург, К. С. Демирчян,

C. X. Щучинский, А. А. Чунихин, А. В. Гордон, В. П. Миловзоров, Б. В Клименко, Б. К. Буль, П. В. Алексеев, В. Н. Шоффа, Ф. А. Реднов, В. И. Рожков, Ю. К. Ершов, Л. И. Батищев, А. Г. Никитенко, Е. И. Байда, Н. В. Руссова, А. А. Чепелюк и др.

Вместе с тем проведенный обзор конструктивных схем исполнения электротехнических трубоходных комплексов, линейных шаговых двигателей и их электромагнитных приводных элементов показывает, что уровень развития данных комплексов недостаточный, в следствии чего ограничивается их область применения в связи с недостаточно проработанными теоретическим и экспериментальными исследованиями.

Цель и задачи работы. Целью работы является исследование и разработка электротехнического трубоходного комплекса на основе линейного шагового двигателя.

Исходя из цели работы, для её достижения были определены и решены следующие задачи:

1. Разработка и исследование оригинальной конструктивной схемы приводных элементов электротехнического трубоходного комплекса и вывод основных уравнений, определяющих его параметры, способных обеспечить максимальное тяговое усилие с учетом эксплуатационных характеристик и нагрузок, возникающих в процессе работы.

2. Анализ установившихся и переходных процессов в приводном элементе и их зависимости от параметров привода на основе разработанной имитационной модели и принципиальной схемы электротехнического трубоходного комплекса.

3. Исследование характеристик электротехнического трубоходного комплекса и шагового двигателя на основе разработанной компоновочной схемы.

4. Экспериментальная проверка теоретических положений, полученных расчетным путем и имитационным моделировашгем.

Научной новизной работы являются:

1. Уравнения основных электромагнитных и выходных характеристик ПР, выведенные при исследовании разработанной конструктивной схемы.

2. Имитационная модель и принципиальная схема ЭТК, учитывающие параметры ПР, варьирующиеся в широких пределах.

3. Зависимости статических и динамических тяговых характеристик и моментов ПР, зависящих от геометрических параметров рабочих поверхностей статора и подвижного элемента (ПЭ).

Компоновочная схема электротехнического трубоходного комплекса на основе линейного шагового двигателя, использующего систему из электромагнитного приводного элемента, имеющего сложную форму рабочих поверхностей и систему рычагов, обеспечивающих существенное увеличение электромагнитных моментов приводных элементов.

Теоретическая и практическая значимость работы

1. Оригинальные конструкции ЛШД и ЭТК и разработанное программное обеспечение, позволяющие повысить и сократить сроки проектирования ПР.

2. Алгоритм расчета приводов ЭТК, позволяющих определять рациональные соотношения геометрических параметров рабочих поверхностей. Полученные значения геометрических параметров рабочих поверхностей статора и подвижного элемента могут быть использованы при проектировании приводов ЭТК.

3. Экспериментальная электромагнитная установка и методики экспериментальных исследований могут использоваться при определении параметров приводов, ЛТТТД и ЭТК в процессе производства и эксплуатации.

Практическая ценность результатов работы подтверждается актом внедрения результатов в учебный процесс кафедры электромеханики УГАТУ.

Методология и методы исследований. Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели использованы аналитические методы исследования магнитного поля, методы теории дифференциального и интегрального исчисления математического моделирование на ПК с использованием пакетов, Matlab, Mathcad, Electronics Workbench компьютерного моделирования магнитного поля и сил методом конечных элементов в программном комплексе Ansys, с использованием программного комплекса SolidWorks для создания твердотельных трехмерных моделей, имитационного моделирования на ПК в среде MatlabSimulink, обработка экспериментальных данных и данных компьютерного моделирования - пакет SplineTool программного комплекса Matlab.

Положения, выносимые на защиту:

1. Основные уравнения электромагнитных и выходных характеристик приводных элементов.

2. Имитациошия модель и принципиальная схема электротехнического трубо-ходного комплекса на основе линейного шагового двигателя.

3. Результаты исследований динамических характеристик привода электротехнического трубоходного комплекса, полученные для различных конфигураций рабочего зазора посредством компьютерного моделирования методом конечных элементов в программном комплексе Ansys.

4. Результаты экспериментальных исследований, зависимости динамических характеристик приводов с различной конфигурацией рабочего зазора, полученные экспериментальным путем, на разработанной имитационной модели и принципиаль-

ной схемы, а также результаты исследований распределения магнитной индукции по рабочему зазору приводного элемента и времени его срабатывания

Степень достоверности и апробация работы подтверждается корректным использованием математических методов, научных положений и принятых допущений, а также результатами экспериментальных исследований образца привода электротехнического трубоходного комплекса на основе линейного шагового двигателя.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научно-технических конференциях.

Международной молодежной научной конференции «XXXIV Гагаринские чтения» (Москва: МАТИ, 2011 г.); Всероссийской молодежной научной конференции «Мавлютовские чтения» (Уфа: 2012 г.); ХП Международной научно-практической конференции «Научная дискуссия: инновации в современном мире», 2013; Межвузовской научно-практической конференции «Электротехнические комплексы и системы» (Уфа, 2011 г.); Наука и современность - 2013. XXIV Международной научно-практической конференции (Новосибирск, 2013 г,); VII Всероссийской зимней школе-семинаре аспирантов и молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники» (Уфа, 2012 г.); XVIII конференции аспирантов и молодых ученых «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2012 г.); IV Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки и техники» (Уфа, 2012 г.).

Публикации. Цо результатам исследований опубликовано 15 печатных работ, из которых 2 работы - в изданиях из перечня ВАК, получено 2 патента РФ на изобретение и 1 свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений, содержит 152 страниц машинописного текста, библиографический список из 119 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи исследования, приведены основные результаты, выносимые на защиту, показана их новизна и практическая значимость. Представлены сведения о внедрении результатов, апробации работы и публикациях.

В первой главе проведен анализ существующих конструкций ЭТК, имеющих различные типы подвижных и приводных элементов, приведена их классификация.

Проанализированы конструкции приводов и методы расчета их магнитных систем. Определены основные требования, предъявляемые к ЭТК, предназначенным для перемещения внутри СТ и их приводам. Отмечены их недостатки, а также необходимость и возможность их совершенствования. Обзор работ по данной тематике показал необходимость в усовершенствовании применяемых трубоходных комплексов.

В результате проведенного анализа была сформулирована цель и задачи исследований.

Во второй главе разработана конструктивная схема ПР, получены уравнения, описывающие его основные параметры, такие как величину рабочего зазора и его проводимость, силу и момент создаваемые ПР. При их анализе использовалась конструктивная расчётная схема рабочего зазора ПР (рисунок 1), с учетом следующих допущений: обмотка ПР намотана равномерно распределенным по сечению проводом; распределение магнитного потока по сечению сердечника полюса статора является равномерным; вихревые токи и явления гистерезиса не учитываются.

Рисунок 1 — Расчетная схема рабочего зазора приводного элемента со сложной формой рабочих поверхностей статора и подвижного элемента

Величина рабочего зазора 5<», с учетом геометрических особенностей поверхности полюса статора и ПЭ, определяется в виде:

50) =

J (/,-*)• tan(p-*)

2х .Га;.,

+-гт' sin —II ах +

cos((3) 12,

+ jO, + х) tan(p - Ti)dx + • * О

J((/i - х)-tan(|3 - n))dx...npu...a = О

(1)

где 5(я) — величина рабочего зазора; /,, /2 - длины соответствующего участка полюса; р - угол между ПЭ и участком /, статора; а - угол поворота ПЭ; / - угол наклона участка /,.

С учетом выражения (1) проводимость основного рабочего зазора в зависимости от угла поворота ПЭ и распределение магнитной индукции В(х) у рабочей поверхности статора, соответственно, определяются в виде:

Ск = ц06

Ї-

ск

Л)' ¡гш

6х

^тГХг) 'таг®*2и®.

(2)

(3)

+ 5(х))

где Ск - проводимость рабочего зазора ПР; Ь - ширина полюса ПР; I - ток в обмотке ПР; и> — количество витков обмотки ПР; В(х) - магнитная индукция у поверхности полюса; ц0 - магнитная проницаемость вакуума; рг - магнитная проницаемость стали; 1к - высота катушки; - площадь поперечного сечения катушки.

Тогда результирующая сила ПР, имеющего сложную форму рабочих поверхностей, с учетом выражений (2) и (3), имеет вид:

/и>-ц„й

АУ

І

(¡X

1со5(р);

-i

¿X

Цх)

йпф)+2

4).

Ґ/

Ь))

(4)

где - тяговое усилие ПР; ^ - площадь рабочей поверхности статора.

Па основе уравнения (4) определены геометрические параметры, обеспечивающие максимальное тяговое усилие ПР (для исследуемого ПР с параметрами /, +/2 = 0,04 м, И = 0,005 м, максимум силы определяется при значениях = 0,029 м и / = 13°). Согласно расчётной схемы (см. рисунок 1), момент Мсил определяется:

I> = }

[/¡юг

£&:+ }

і ш}2

-<ь,

(5)

2дгзіпГ—1

где /,(х) = (1. -;фал(і80" -р)+-функция описывающая зазор, образующийся

СОїф)

функция зазора, образу-

между статором и ПЭ на участке /.., (х) = 5 +_кіі

соті,/ С05(р)

ющегося между статором и ПЭ на участке /,; р - угол между /, и /1Я при притянутом к статору ПЭ; а - угол отклонения ПЭ; 5„,„,постоянный зазор, сохраняемый на участке і2, при конечном положении ПЭ.

Анаши зависимостей (рисунок 2) показал, что создание наклонного участка 12 на рабочих поверхностях статора и ПЭ позволяет увеличить результирующий момент ПР в сравнении с моментом ПР, имеющим ровные рабочие поверхности (/ = 100 %).

М.Нм

Таким образом, очевидно, что предложенное техническое решение целесообразно и позволяет увеличить момент привода при /, =25 % до 6 раз, а при /¡=85 % от / до 9 раз по сравнению с приводом, имеющим одноплоскостную форму рабочих поверхностей статора и ПЭ, при этом, дополнительно варьируя соотношением длин участков рычагов привода, можно добиться существенного увеличения момента создаваемого ЭТК. Дальнейшее увеличение длины участка /, приводит к снижению момента. Исходя из проведенных исследований оптимальные размеры участка. /, находятся в значениях (0,1^-0,85)/.

Третья глава посвящена разработке имитационной модели ЭТК в системе Matlab Simulink и принципиальной схемы ЭТК в Electronics Workbench.

На рисунке 3 представлена конструктивная схема ЭТК на основе оригинальной конструкции ЛШД (патент РФ №2472276).

Компоновка одномодульного ЭТК на основе ЛШД содержит корпус (1) с размещенными внутри него восемью ПР (2), имеющими сложную рабочую поверхность статора и аналогичную по форме поверхность ПЭ. ПЭ закреплен на рычагах (5), выполненных с возможностью поворота относительно оси. На противоположных концах рычагов закреплены башмаки (6), имеющие рифленую поверхность, улучшающую контакт между башмаком и внутренней поверхностью трубопровода (8). Посредством рычагов, через башмаки, сила, создаваемая ПР, воздействует на внутреннюю поверхность трубопровода, в связи с чем происходит перемещение равное величине угла поворота ПЭ. Питание обмоток ПР и электрической схемы ЭТК реализуется через систему управления (СУ) (3) от источни-

ков питания (БП) (4), размещаемых непосредственно в корпусе ЭТК. СУ представляет собой комплекс, состоящий из: системы контроля, системы импульсного питания обмоток привода и системы питания (БП) от разъема, размещенного на внешней стороне корпуса. Устойчивость ЭТК при движении внутри СТ обеспечивается рычагами с закрепленными на них башмаками и колесными парами (7), которые закреплены на внешней поверхности корпуса. 7 4 6_ 2_

Рисунок 3 — Электротехнический трубоходпый комплекс:

1 - корпус; 2 - статор; 3 - система управления; 4 — блок питания; 5 - рычаг с подвижным элементом; 6 - башмак; 7 - колесная пара; 8 - трубопровод

В процессе перемещения ЭТК на него оказывают воздействие силы аэродинамического сопротивления, сила трения, тяжести и противодействующее усилие, вызванное сторонней силой, рисунок 4.

Рисунок 4 — Механическая модель ЭТК

С учетом того, что перемещение осуществляется по горизонтальной поверхности и силы трения, возникающие на осях вращения ПЭ, равны нулю, составлена си-

тема уравнений, описывающая принцип работы ЭТК и учитывающая сопротивление вязкости и аэродинамическое сопротивление возникающее в трубе, параметры ПР и характеристики ЭТК, такие как сила, с которой происходит перемещение и расстояние перемещения при срабатывании ПР:

Л2* с- Ъ С , г-

= РТк - к,т8 + Рск+Ґс

е^^- . (б)

^ск = ^ыу^ + к^кхсов^ ;е=2(/г,+0зт(а/2)

т & . -г

Л

— Ь — — Н.....при...і = 2 Т

Л

и =

ще Frí - тяговое усилие ЭТК; Р[ - сила противодействующего сопротивления; 1,1,,12р,1к — геометрические параметры привода; /с — расстояние перемещения при одном срабатывании привода; N - количество приводов; кс - коэффициент вязкости; к, - коэффициент трения; /<"ск - аэродинамическое сопротивлеже рычага; Кс - аэродинамическое сопротивление корпуса ЭТК; к, — коэффициент отношения длин рычага; £0- площадь сечения рабочей поверхности статора; Рпр - противодействующее усилие, вызванное сторонней силой; - сила трения; х, V - перемещение и модуль скорости; — сила тяжести; а - угол поворота ПЭ; с1 — коэффициент аэродинамического сопротивления; V - скорость движения подвижной части р - плотность воздуха; - суммарная проводимость рабочего зазора ПР

Сго^о!- полная проводимость рабочего зазора центрального и крайних полюсов ПР и - напряжение на обмотке ПР; Т - период подачи питающего импульса; ; - ток в обмотке ПР; г - сопротивление обмотки ПР; Ь - индуктивность обмотки ПР; V/ - количество витков обмотки ПР; ц0 - магнитная проницаемость вакуума; к - коэффициент жесткости пружины; / — смещение входного сигнала на величину пТ и 2пТ.

На основе системы уравнений разработана имитационная модель в программном комплексе МайаЪ БтиИпк, рисунок 5.

Рисунок 5 - Имитационная модель электротехнического комплекса

На разработанной имитационной модели были проведены исследования переходных процессов ПР ЭТК, результаты которых приведены на рисунке 6.

На рисунке 7 представлена принципиальная схема ЭТК, в которой реализуется обратная связь по усилию нагружения, обеспечивающая подстройку длительности питающего импульса при изменении нагрузки на ЭТК. Плавность пуска и остановка ЭТК обеспечиваются системой плавного пуска (СПП) согласно патенту № 2416864.

Рисунок 7 — Принципиальная электрическая схема комплекса

Форма входного сигнала схемы ЭТК представляет собой импульсный характер для поочередного срабатывания каждой группы ПР ЭТК рисунок 8. Приведены характеристики тока и напряжения на обмотке ПР.

и. в

и®* й

2Т

—V-1. с

Щ1)к

0,131

установившийся режи ,

0.262 перехідний режим

1. А

0,131

щ

(.с

(.год якоря (1 группа)

0,262

і ход якоря П группа) \/

І.С

Рисунок 8 - Импульсная характеристика сигнала на приводных элементах В результате проведенных исследований с использованием разработанной имитационной модели, ее компьютерной реализации и принципиальной схемы ЭТК были определены: характер изменения тока в обмотке ПР, характеристики переходного и установившегося режимов работы ПР.

В четвертой главе изложены результаты экспериментальных исследований привода ЭТК. Целью эксперимента - подтверждение ранее изложенных теоретических предположений. В программу экспериментальных исследований входило: исследование влияния геометрических параметров рабочего зазора на электромагнитные и механические характеристики привода и ЭТК с целью подтверждения определенных во второй главе параметров привода и ЭТК.

На рисунке 9 приведены результаты, полученные в процессе эксперимента путем замеров распределения магнитной индукции по рабочему зазору ПР со сложной геометрией поверхности статора и ПЭ.

В.Тл А— угол поворота 3 град экспериментальные данные V

1,6--

0.05 0..10 0,15 0,20 0.25 0,30 0,35 Рисунок 9 - Распределение магнитной индукции по зазору приводного элемента

Экспериментальные исследования продемонстрировали существенную неравномерность распределения магнитной индукции по рабочему зазору. Максимальное значение индукции, при любом положении ПЭ, наблюдается в месте «преломления» рабочей поверхности статора (см. рисунок 9). Данный факт объясняется скачкообразным перераспределением магнитного потока, вызванным резким уменьшением воздушного зазора (достигается геометрическими параметрами). Сравнительный анализ с аналитическими данными показал погрешность 7%.

Проведено исследование динамических тяговых характеристик приводов, ПР которых имеют различные форы рабочего зазора (рисунок 10). В процессе исследования подвижная часть привода отклонялась на определенный угол а (на макетном образце а = 10°, что обеспечивало равномерный зазор на участке /,). К подвижной части прикладывалась противодействующая нагрузка ^. На обмотку ПР подавалось питание, с подвижной части снимались динамические характеристики (рисунок 11). Ход ПЭ ограничивался а = Т, без достижения прямого контакта с рабочей поверхностью статора. Сравнение экспериментальных данных и данных аналитического расчёта графически представлено на рисунке 10.

» « _ _ „

_й"

£

1,

1

а)

Рисунок 10 - Формы рабочих зазоров анализируемых конструкций приводных элементов: а - двухллоскостная форма рабочего зазора; б - трехплоскостная форма рабочего зазора; в - одноплоскостпая форма рабочего зазора

Рисунок И — Динамические характеристики приводов: а — двухплоскостная форма рабочего зазора; б — трехплоскостная форма рабочего зазора; в — одноплоскостная форма рабочего зазора

Основываясь на приведенных динамических характеристиках, можно судить о существенном увеличении тяговой характеристики привода, имеющего сложную форму рабочего зазора по сравнению с остальными образцами исследуемых приводов. Превышение значения тяговой характеристики привода, имеющего сложную форму рабочего зазора, (вариант а), по сравнению с приводом, имеющим ровные рабочие поверхности статора и ПЭ при угле поворота ПЭ а = 3", достигает значения в 2,6 раза, при учете параметров рабочего зазора I, =0,47/^0,6/ и угле наклона / = 13° при увеличении либо уменьшении угла / на 0,5" наблюдается снижение тяговой характеристики примерно на 8%. Погрешность с данными эксперимента составляет 9%.

Экспериментальное определение времени срабатывания приводов по конструкциям (см. рисунок 11, а, б, в) показало также для привода со сложной формой рабочих поверхностей и осью вращения ПЭ, поднятой на высоту к (вариант а), время срабатывания вдвое меньше, чем для привода с ровными рабочими поверхностями (на макетном образце разница составила 134 мс).

В заключении сформулированы основные научные результаты и выводы диссертационной работа.

В приложениях приведены: геометрические параметры исследуемых приводов с ПР, схемы испытательных установок для исследования параметров приводов и ЭТК на основе ЛТТТД.

Основные результаты и выводы

В результате проведенных исследований были получены следующие научно-технические результаты:

1. Разработана и исследована оригинальная конструктивная схема приводных элементов электротехнического трубоходного комплекса, в результате чего выведены основные уравнения. Исследовано влияние геометрических параметров рабочего зазора приводного элемента на его электромагнитные характеристики. Установлены зависимости момента и тяговой характеристики от геометрических параметров рабочего зазора, оптимальное значение /, определено в диапазоне 0,47/+0,61, угол / = 13'; при изменении угла / на 0,5' наблюдается снижение тяговой характеристики на 8%. Получены рациональные соотношения геометрических параметров рабочих поверхностей при которых определяются максимальные выходные характеристики приводного элемента (для исследуемого макетного образца длина участка /, составляет 0,029 м, а угол наклона участка /2 / = 13'), которые могут быть использованы при проектировании ЭТК.

2. Исследованы установившиеся и переходные процессы в приводном элементе и их зависимости от параметров рабочего зазора, на основе разработанной имитационной модели и принципиальной схемы электротехнического трубоходного комплекса. В результате установлено увеличение тягового усилия привода, имеющего сложную форму рабочего зазора, более чем в 2,6 раза по сравнению с приводом, имеющим одноплоскостную форму рабочего зазора, что объясняется перераспределением основного потока в рабочем зазоре. На основе полученных фактов, рекомендуется выполнять привод со сложной формой рабочей ловерхноега статора и подвижного элемента.

3. Исследованы характеристики электротехнического трубоходного комплекса с помощью разработанной компоновочной схемы, на основе линейного шагового двигателя (Патент № 2472276), позволяющей обеспечить достижение значительных моментов и тяговых усилий (при проходном диаметре до 0,25 м, развиваемое усилие до 6 кН), а следовательно, имеются перспективы для внедрения в промышленность.

4. Проведены экспериментальные исследования макетных образцов приводов. На основе снятых в процессе эксперимента тяговых характеристик, значений электромагнитной индукции в рабочем зазоре и времени срабатывания, установлено, что:

- погрешность аналитических, экспериментальных данных и значений компьютерного анализа не превышает 9%, что подтверждает возможность использования разработанных соотношений на практике;

- сокращение времени срабатывания привода имеющего сложную форму рабо-

чих поверхностей в два раза (на 134 мс) по сравнению с приводом, имеющим одноплос-костную форму рабочих поверхностей, что свидетельствует о высоким быстродействии привода и увеличении скорости перемещения ЭТК, являющимся немаловажным фактором при ликвидации последствий аварий трубопроводов.

Рекомендацией к дальнейшему расширению исследований и последующей проработке рассматриваемой темы является адаптация данной конструктивной схемы ЭТК для Г и Т образных изгибов трубопроводов, а также возможность беспрепятственного перемещения по трубопроводу переменного сечения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В центральных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК

1. Охотников, М. В. Моделирование линейного шагового электромагнитного двигателя / Ф. Р. Исмагилов, И. X. Хайруллин, М. В. Охотников // Вестник УГАТУ. - Уфа, 2012. №8 -С. 147 - 149.

2. Охотников, М. В. Математическая модель системы электромагнитного управления гибридным магнитным подшипииком / А. А. Герасин, Ф. Р. Исмагилов, И. X. Хайруллин, В. Е. Вавилов, М. В. Охотников // Вестник машиностроения, 2013. №1 -С. 30-34.

Патенты РФ

3. Охотников, М. В. Линейный шаговый двигатель / Ф. Р. Исмагилов, И. X. Хайруллин, М. В. Охотников, Д. Ю. Пашали: Пат. 2472276 РФ, Н02К41/03, Заявлено 22.07.2011; Опубл. 10.01.2013. Бюл. № 1.

4. Охотников, М. В. Линейный асинхронный двигатель / М. В. Охотников, Ю. В. Афанасьев, Ф. Р. Исмагилов, Р. Н. Султангалеев, Д. Ю. Пашали: Пат. 2416864 РФ, Н02К41/025, Заявлено 19.04.2010; Опубл. 20.04.2011.

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ

5. Охотников, М. В. Программа расчета замкнутой системы автоматизированного проектирования электромеханических преобразователей энергии / Ф. Р. Исмагилов, И. X. Хайруллин, В. Е. Вавилов, М. В. Охотников, О. А. Бойкова, Д. В. Гусаков // Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ. - № 2013612923.

В других гаданиях

6. Охотников, М. В. Определение геометрических параметров рабочего зазора клапанного электромагнита с измененной формой полюса и якоря /

М. В. Охотников, Ф. Р. Исмагилов // Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 80-летию УГАТУ. - Нефтекамск, 2012. Часть 1. - С. 56 - 58.

7. Охотников, М. В. Распределение энергии по зазору электромагнитного преобразователя со сложной геометрией рабочих поверхностей / М. В. Охотников // Наука вчера, сегодня, завтра: Материалы Ш международной заочной научно-практической конференции. - Новосибирск, 2013. - С. 42 - 46.

8. Охотников, М. В. Зависимость силы притяжения электромагнитного поля от геометрии электромагнита / М. В. Охотников // Мавлютовские чтения: Материалы всероссийской молодежной научной конференции. - Уфа, 2012. - С. 86 - 89.

9. Охотников, М. В. Линейный шаговый двигатель для применения в системах автоматизации / М. В. Охотников, Е. А. Хлыстова // Мавлютовские чтения: Материалы всероссийской молодежной научной конференции. - Уфа, 2012. - С. 72 - 75.

10. Охотников, М. В. Расчет шлей и характеристик электромагнитных устройств с помощью программного пакета АШУБ / Ф. Р. Исмагилов, М. В. Охотников // Электротехнические комплексы и системы: Сборник трудов - Уфа, 2012. - С. 65 - 72.

11. Охотников, М. В. К вопросу увеличения характеристик электромагнита клапанного типа / М. В. Охотников, В. Е. Вавилов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Т 2: Сборник трудов М.: Издательский дом МЭИ, 2013.-С. 131-132.

12. Охотников, М. В. Внутритрубное транспортное средство на основе линейного шагового электромагнитного двигателя / М. В. Охотников // Научная дискуссия: инновации в современном мире: Материалы XII международной научно-практической конференции.-Москва, 2013.-С. 19-23.

13. Охотпиков, М. В. Определение результирующей силы приводного элемента / М. В. Охотников // Наука вчера, сегодня, завтра: Материалы Ш международной заочной научно-практической конференции. - Новосибирск, 2013. - С. 46 - 52.

14. Охотников, М. В. Конструктивное исполнение электротехнического трубо-ходного комплекса / М. В. Охотников // Наука и современность - 2013: Материалы XXIV международная научно-практическая конференция. - Новосибирск, 2013. - С. 211 - 216.

15. Охотников, М. В. Лабораторный комплекс для исследования приводных элементов электротехнического трубоходноп мплекса / М. В. Охотников // Наука и современность - 2013: Материалы XXIV международной научно-практической конференции. - Новосибирск, 2013. - С. 216 - 220.

Диссертант

М. В. Охотников

ОХОТНИКОВ Михаил Валерьевич

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ТРУБОХОДНЫЙ КОМПЛЕКС НА ОСНОВЕ ЛИНЕЙНОГО ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Специальность: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 02.10.2013. Формат 60x80 1/16. Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 0,9. Тираж 100 экз. Заказ № 536.

ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» Центр оперативной полиграфии 450000, Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12.