автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Линейный управляющий электродвигатель для привода стригальной машинки

На правах рукописи

РГВ 01

; С ЯН*

АТАНОВ ИВАН ВЯЧЕСЛАВОВИЧ"

ЛИНЕЙНЫЙ УПРАВЛЯЮЩИЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ПРИВОДА СТРИГАЛЬНОЙ МАШИНКИ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и

электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации йа соискание ученой степени кандидата технических наук

Ставрополь 2000

Диссертационная работа выполнена в Ставропольской

государственной сельскохозяйственной академии » < »

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Академии электротехнических наук РФ Гурницкий В.Н.

Официальные оппонейты:

доктор технических наук,

профессор

ОськинС.В.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Фомичев В.Т.

Ведущее предприятие:

Всероссийский научно-исследовательский институт овцеводства и козоводства (ВНИИОК)

Залила состоится 18 декабря 2000 года в 14 часов на заседании диссертационного совета по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (АЧГАА).

Адрес: 347740, Ростовская область, г.Зерноград, ул.Ленина, 21. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АЧГАА.

Автореферат разослан «_Г7 » ноября 2000 г.

Ученый секретарь ~ диссертационного созета, кандидат технических наук

ПсШ-/- г/ о

М.А. Юндии

Актуальность темы. В любом современном технологическом обо-зудовании основным звеном является электропривод который н потребляет ¡начительную долго электроэнергии, поэтому решению основных задач элек-фопривода посвящены многочисленные публикации в отечественной и зару-эежной литературе.

В работах Свечарника Д.В., Ивоботенко Б.А., Сарапулова Ф.Н., Ряшен-цева Н.П. дан системный анализ электроприводов с позиции наибольшей эффективности который позволяет сделать вывод о том, что суммарная масса, габаритные размеры и стоимость при традиционном решении электропривода ^электродвигатель и редуктор) в достаточно большом классе применений весьма существенно отличаются от соответствующих параметров самих двигателей. Редуктор вносит в привод не только свою массу и объем, но и люф-гы, меняет характер сочленений, момент инерции и другие параметры.

В машинках для стрижки животных передача от электродвигателя к рабочему органу осуществляется или посредством гибкого вала или при помощи редуктора с дальнейшим преобразованием вращательного движения в возвратно-поступательное. Причем в трудах Суюнчалиева P.C.. Крнсюк В.И., Ходы ко С.С., Краморова Ю.И. отмечается, что передача является самым ненадежным элементом электропривода стригальных машинок и требует совершенствования.

В связи со значительным сокращением поголовья овец, становятся актуальными вопросы эксплуатации стригальной техники в условиях фермерского и личного ведения сельского хозяйства. Из научных работ Семенихина A.M., Ангелеева О.Г., Дегтярева Г.П. следует, что производству необходим универсальный комплект стригаля с возможностью подбора ширины режущих пар, устройств для их заточки, приспособлений для различной высоты среза шерсти.

Актуальность тематики возрастает также с тем, что из-за распада СССР, в настоящее время, в России отсутствуют промышленные предприятия по производству стригальной техники.

Назрела необходимость в совершенствовании машинок для стрижки животных. Одним из таких направлений является создание электропривода, отличающегося малым потреблением электроэнергии, специфичеЬкими требованиями сельскохозяйственного производства, невысокими требованиями к качеству электроэнергии, простотой обслуживания и т.д. Данными свойствами в значительной степени обладает непосредственный линейный электропривод, в частности на базе линейных управляющих двигателей (ЛУД).

Цель диссертационной работы. Разработка линейного управляющего двигателя для привода стригальной машинки.

Задачи исследования:

- разработка конструкций стригальных машинок с непосредственным электроприводом;.

- разработка линейного электродвигателя для привода рабочего

оркша стригальной машинки;

- расист сниических, динамических и тепловых режимов линейного управляющею двигателя;

- онIими ¡ация магнитной системы линейного электродвигателя;

- проведение физического эксперимента в статических и динамических режимах работы;

- расче! юхнико-экономических показателей стригальных машинок с непосредственным электроприводом.

Объект псс.тс/ишании. Система «линейный электродвигатель - рабочий ор)ан»

Прелмс! исследования. Статические и динамические режимы работы линейного управляющего двигателя.

Метлы исследовании. В работе использованы основные элементы" юории иекфоприиода, математического планирования эксперимента, мате-машческой с >а шетики, физического и математического моделирования.

Научили ношгша работы. 'Заключается в следующем:

- обосновано применение линейною управляющего двигателя для привода рабочего органа стригальной машинки;

- рафабоганы теоретические основы построения магнитной системы ЛУД, реалтуюшей возвратно-поступательный режим работы якоря с заданной таскиой.

- представлены методики расчета статических характеристик ЛУД с учетом насыщения ферромагнитных элементен и динамических характеристик с учечом влияния вихревых токов.

- пре.тюжена меюдика определения ироводимостей воздушных промежутков методом эквивалентной емкости.

- выявлены особенности ма:нитных систем ЛУД, и решены вопросы по их оптимизации

Практическая ценность работы. Заключается в следующем:

- рафаботаны две констрчкцни стригальной машинки с электроприводом на основе линейного управляющего двигателя;

- ссндан пакет прикладных программ, обеспечивающий автоматизацию расчетов статических и динамических режимов работы ЛУД; жепериментадьиые зависимости магшпной" проводимости в функции геометрических размеров полюсов позволяют использовать полученные характеристики при расчетах любых магнитных систем;

- разработанная математическая модель позволила провести оптимизацию магнитной сксюмы ЛУД по чаесогабаригным показателям.

На защиту иышкшен следующие положении:

- конструкции стригальных машинок с непосредственным электроприводом на базе линейною управляющего двигателя;

- принципы построения магнитных систем ЛУД реализующих возвратно-пост) нательное движение якоря.

- методики расчета статических, динамических режимов работы и тепловых полей ЛУД;

сравнение физического и математического эксперимента; методика определения проводимостей воздушных зазоров различной конфигурации методом эквивалентной емкости;

результаты исследований гаммы ЛУД с целью максимизации элеетромаг-нитной силы и оптимизации магнитной системы.

Реализация результатов работы. По полученным результатам иссле-ований разработаны и изготовлены опытные образцы двух модификаций григальной машинки; с гибким валом и встроенным ЛУД.

Изготовлена техническая документация стригальной машинки с гиб-им валом на базе ЛУД, которая передана для реализации в ряд хозяйств Ставропольского края.

Опытные образцы стригальной техники на основе линейного двигателя спользуются в учебном процессе Ставропольской сельхозакадемии при пре-юдавании дисциплин «Электропривод сельскохозяйственных машин», Электрификация сельского хозяйства».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований юкладывались на научно-технических конференциях СГСХА 1990...2000г.г.), Ставропольского ГТУ (1997...2000г.г.), Ставропольского университета ( 1997.. . 1999г.г.), НПО «Текстильмаш», г Москва 1993... 1994гг.), Новгородского ЦКТБ (1993г.), АЧГАА, г. Зерноград 2000г.).

Публлгсации результатов работы. Результаты проведенных исследо-заний отражены в 23 печатных работах, в том числе 7 авторских свидетельствах и патентах на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, шесть глав, общие выводы, список литератупы и приложения. Работа изложена на 206 страницах, включая 51 рисунок, 14 таблиц, библиографический список из 142 наименований и 54 страницы приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, изложены состояние вопроса, цель и задачи исследования, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены зоотехнические требования предъявляемые к электромеханизации стрижки, что позволило определить стригальную машинку основным звеном -в выполнении сроков и качества выполняемых работ, повышения производительности труда.

Обзор конструкций и сравнительная характеристика стригальных машинок выявила основные недостатки и перспективы совершенствования современной стригальной техники, эксплуатируемой в ведущих сгранах-произ-водителей шерсти. Так в России применяются две основные модификации машинок: МСО-77Б и МСУ-200.

Основными недостатками машинки МСО-77Б являются: наличие реактивного крутящего момента, который стригаль вынужден уравновешивать

противодействующим усилием руки; малая маневренность; значительная вибрация; неэффективность нажимного механизма; малая надежность передачи; опасность поражения электрическим током; наличие трехфазного питания для работы машинки.

Машинка МСУ-200 отличается от МСО-77Б своим токобезопасным приводом, соединенным со стригальной головкой. Отсутствии гибкого вала исключает реактивный крутящий момент, повышает маневренность. Наряду с достоинствами сохранились и недостатки, выражающиеся в конструкциях нажимного механизма и редуктора, отличающихся малой надежностью. Для данной машинки предъявляются особые требования по питанию, заключающиеся в наличие частотного преобразователя, причем для эффективной работы выходные параметры источников питания необходимо поддерживать в рекомендуемых диапазонах.

Из зарубежных стригальных машинок можно выделить машинки фирмы «Санбим» (США, Австралия), «Эскулап Эконом» (ФРГ), «Хайнигер» (Швейцария). В данных странах, производство стригальной техники развивалось несколько в других направлениях. Так, если режущая пара и нажимной механизм практически идентичны Российским, то электропривод качественно другой. Зарубежные производители ориентируются на встроенный в машинку коллекторный электродвигатель или выносной асинхронный электродвигатель и машинку с гибким валом, причем с обеспечением нескольких скоростей вращения для обеспечения универсальности работ.

Таким образом, современная стригальная машинка должна обладать значительной маневренностью, небольшой массой и габаритами, быть электробезопасной. Необходимо совершенствование прижимного механизма, а для повышения производительности увеличение частоты срабатывания подвижной части электропривода. Для фермерских и личных подсобных хозяйств трсб\ ется универсальный комплект стригаля с возможностью проведения всего комплекса стригальных и заточных работ. Назрела необходимость в разработке современного стригального оборудования, в частности стригальной машинки с непосредственным электроприводом, например, на основе линейного электродвигателя.

На основе анализа состояния вопроса была выдвинута рабочая гипотеза и сформулированы задачи исследования.

Во втором главе дан обзор конструкций и функциональных возможностей линейных электродвигателей (ЛД). Данный анализ проведен для наиболее перспективных ЛД: линейного асинхронного двигателя (ЛАД), линейного шагового двигателя (ЛШД), линейного электромагнитного двигателя (ЛЭД) и ЛУД. Классификация по 24 показателям позволила определить коэффициент пригодности конкретной разновидности ЛД для использования в сельскохозяйс.венном производстве, так: для ЛАД Ксх=17%, для ЛШД Ксх=13%, для ЛЭД Ксх=29%, для ЛУД Ксх=41%. Проведенный анализ показал, что наиболее пригодным для использования в сельском хозяйстве является ЛУД. Для колебательного режима, чему соответствует работа рабочего ор-

гана стригальной машинки, наиболее подходящей конструкцией является ЛУД- тандем (ЛУД-Т), способный работать в режиме вибрации на частоте 50 Гц (рис.1).'

Статор данного двигателя состоит из двух магнитных секций Каждая секция содержит статор, включающий в себя ферромагнитные корпус I, полюса 2,3; немагнитные втулки 4; намагничивающую катушку 5. Якорь включает в себя магнитные кольца б, немагнитные кольца 7,8, набранные в определенной последовательности на немагнитной шпичьке 9 Ход якоря ограничивается шайбами 10, между магнитными секциями установлена немагнитная втулка И, а пространство между секциями ¡аполняется смазкой. Подшипниковый узел содержит выступающие нема! читные кольца 7,8 с одной стороны и элементы статора 3,4 с другой.

Двигатель работает следующим образом. При подаче напряжения, например, на левую намагничивающую катушку, якорь перемещается вправо на шаг равный осевому размеру немагнитного кольца 7. В конце хода в магнитной системе создаются условия для срабатывания правой магнитной секции, которая обеспечивает якорю шаг влево. Таким образом, якорь способен двигаться возвратно-поступательно с той частотой, с какой коммутируются

I 2 3 <! Г и 6 ? 9 " г

Рис. 1. Общий вид ЛУД-Т

УР1

УБ1

-220 В

УР2

У02

Рис.2. Схема управления ЛУД-Т для привода стригальной машинки

намагничивающие катушки. Данная конструкция хорошо реализуется при питании 01 сс1 и переменного однофазного тока частотой 50 Гц через два кегречко включенных диода (рис.2).

11а основе ЛУД-Т разработаны две конструкции стригальной машинки: с шокнм патом (рис.3,а) и встроенным ЛУД (рис.3,6).

Устройство с гибким валом содержит: стригальную машинку с режущей марой и прижимным механизмом; передачу, состоящую из двух противоположно направленных участка троса, заключенных в оболочки; натяжное \ с фоне ■ но ко трое позволяет через натяжные планки взаимодействовать с учаиками Iроса, линейный электродвигатель, якорь которого совершает возвра!но-11оег\па1ельные колебания, обеспечивающие 3000 двойных ходов ножа ь мии>ту. Участки троса замкнуты но кругу и соединены с одной стороны с роликом, приводимым в движение приводом, а с другой - рычагом", связанным с ножом стригальной машинки.

Стригальная машинка с встроенным ЛУД содержит электродвигатель и сфигальную головку с режущей парой и прижимным механизмом. Нож машинки с помощью жесткой тяги связан с якорем линейного электродвша-1сля. Прижим но>ьа к гребенке осушееш.тяегся вследствие пружинящего действия амортизатора, ролик которого перекатывается по накладке ножа.

Нетрадиционное расположение режущем пары по отношению к оси стригальной машинки снижает трудоемкость при стрижке, так как при этом отпадает необходимость не эргономичного постоянного силового вытягивания руки, сощающего большие нагрузки на орг анизм человека, которое с успехом тменяется ешбанием (разгибанием) руки, главным образом, в локте- '

вом суставе.

Достоинствами стригальных машинок с непосредственным электроприводом являются: увеличение числа ходов ножа в единицу времени, что дает рост производительности труда; простота кинематики и схем управления электродвигателем; однофазное питание; снижение шума за счет отсутствия редуктора и эксцентрикового механизма; упрощается изготовление, эксплуатация, ремонт; конструкции технологичны, а материалы недефицитны; повышается надежность в работе, вследствие отсутствия промежуточных звеньев передачи; отсутствуют радиопомехи.

Результатом совершенствования существующих конструкций стригальных машинок, эксплуатируемых в России и за рубежом, явилось создание машинки с улучшенными характеристиками прижимного механизма и набором технических средств, позволяющих достичь универсальности всех стригальных и заточных работ.

В третьей главе проведены теоретические исследования ЛУД-Т, заключающиеся: в расчете магнитных систем с целью определения электромагнитных усилий двигателей; в определении динамических характеристик для согласования переходных режимов в режиме однополупериодного питания ЛУД; в расчете температурных полей линейных двигателей.

Математическое моделирование магнитной системы ЛУД-Т осуществлялось методом цепей. Из трудов Таева И.С., Гордона A.B., Буля Б.К., Лысова Н Е. следует, что в данных магнитных системах необходимо учитывать потоки рассеяния, которые могут быть соизмеримы с рабочими магнитными-пото-ками.. Исходя из теории подобия, представлена картина распределения вероятных путей прохождения основных магнитных потоков по магнитопроводу статора, якоря и воздушным промежуткам, на основании чего строится схема замещения (рис.4). Магнитные сопротивления ферромагнитных участков существенно зависят от положения якоря и являются функциями магнитных

Рис.4 Схема замещения одной магнитной секции ЛУД-Т

проницаемостей, поэтому расчет статических характеристик необходимо нес in с учетом нелинейности магнитных свойств вещества, что практически невозможно без применения численных методов и современных вычисли-юльных средств. По найденным проводимостям схемы замещения формируется магрииа для решения системы алгебраических выражений методом Га->сса По найденным контурным потокам вычисляются реальные магнитные но Iоки, проходящие в элементах ЛУД. Определяется магнитная индукция в элемешах магнптопровода и производится интерполяция зависимости В 1\11), с целые нахождения значений напряженности магнитного поля. Вычисляю 1ся магнитные проницаемости ферромагнитных элементов и определяйся абсолютная величина ошибки магнитной проницаемости

*//, = ///-///Л (1).

1де /1 [.//j' величины магнитных проницаемостей в итерациях.

После каждой итерации происходит сравнение ошибки с заранее установленной нофсшностмо с. !х:ш ошибка оказывается больше заранее установленной погрешности, то проводится уточнение начальною пргближения.

Дли /-ii терапии рассчитывается по выражению

//;',=///-^¿(///-'-jt/jP), (2)

i де </ - ко)фф111шснт демпфирования, выбираемый в диапазоне 0... 1.

По уточненным значениям магнитных проницаемостей вычисляются машшные сопротивления феррома! нитны.х элементов, результирующее Mai-иншое сопрошкление и проводимое п. магнитной системы ЛУД

С'кинческая сила тяги ЛУД может быть найдена из выражения

= 2 А"

ые /■',. -мде намагничивающей катнки, d).

- производная проводимости по ходу якоря.

jx

1'асче1 ведете., для нескольких промежуточных положений якоря Про-фамма составлена на языке объектного программирования Visual FoxPro Для получения статических характеристик необходимо задать характеристику нам.н ничивания сгали. геометрические размеры магнитоировода и м дс. на-м:м почивающей катпки.

Процесс включения линейного двигателя характеризуется динамическими характеристиками, выражающими характер рабочих процессов во времени И» трудов Ковалева Ю.З., Ряшенцева Н.П , Тер-Акопова А.К следует необходимое п. учета вихревых токов при использовании магнитоировода. выполненною ш нешнхтоваиной стали.

!)

Электромагнитные процессы, протекающие в ЛУД-Т описываются следующими уравнениями:

- уравнение электрической цепи

и = + а + • (4)

где и - напряяЧение на намагничивающей катушке; / - мгновенный ток в намагничивающей катушке; /?, Квх - активные сопротивления намагничивающей катушки и контура вихревых токов;

Кс - коэффициент электромагнитной связи между катушкой и контуром вихревых токов ЛУД, Кс= 0,2...0,25;

д- - индуктивности катушки и эквивалентного контура вихревого

тока; время;

- уравнение движения

¿г

где Ш - масса движущихся частей, приведенная к массе якоря; - динамическая сила тяги;

" сумма противодействующих сил.

При расчете переходных процессов, одним из условий является определение: приведенной индуктивности контуров и приведенного активного сопротивления намагничивающей катушки с контуром вихревого тока Кп

+ (6)

Мгновенное значение тока'в конце каждого участка определяется из выражения

А/,

и -Г

Ч=—ТГ.-д7—' (8)

к,И- . -'-А'. х

и решается с помощью численных методов.

Время движения якоря может быть найдено путем суммирования времени по участкам движения, время срабатывания ЛУД - это время с момента подачи напряжения на обмотку до момента остановки якоря.

Найти строгое аналитическое решение предлагаемого алгоритма расчета динамических характеристик ЛУД не представляется возможным, так как

в процессе движения якоря не известно значение тока в конце каждого участка рабочего хода. Поэтому, для решения используется один из хорошо известных итерационных методов - деление отрезка пополам. Выбранный метод является типично машинным, поскольку все вычисления очень просты и цикличны. Он обладает достаточно быстрой сходимостью. На каждом Шаге погрешность убывает вдвое. По данному алгоритму были разработаны программы для нахождения динамических характеристик в момент трогания и движения якоря ЛУД на алгоритмическом языке ФОРТРАН.

Ответственным этапом исследования линейных электродвигателей является расчет температурных режимов. Для расчета стационарных' тепловых процессов, в настоящее время, широкое, распространение получили численные методы. При использовании ЭВМ данные методы получают значительное преимущество перед аналитическими благодаря сравнительной простоте алгоритмов расчета, состоящих из многократно повторяемых циклов.

Для численного решения задач теплопроводности, по рекомендациям Борисенко А.И., Сипайлова Г.А., Санникова Д.И., применяется метод конечных разностей. Сущность метода заключается в том, что дифференциальное уравнение теплопроводности и граничные условия заменяются на сетке уравнениями в конечных разностях. В итоге будет получена система'алгебраических уравнений с числом уравнений и неизвестных узловых температур, равным числу узлов. Ввиду большого числа узлов сетки система уравнений решается методом последовательных приближений.

Предварительно задаются произвольные температуры узлов, после чего осуществляется последовательный многократный обход узлов. В уравнение для очередного узла / подставляются известные температуры и вычисляется ошибка К,, обусловленная Приблизительным значением этих температур.

Для узла 0 с температурой /д, окруженного четырьмя соседними узлами с

температурами

где составляющая температуры, пропорциональная источнику теплоты

в ячейке, содержащей точку 0; температурная ошибка в итерации.

В следующей итераций вычисляется, уточненное, -значение температуры рассматриваемого узла по итерационной формуле '

. 0°)

Уравненне (9) < тносится к внутренним узлам сетки, каждый из которых окружен со всех сторон другими узлами. По данным выражениям вычисляются температуры узлов в намагничивающей катушке и магнитопроводе ЛУД. В других случаях вступают в силу граничные условия.

Граничные условия 3-го рода относятся к случаю, когда на

поверхности электродвигателя происходит конвективный теплообмен с газообразной средой. Для данного случая, температуры в узлах вычисляются по выражению

/2 + ^3' (2 | аА\.

2*- л

л

где - составляющая температуры;

10С - температура окружающей среды;

Д - шаг сетки;

а - коэффициент теплоотдачи;

Я - коэффициент теплопроводности.

Для граничных условий 4-го рода, если каждое из соприкасающихся тел имеет соответственно параметры Д|; р^,XI ■>Р2 > тепловой контакт между ними идеален, поверхность раздела проходит через узел 0, уравнение узла приобретает вид

02)

Я1 + Я2 Л1+Л2 Л1 + Я2

Обход узлов повторяется до достижения допустимой погрешности, пока максимальная из ошибок равная разности температур в одном узле, но в разных итерациях, не станет меньше некоторого заданного значения.

По данному алгоритму составлена программа на языке программирования Бейсик, позволяющая получить матрицу установившихся температур в узлах расчетной сетки.

В четвертой главе поставлены и реализованы следующие цели экспериментальных исследований: проведение математического и физического эксперимента по определению статических, динамических характеристик и температурных режимов ЛУД-Т; сравнение экспериментальных и расчетных данных; определение оборудования, проверка и калибровка приборов; определение количества опытов, наибольшей ошибки измерения и выбраковка неоднократных измерений; нахождение дисперсии и среднего квадратичного отклонения при многократных измерениях переменной величины; сглаживание табличных данных и графиков; интерполяция и экстраполяция функциональных зависимостей; построение плана эксперимента и регрессионный анализ полиномиальной модели.

Математическая модель позволила описать и оптимизировать рассматриваемую систему то массогабаритным показателям. Для моделирования статических характеристик применялся трехуровневый план Бокса-Бенкина с трёмя основными факторами (геометрическими размерами), влияющими на функцию отклика:

1. размер квадратного просвета статора (якоря)-Д=0,5. ..2,5 см с.шагом 0,5 см;

2. радиальный размер обмоточного пространства - С=2... 10 см с шагом

2 см;

3. диаметр шпильки якоря - <1-0,5...2,5 см с шагом 0,5 см.

Модель описывается следующим выражением

У=3735+4397Х,+ 1956 Х2+818 Х3+1390 Х13-221 Х,2+

2З44Х1Х2+86ОХ1Х3. (13)

Наиболее существенным фактором увеличивающим электромагнитное усилие является размер квадратного просвета, затем радиальный размер обмоточного пространства и диаметр шпильки якоря. Рост функции отклика наиболее ярко выражен при одновременном увеличении первых двух факторов и в меньшей степени первого и третьего.

Проверка по критерию Фишера показала адекватность модели.

Для подтверждения достоверности предложенной модели по расчету магнитной системы ЛУД-Т проведен эксперимент по определению силы тяги в статике.

Статические характеристики ЛУД спроектированного для привода стригальной машинки с гибким валом представлены на рисунке 5.

Необходимым условием работы ЛУД в приводе стригальной машинки является согласование электромеханических характеристик машинки и двигателя. Противодействующие усилие на якоре электродвигателя стригальной машинки с гибким валом разлагается на три составляющие

^пр ~ Ре т + Гр, (14) '

шг! V1 ш! Е

Гн Вб Гн Н

6,0" 350

4.0- 6,0 • 300

2,0 . '2,0- 4,0" 250

1,0- 2,0 - 200

• Р; X

1 ' Рр

/ ь

г

- ^пр

2,5

5,0

мм 10,0

Рис.5. Статические характеристики ЛУД: Д- расчетные; о - экспериментальные данные

где - усилие трения гибкого вала о кожух, зависящее от ркдиуса изгиба вала, экспериментально установлено.максимальное /<"(;=20 Н; Рт - усилие трения ножа о гребенку, прижимное устройство позволяет обеспечить надежный прижим в диапазоне /Гт=70. .160 Н; Гр~ усилие резания, зависит от подачи, максимальное значение при скорости 1 м/с, /Г =30... 100 Н.

С учетом рекомендуемой перегрузо' ной способности для ручного инструмента равной 140... 160%, начальное усилие на якоре линейного электродвигателя должно быть не менее 240 Н Электромеханическая характеристика рабочей машины Рпр=Г(х) представлена на рисунке 5.

Для стригальной машинки с встроенным линейным электродвигателем противодейству ощее усилие складывгется из двух составляющих, тренья ножа о гребенку и усипия резания.

Динамические режимы работы электродвигателей исслелог.алпсь нг. различных частотах. Сравнение расчетных и экспериментальных данных осуществлялось на 0,8,16,30 Гц и показало, что разработанная модель достаточно точно описывает переходные режимы. Для записи осциллограмм динамических характеристик использовались: шлейфовьп"; осциллограф п ряд вспомогательных схем. Так характеристика скорости снш^и.ась при помощи дифференцирующей цепочки, момент трогания и остановки якоря определялись контактным способом с возможностью фиксации времени трогания и движения. На рисунке 6 представлены результаты моделирования динамических процессов ЛУД-Т для стригальной машинки с гибким валом Время трогания составило 1ф= 0,00175 с, при токе троыния ¡ф-3,45 Л, время движения 1д„= 0,0065 с, полное время срабатывания ^р"" 0,00825 с

Анализ динамических характеристик ЛУД позволяет утверждай,, чю время движения якоря хорошо согласуемся в режиме однополуперяодного питания намагничивающих катушек

При движении якоря уменьшается воздушный зазор, а проводимость и индуктивность увеличиваются, причем в середине холл помимо тою, что уменьшается электромагнитное усилие в статике, в динамическом режиме для реальною ЛУД. уменьшается и ток намагничивающих чатушек Поэтому динамическая сила тяги, развиваемая линейным электродвигателем, меньше екпическон ( для разработанного ЛУД на 9% ) Результатом расчетов 1емпературных полей ЛУД-Т явилась матрица температур в заданных точках. Анализ массива позволяет сделать выводы по распределению тепла в объеме двигателя. На рисунке 7 представлены графические зависимости распределения температуры в ЛУД-Т по центру намагничивающей катушки. Для экспериментального определения температур применялись встраиваемые датчики с возможностью независимой фиксации замеров Если для двигателя мтминки с гибким валом допустимая температура определяется классом

Н

175-

х_ V

мм J м/с

10. 2,5 -

2,0.

" 5 ■

1,5-

А 4,8

3,6 2,4

1,2 О

ч ' / ЛЛ1 \ 1

>

0,0025

0,005 с

0,01

Рис.6. Динамические характеристики ЛУД-Т для машинки с гибким валом I

°С

116,0 108,0

100,0

---Ас Л

/Г Н

// - \\

<4

Рис.7. Распределение температуры в осевом сечении ЛУД-Т по центру катушки: р-расчетные; э-экспериментальные данные

Рис.8. Температурныекривые ЛУД-Т: 1- стригальной машинки с гибким валом; 2-машинки с встроенным электродвигателем

изоляции обмоточного провода, то для встроенного двигателя, температура на корпусе не должна превышать температуру окружающей среды более чем на 20...25°С. На рисунке 8 представлены температурные кривые, которые позволили определить режимы работы двигателей: - для стригальной машинки с гибким валом; 53- для встроенного варианта.

При проектировании ЛУД довольно трудоемкой задачей является определение проводимостей воздушных промежутков. Значительно уменьшить погрешности расчетов магнитных цепей позволяют графические зависимости проводимостей в функции геометрических размеров воздушных промежутков, определенных заранее методом эквивалентной емкости. Способ основан на измерении емкости между неподвижной частью - плоскостью магнитопровода и полюсом. Достоинствами данного спосс >.. являются: отсутствие необходимости в намотке намагничивающей катушки и расчета сопротивлений магнитопровода, возможность изготовления магнитопровода из немагнитных материалов и высокая точность. Для проведения эксперимента изготовлена установка, позволяющая моделировать конденсатор переменной емкости. Исследования проведены для полюсов различной конфигурации с возможностью изменения угла а - 15,30,45,60,75,90° и размера Ь- 20,60 мм при неизменном а=10мм и 1]>10а. Переход от величин емкостей к значениям проводимостей в осуществляется из выражения

С = ^С = СоС, (15)

£0

где ¿^ф - электромагнитная постоянная, ^=14,2 Гн/Ф .

Магнитная проводимость зазора Сп.п (полюс-полюс), относится к проводимости вп (полюс-плоскость), к!ак Оп:п=0>5Сп. При необходимости определяется проводимость единицы длины полюса без учета выпучивания с торцов, а затем проводимость однойлары полюсов.

В пятой главе рассмотрены вопросы оптимизации конструкций ЛУД. Так, на рисунке 9 представлены характеристики электромагнитной силы в функции положений якоря (Н - начальное; С - среднее; К - конечное; НС,СК - промежуточные) согласно соразмерностей его геометрии.

Каждая характеристика имеет свое обозначение. Анализ представленных зависимостей позволил выявить, что оптимальную магнитную систему содержат двигатели, имеющие немагнитную основу якоря, толстостенный шунт статора, два просвета статора и диаметральный габарит статора, отвечающий наилучшим технико-экономическим показателям. Данные выводы позволили многофакторную математическую модель привести к трехфактор-ной с построением полиномиальной модели (13).

Базовый вариант ЛУД-Т, содержит расстояние между магнитными секциями равное 35. Магнитная система, реализованная в стригальной машинке имеет обращенный якорь, что позволяет снизить данное расстояние, до вели-• чины 5 при сохранении полезной работы-на рабочем органе.

Рис.9. Характеристики электромагнитной силы' ЛУД-Т по ходу якоря согласно соразмерностей его геометрии: а-магнитная шпилька якоря; б- немагнитная шпилька якоря; в-тол -стостеннЬш шунт статора; г- тонкостенный • шунт статора; д- диаметр статора 68 мм, е-диаметр статора 58 мм; ж- один немагнитный просвет статора; з- два просвета статора

В шестой главе дано технико-экономическое обоснование стригальных машинок на основе ЛУД-Т. В качестве базового варианта выбрана наиболее перспективная машинка МСУ-200 с индивидуальным преобразователем частоты. Использование разработанной машинки с гибким валом позволяет снизить эксплуатационные издержки за счет снижения капиталовложений и повышения ^производительности труда. Годовой экономический эффект от использования предложенного устройства составляет 637 рублей (на 1 октября 2000 г.). Стригальная машинка с встроенным ЛУД, из-за повторно-кратковременного режима работы, может быть рекомендована для хозяйств с малым поголовьем животных.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Результаты работы включают в себя следующие научные положения. 1.. На основе линейного электродвигателя разработаны две конструкции стригальных машинок: с встроенным электродвигателем и машинки с гибкий валом, при этом, число двойных ходов; ножа в минуту увеличено до 3000.

2. Определен принцип построения магнитной системы линейного управляющего двигателя - тандем (ЛУД-Т) для привода рабочего органа стригальной машинки, заключающийся в чередовании ферромагнитных и немагнитных элементов статора и якоря, прилегающих к воздушному зазору, причем осевой размер немагнитного элемента - 8 определяет шаг якоря, а дця реализации колебательного режима между намагничивающими катушками установлен немагнитный элемент с осевым размером равным 35.

3. Конструкция ЛУД-Т с обращенным якорем, позволила уменьшить осевые габариты электродвигателя у машинок: с встроенным ЛУД на 40 мм, с

гибким валом на 20 мм при сохранении полезной работы на рабочем органе.

I. С учетом механической характеристики рабочего механизма определено установившееся начальное -элеюромагнитное усилие ЛУД-Т, которое должно быть не менее 240 Н. Результаты экспериментальных исследований по определению проводимостей воздушных промежутков методом эквивалентной емкости позволили на 3...5% снизить погрешности расчета статических характеристик.. ). Анализ динамических характеристик ЛУД-Т позволил сделать вывод о том, что, полное время срабатывания 1ср=0,00825 с хорошо согласуется в режиме однополупериодного питания намагничивающих катушек ЛУД-Т. 5. Анализ температурных кривых позволил определить режимы работы линейных электродвигателей: 81 - для стригальной машинки с гибким валом; БЗ - для встроенного варианта. 7. Выявлена оптимальная конструкция ЛУД-Т, содержащая: немагнитную основу якоря; отношение относительных осевых размеров ферромагнитных и немагнитных элементов статора и якоря равное 3:1; два немагнитных элемента статора в осевом сечении приближенных к форме квадрата со стороной 5 и диаметральный габарит, отвечающий наилучшим технико-экономическим показателям. Анализ результатов моделирования позволил выявить длину статора, определяющим фактором для максимизации электромагнитной силы. 3. Экономический эффект стригальной машинки на основе ЛУД-Т с гибким валом определяется снижением капитальных вложений на 33 %, уменьшением годовых эксплуатационных издержек на 20 % при росте производительности труда на 18%. Годовой экономический эффект составляет 637 руб в цепах сентября 2000 г. Стригальная машинка с встроенным линейным электродвигателем из-за малой производительности, но значительной надежности и простоты рекомендуется для хозяйств с малым поголовьем животных (до 100 овец), и-может стать незаменимым инструментом при межсезонном обслуживании животных.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Гурницкий В.Н., Никитенко Г.В., Атанов И.В. Линейный управляющий двигатель ЛУД-А-УЗ. Проспект ВДНХ СССР, 1989.

2. Гурницкий В.Н., Никитенко Г.В., Атанов И.В. Социальные аспекты применения линейного электропривода. // Общечеловеческие ценности и студенческая молодежь. Часть 2. Изд-во «Ставропольская правда», - Ставрополь, 1990: С.66-68.

3. Гурницкий В.Н., Никитенко Г.В., Атанов И.В. Математическое ч.телироваеие динамических процессов ЛУД.// Сб. науч. тр.: Методы и

1схнические средства повышения эффективности применения электроэнергии в с.х. - Ставропольский СХИ, 1990. - с.4-13. -

4. Никитенко Г.В., Атанов И.В. Расчет статической силы тяти ЛУД. // Тезисы докладов межвузовской конференции молодых ученых- и специалистов, посвященной 60-летию Ставропольского СХИ,- Ставрополь, 1991,- с.149-150.

5. Никитенко , Г.В., Атанов И.В. Исследование динамических процессов ЛУД.// Тезисы докладов межвузовской конференции молодых ученых и специалистов, посвященной "60-летию Ставропольского СХИ,- Ставрополь, 1991. - с.148-149. '

6. Гурницкий В.Н., Атанов И.В. Оптимизация размеров ЛУД для привода сельскохозяйственных машин.// Сб. науч. тр.: Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в с.х.-Ставропольский СХИ, 1991. - с 13-17.

7. Атанов И.В. Исследование статических режимов работы ЛУД для привода машин с.х. назначения.// Сб. науч. тр.: Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в с.х. -Ставропольский СХИ, 1992: - с.9-21.

8. Никитенко Г.В., Атанов И.В. Тепловой расчет ЛУД.// Сб. науч. тр.: Методы и технические средства повышения эффективности применения -электроэнергии в с.х. - Ставропольский СХИ, 1993. - с.17-22.

9. Никитенко Г.В., Атанов И.В. Определение электромагнитной силы тяги линейного управляющего двигателя (ЛУД) в приводе манипулятора доения.// Сб. науч. тр.: Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в с.х. - Ставропольская ГСХА, 1994. - с.23-27.

10. Гурницкий В.Н., Никитенко Г.В., Атанов И.В. Линейный управляющий двигатель в' составе пресса шерсти.// Вестник Челябинского агроин -женерного агроуниверситета, №5, 1994,- с.42-46.

11. Патент №2031518' Россия, . МКИ3 Н 02 КЗЗ/02. Линейный электродвигатель / Гурницкий В.Н., Атанов И.В., Заявлено 14.09.90, Опубл.20.03.95, Бюл. №8.'

12. Патент №2031525 Россия, МКИ3 Н 02 К 41/02. Линейный электродвигатель / Гурницкий В Н., Атанов И.В., Заяви. 26.08.91; Опубл. 20.03.95, Бюл. №8.

13. Патент №2033679 Россия,- МКИ3 Н 02 К 41/02. Линейный электродвигатель / Гурницкий В.Н., Атанов И.В., Заявл. 05.06.92; Опубл. 20.04.95, Бюл. №11.

14. Патент №2031526 Россия, МКИ3 Н 02 К 41/03. Линейный электродвигатель / Гурницкий В.Н., Атанов И.В., Заявлено 10.06 91; Опубл. 20.03.95, Бюл.№8.

15. Гурницкий В.Н.', Атанов И.В. Максимизация электромагнитной силы ЛУД в функции соразмерностей' его геометрии.// Сб. науч. тр.: Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в с.х. - Ставропольская ГСХА, 1995. - с.4-9.

16. Никитенко Г.В., Атанов И.В. Зависимость мощности, усилия и КПД линейного двигателя от конструкции магнитной системы.// Сб. науч. тр. Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в с.х. - Ставропольская ГСХА, 1995. - с.76-81.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Технологические и зоотехнические требования к процессу стрижки шерсти

1.2. Обзор конструкций и сравнительная оценка существующих машинок для стрижки шерсти

1.3. Перспективные направления в электромеханизации стрижки.

1.4. Рабочая гипотеза и задачи исследования.

Выводы.

Глава 2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЛИНЕЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ И РАЗРАБОТКА СТРИГАЛЬНОЙ МАШИНКИ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 2.1. Обзор конструкций и функциональных возможностей линейных электродвигателей

2.2. Разработка стригальной машинки на базе ЛУД

Выводы.

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛУД

3.1.Математическое моделирование статических режимов работы ЛУД

3.1.1. Расчет магнитных систем ЛУД.

3.1.2. Определение электромагнитной силы тяги ЛУД.

3.2. Математическое моделирование динамических процессов ЛУД

3.3. Исследование тепловых процессов ЛУД

3.3.1. Расчет температурных полей ЛУД методом конечных разностей

3.3.2. Расчет обмоточных данных ЛУД.

Выводы.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛУД

4.1. Методика экспериментальных исследований

4.2. Анализ статических характеристик ЛУД.

4.3. Сравнение результатов численного расчета динамических характеристик ЛУД с опытными данными.

4.4. Исследования по определению температуры нагрева.

4.5. Исследования проводимостей воздушных промежутков с различной формой полюсов.

Выводы.

Глава 5. ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ ЛУД

5.1. Максимизация электромагнитной силы ЛУД.

5.2. Идентификация габаритов активных материалов гаммы ЛУД

5.3. Рационализация размеров ЛУД.

Выводы.

Глава 6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СТРИГАЛЬНЫХ

МАШИНОК НА ОСНОВЕ ЛУД

Выводы

Развитие агропромышленного комплекса на современном этапе основывается на ускорении научно-технического прогресса, мощной материально-технической и энергетической базе.

Увеличение производства сельскохозяйственной продукции невозможно без его технического перевооружения. Система машин для животноводства и растениеводства включает в себя более 1000 наименований. Количественный и качественный рост техники позволяет последовательно внедрять комплексную механизацию и автоматизацию технологических процессов.

Особое значение приобретают вопросы снижения себестоимости продукции и повышения рентабельности. Успешное их решение во многом зависит от выполнения программы дальнейшего интенсивного развития сельскохозяйственного производства.

Новые машины и оборудование призваны повысить производительность труда, увеличить выпуск продукции, а также снизить дефицит рабочей силы, что довольно актуально в современный период развития.

Современная система электроприводов предполагает, что они не только максимально удовлетворяют требованиям рабочих машин, работающих в различных режимах, но и достигнута максимальная типизация и унификация элементов, более широко применены специальные, встроенные электропривода, а их исполнение соответствует требованиям окружающей среды. Комплексная автоматизация предусматривает такой набор машин, механизмов, электродвигателей и аппаратуры управления, который обеспечивает выполнение производственных процессов без непосредственного участия человека, функции которого сводятся к периодическому контролю.

В данных условиях хозяйствования перед инженерами-проектировщиками стоит особая задача, которая немыслима без владения методами постановки задач, основами их алгоритмизации. Возникает необходимость совершенствования существующих и разработка новых методов расчета и проектирования, наиболее полно учитывающих большинство факторов, оказывающих влияние на физику процессов. Из-за сложности математического описания физических процессов расчетно-проектные и исследовательские работы требуют выполнения большого объема вычислений. Отсюда вытекает необходимость автоматизации расчетных и проектных работ на основе широкого применения современных вычислительных машин, разработки пакетов прикладных программ.

Актуальность темы. В любом современном технологическом оборудовании основным звеном является электропривод который и потребляет значительную долю электроэнергии, поэтому решению основных задач электропривода посвящены многочисленные публикации в отечественной и зарубежной литературе.

В работах Свечарника Д.В., Ивоботенко Б.А., Сарапулова Ф.Н., Гурниц-кого В.Н., Ряшенцева Н.П. дан системный анализ электроприводов с позиции наибольшей эффективности который позволяет сделать вывод о том, что суммарная масса, габаритные размеры и стоимость при традиционном решении электропривода (электродвигатель и редуктор) в достаточно большом классе применений весьма существенно отличаются от соответствующих параметров самих двигателей.

Редуктор вносит в привод не только свою массу и объем, но и люфты, меняет характер сочленений, момент инерции и другие параметры. А задачей электропривода является не просто приведение в движение рабочего органа, но и выполнение сложного комплекса условий, обеспечивающих требуемое качество этого движения: заданное ускорение при трогании с места или изменение установившейся скорости, точность остановки и желательный характер переходного режима.

Все отмеченное выше в значительной степени относится к машинкам для стрижки животных, так как передача от электродвигателя к рабочему органу осуществляется или посредством гибкого вала или при помощью редуктора с дальнейшем преобразованием вращательного движения в возвратно-поступательное. Причем из трудов Суюнчалиева P.C., Крисюк В.И., Ходыко С.С., Краморова Ю.И., Карпухина Б.Д., Месхи К.А. следует, что передача является самым ненадежным элементом электропривода стригальных машинок и требует совершенствования.

В связи со значительным сокращением поголовья овец, становятся актуальными вопросы эксплуатации стригальной техники в условиях фермерского и личного ведения сельского хозяйства. В данных условиях, из трудов Семени-хина A.M., Ангелеева О.Г., Дегтярева Г.П. следует, что производству необходим универсальный комплект стригаля с возможностью подбора ширины режущих пар, устройств для их заточки, приспособлений для различной высоты среза шерсти.

Актуальность тематики возрастает еще в связи с тем, что из-за распада СССР, в настоящее время в России отсутствуют промышленные предприятия по производству стригальной техники.

Назрела необходимость в совершенствовании машинок для стрижки животных. Одним из таких направлений является создание электропривода, отличающегося малым потреблением электроэнергии, специфическими требованиями сельскохозяйственного производства, невысокими требованиями к качеству электроэнергии, простотой обслуживания и т.д. Данными свойствами в значительной степени обладают линейные электродвигатели, в частности линейные управляющие двигатели (ЛУД).

Цель диссертационной работы. Разработка линейного управляющего двигателя для привода стригальной машинки.

Объект исследования. Система «линейный электродвигатель - рабочий орган».

Предмет исследования. Статические и динамические режимы работы линейного управляющего двигателя.

Методы исследования. В работе использованы основные элементы теории электропривода, математического планирования эксперимента, математической статистики, физического и математического моделирования.

Научная новизна работы. Заключается в следующем:

- обосновано применение линейного управляющего двигателя для привода рабочего органа стригальной машинки;

- разработаны теоретические основы построения магнитной системы ЛУД, реализующей возвратно-поступательный режим работы якоря с заданной частотой;

- представлены методики расчета статических характеристик ЛУД с учетом насыщения ферромагнитных элементов и динамических характеристик с учетом влияния вихревых токов;

- предложена методика определения проводимостей воздушных промежутков методом эквивалентной емкости;

- выявлены особенности магнитных систем ЛУД, и решены вопросы по их оптимизации.

Практическая ценность работы. Заключается в следующем:

- разработаны две конструкции стригальной машинки с электроприводом на основе линейного управляющего двигателя;

- создан пакет прикладных программ, обеспечивающий автоматизацию расчетов статических и динамических режимов работы ЛУД;

- экспериментальные зависимости магнитной проводимости в функции геометрических размеров полюсов позволяют использовать полученные характеристики при расчетах любых магнитных систем;

- разработанная математическая модель позволила провести оптимизацию магнитной системы ЛУД по массогабаритным показателям.

На защиту выносятся следующие положения:

- конструкции стригальных машинок с непосредственным электроприводом на базе линейного управляющего двигателя;

- принципы построения магнитных систем ЛУД реализующих возвратно-поступательное движение якоря;

- методики расчета статических, динамических режимов работы и тепловых полей ЛУД;

- сравнение физического и математического эксперимента;

- методика определения проводимостей воздушных зазоров различной конфигурации методом эквивалентной емкости.

- результаты исследований гаммы ЛУД с целью максимизации электромагнитной силы и оптимизации магнитной системы;

Реализация результатов работы. По полученным результатам исследований разработаны и изготовлены опытные образцы двух модификаций стригальной машинки: с гибким валом и встроенным ЛУД.

Изготовлена техническая документация стригальной машинки с гибким валом на базе ЛУД, которая передана для реализации в ряд хозяйств Ставропольского края.

Опытные образцы стригальной техники на основе линейного двигателя используются в учебном процессе Ставропольской сельхозакадемии при преподавании дисциплин «Электропривод сельскохозяйственных машин», «Электрификация сельского хозяйства».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях СГСХА (1990.2000г.г.), Ставропольского ГТУ (1997. 2000г.г.), Ставропольского университета (1997. 1999г.г.), НПО «Текстильмаш», г.Москва (1993.1994г.г.), Новгородского ЦКТБ (1993г.), АЧГАА, г. Зерноград (2000г.).

Публикации результатов работы. Результаты проведенных исследований отражены в 23 печатных работах, в том числе 7 авторских свидетельствах и патентах на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, шесть глав, общие выводы, список литературы и приложения. Работа изложена на 206 страницах, включая 51 рисунок, 14 таблиц, библиографический список из 142 наименований и 54 страниц приложений.

Результаты работы включают в себя следующие научные положения.

1. На основе линейного электродвигателя разработаны две конструкции стригальных машинок: с встроенным электродвигателем и машинки с гибким валом, при этом, число двойных ходов ножа в минуту увеличено до 3000.

2. Определен принцип построения магнитной системы линейного управляющего двигателя - тандем (ЛУД-Т) для привода рабочего органа стригальной машинки, заключающийся в чередовании ферромагнитных и немагнитных элементов статора и якоря, прилегающих к воздушному зазору, причем осевой размер немагнитного элемента - 8 определяет шаг якоря, а для реализации колебательного режима между намагничивающими катушками установлен немагнитный элемент с осевым размером равным 38.

3. Конструкция ЛУД-Т с обращенным якорем, позволила уменьшить осевые габариты электродвигателя у машинок: с встроенным ЛУД на 40 мм, с гибким валом на 20 мм при сохранении полезной работы на рабочем органе.

4. С учетом механической характеристики рабочего механизма определено установившееся начальное электромагнитное усилие ЛУД-Т, которое должно быть не менее 240 Н. Результаты экспериментальных исследований по определению проводимостей воздушных промежутков методом эквивалентной емкости позволили на 3.5% снизить погрешности расчета статических характеристик.

5. Анализ динамических характеристик ЛУД-Т позволил сделать вывод о том, что, полное время срабатывания ^=0,00825 с хорошо согласуется в режиме однополупериодного питания намагничивающих катушек ЛУД-Т.

6. Анализ температурных кривых позволил определить режимы работы линейных электродвигателей: 81 - для стригальной машинки с гибким валом; 83 - для встроенного варианта.

7. Выявлена оптимальная конструкция ЛУД-Т, содержащая немагнитную основу якоря, отношение относительных осевых размеров ферромагнитных и немагнитных элементов статора и якоря равное 3:1, два немагнитных элемента статора в осевом сечении приближенных к форме квадрата со стороной 5 и диаметральный габарит, отвечающий наилучшим технико-экономическим показателям. Анализ результатов моделирования позволил выявить длину статора, определяющим фактором для максимизации электромагнитной силы.

8. Экономический эффект стригальной машинки на основе ЛУД-Т с гибким валом определяется снижением капитальных вложений на 33 %, уменьшением годовых эксплуатационных издержек на 20 % при росте производительности труда на 18%. Годовой экономический эффект составляет 637 руб в ценах сентября 2000 г. Стригальная машинка с встроенным линейным электродвигателем из-за малой производительности, но значительной надежности и простоты рекомендуется для хозяйств с малым поголовьем животных (до 100 овец), и может стать незаменимым инструментом при межсезонном обслуживании животных.

139

1.1. Филаткин П.А. Электрооборудование животноводческих ферм. - М.: Агропромиздат, 1987. - 288 с.

2. Белянчиков H.H. и др. Механизация технологических процессов,- М.: Агропромиздат, 1989. 400 с.

3. Ходыко С.С. Совершенствование технического обслуживания и ремонта машинок для стрижки. //Овцеводство. -1991. №4 - с.38.39.

4. Алешкин В.Р., Рощин П.М. Механизация животноводства. М.: Агропромиздат, 1985. - 356 с.

5. Соколов В.М. Комплексная механизация овцеводства: Справочник. М.: Агропромиздат, 1987. - 176 с.

6. Дегтярев Г.П. Механизация промышленного овцеводства. М.: Колос, 1980, - 368 с.

7. Суюнчалиев P.C., Тайкенов К.К. Исследование нагрузки на руку стригаля от стригальной машинки.// Техника в сельском хозяйстве. 1991. -№4 -С.42.43.

8. Ще Веньцины, Чен Жанцзянь, Ван Чуаньяо Анализ нажимного механизма стригальной машинки. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1993. №9 - с.28.29.

9. Суюнчалиев P.C. Стрижка овец и вычесывание пуха у коз. М.: Росагропромиздат, 1989. - 70 с.

10. Акылбеков A.A. Эксплуатация преобразователей для стригальных машинок.// Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1989.-№3 - с.35.

11. Хорьков С.А. Комплект стригального оборудования для индивидуального пользования.// Овцеводство. 1991. - №4 - с.37.

12. Юндин М.А., Егикян Н.Г. О нормировании выходных параметровисточников питания стригальных машинок. // Техника в сельском хозяйстве. -1998.-№3 с.20.22.

13. Ходыко С.С. Снижение виброактивности стригальных машинок. // Техника в сельском хозяйстве. -1991. №4 - с.44.1. ГЛАВА 2

14. Гурницкий В.Н. Линейный управляющий электродвигатель, Монография, Ставрополь, 1992.-318с.

15. Гурницкий В.Н. Линейный электродвигатель. A.c. СССР № 836734.

16. Гурницкий В.Н. Электропривод. A.c. СССР № 639098.

17. Гурницкий В.Н. Электропривод. A.c. СССР № 3324947.

18. Гурницкий В.Н. Линейный электродвигатель. A.c. СССР № 712907.

19. Гурницкий В.Н. Линейный электродвигатель. A.c. СССР № 8602229.

20. Свечарник Д.В. и др. Транспортная система. A.c. СССР № 633756.

21. Morris Н, Heinz К. Linear motors. Заявка Великобритании, № 3329205.

22. Линейный электродвигатель для магнитной подвески транспорта,- Патент Франции № 2178047.

23. Линейный электродвигатель. Патент США №3772539.

24. Линейный двигатель с вторичным проводником большой протяженности и короткой первичной обмоткой. Патент Японии № 39883.

25. Seily А. Линейный двигатель. Заявка Великобритании № 2070865.

26. Rummich Е. Linear motoren und ihre Anwendung. Electrotechn und Maschinenbay, 1972, №2.

27. Сарапулов Ф.Н. Линейный асинхронный двигатель с совмещенной обмоткой индуктора. М.: Электротехническая промышленность. «Электрические машины», 1978, №6.

28. Chester P., Road Т. Single coillinear motors. Патент США № 3735162.

29. Laugis J. Линейный асинхронный двигатель. Budapest: Proc. Int. Cont. Elec. Mach., 1983, №3.

30. Тийсмус X.A. и др. Линейные асинхронные двигатели. Таллин: Труды ТПИ, 1986.

31. Virolleau A., Kant М. Линейный и вращающийся двигатель. Заявка Франции №7819613.

32. Laithwait Е. Линейные асинхронные двигатели. Electron and Power, 1986, 32, №5.

33. Нинеси Ю. Линейный синхронный двигателью. Патент Японии №5650512.

34. Новгородцев К.Н., Шинкаренко В.Ф. Перспективы применения линейных электродвигателей. Киев: Укр. НИИ НТИ, 1978.

35. Степанов П.П. и др. Шаговые электродвигатели. М.: Информэлектро, 1970. - 135 с.

36. Исмаилов Ш.Ю. Автоматические системы и приборы с шаговыми двигателями. М.: Энергия, 1968. - 122 с.

37. Гурницкий В.Н. Линейный электромагнитный двигатель. A.c.СССР №936257.

38. Левин H.H. и др. Реверсивный линейный шаговый электродвигатель. -A.c. № 192895.

39. Хабаров Н.И. и др. Линейный шаговый электродвигатель. A.c. СССР № 382206 .

40. Маханьков В.Е. и др. Линейный шаговый электродвигатель. A.c.СССР №426286.

41. Pal С., Bausic V. Линейный шаговый двигатель. Патент СРР №79882.

42. Heinz К. Шаговый двигатель для линейного перемещения подъемного механизма. Патент ГДР №139339.

43. Тоси X. и др. Линейный шаговый электродвигатель. Патент Японии №5989566.

44. Савин C.B. и др. Линейный шаговый двигатель. A.c. СССР №985893.

45. Тимофеев В.А. и др. Линейный шаговый двигатель. A.c. СССР №1042138.

46. Nakagava H., Miwa Z. Линейный шаговый двигатель. Патент США №4578622.

47. Miwa Z., Nakagava H. Шаговый линейный двигатель. Патент США №4594520.

48. NakamuraT. Линейный шаговый двигатель. -Патент США№4623807.

49. Лепп В.Р. Линейный шаговый двигатель. A.c.СССР №1282273.

50. Furchert H. Двухкоординатный шаговый двигатель. Патент ГДР №242322.

51. Kiehoschert R. и др. Линейный шаговый двигатель. Патент ГДР №229863.

52. Mjhamadein А. И др. Трехфазный линеный шаговый двигатель. Лондон: Int. Cont. Electr. Mach., 1984.

53. Гурницкий B.H. Линейный электромагнитный двигатель. A.c.СССР №936257.

54. Angus N. Электромагнитный двигатель. Патент США № 4345174.

55. Ефимов И.Г. и др. Линейный электромагнитный двигатель. A.c.СССР №1112500.

56. Киндзи X., Хадзиме К. Линейный импульсный двигатель. Патент Японии №58-54736.

57. Танэко К., Сато Р. Цилиндрический линейный двигатель. Патент Японии №57-10666.

58. Pritchard R. Магнитный линейный двигатель. Патент США №4535260.

59. Funderburg W. Электромагнитный двигатель. Патент США №4179631.

60. Ганчев Е. Линейный электромагнитный механизм. A.c. НРБ №28007.

61. Угаров Г.Г. Электромагнитный двигатель. A.c. №855888.

62. Гурницкий В.Н. Вертикальный линейный электродвигатель. А.с.СССР №743132.

63. Гурницкий В.Н. Вертикальный линейный электродвигатель. А.с.СССР №744862.

64. Гурницкий В.Н. Линейный электродвигатель. A.c. СССР №838938.

65. Гурницкий В.Н. Вертикальный линейный электромагнитный двигатель. -A.c. СССР №888291.

66. Гурницкий В.Н. Электродвигатель возвратно-поступательного движения. -A.c. СССР№1390730.

67. Патент №2031518 Россия, МКИ3 Н 02 КЗЗ/02. Линейный электродвигатель / Гурницкий В.Н., Атанов И.В., Заявлено 14.09.90; Опубл.20.03.95, Бюл. №8.

68. Патент №2031526 Россия, МКИ3 Н 02 К 41/03. Линейный электродвигатель / Гурницкий В.Н., Атанов И.В., Заявлено 10.06.91; Опубл. 20.03.95, Бюл.№8.

69. Гурницкий В.Н., Никитенко Г.В., Атанов И.В. Линейный управляющий двигатель в составе пресса шерсти. Вестник Челябинского агроин -женерного агроуниверситета, №5, 1994.- с.42-46.

70. Гурницкий В.Н., Никитенко Г.В., Атанов И.В. Линейный управляющий двигатель ЛУД-А-УЗ. Проспект ВДНХ СССР, 1989.

71. Патент №2068772 Россия, МКИ3 В 26 В19/24. Машинка для стрижки животных / Гурницкий В.Н., Ковтун P.A., Атанов И.В., Заявлено 17.04.91; Опубл. 10.11.96, Бюл.№31.

72. Патент №2104149 Россия, МКИ3 В26 В 19/24. Устойство для стрижки животных / Гурницкий В.Н., Атанов И.В., Заявлено 29.03.94; Опубл.1002.98, Бюл. №4.

73. Гурницкий В.Н. Стригальная машинка. Положительное решение по заявке на патент №94014774/12.

74. Крисюк В.И., Ангилеев О.Г. Пути совершенствования стригальных машинок.// Овцеводство, №4, 1967. с. 32.37.

75. Ангилеев О.Г. Выбор способа заточки режущих пар стригальных машинок // Рационализаторы сельскому хозяйству, 1966. с. 46.48.

76. Ангилеев О.Г., Крисюк В.И. Улучшить стригальную машинку.// Техника в сельском хозяйстве, №9, 1966. с. 26. 28.

77. Краморов Ю.И. Высокоскоростные машины в сельском хозяйстве. Краснодарское книжное издательство. 1966. -343 с.

78. Гурницкий В.Н., Никитенко Г.В., Атанов И.В. Социальные аспекты применения линейного электропривода. // Общечеловеческие ценности истуденческая молодежь. Часть 2. Изд-во «Ставропольская правда», -Ставрополь, 1990. С.66-681. ГЛАВА 3

79. Буль Б.К. и др. Основы теории электрических аппаратов.-М.: Высшая школа, 1970.- 600с.

80. Никитенко Г.В., Атанов И.В. Расчет статической силы тяги ЛУД. // Тезисы докладов межвузовской конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-летию Ставропольского СХИ,- Ставрополь, 1991. -с. 149-150.

81. Таев И.С., Буль Б.К., Годжелло А.Г. Основы теории электрических аппаратов.-М.: Высшая школа, 1987,- 352с.

82. Гурницкий В.Н. Справочное руководство по расчету электромагнитов постоянного тока: Расчет магнитных цепей.- Барнаул, АПИ,1975.-140с.

83. Яремчук Ф.П., Рудченко П.А. Алгебра и элементарные функции: Справочник. Киев: Наукова думка, 1987.- 648с.

84. Бугров Я.С., Никольский С.М. Высшая математика. Дифференциальные уравнения. Кратные интегралы. Ряды. Функции комплексного переменного: Учебник для ВУЗов. М.: Наука,1989.- 464с.

85. Хемминг Р.Б. Численные методы. М.: Наука, 1972,- 400с.

86. Мак-Кракен, У.Дорн. Численные методы и проектирование на Фортране. М.: Мир, 1977.-312с.

87. Гордон A.B., Сливинская А.Г. Электромагниты постоянного тока. М.: Госэнергоиздат, i960,- 447с.

88. Атанов И.В. Исследование статических режимов работы ЛУД для привода машин с.х. назначения.// Сб. науч. тр.: Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в с.х. Ставропольский СХИ, 1992. - с.9-21.

89. Никитенко Г.В., Гринченков В.П., Иванченко А.Н. Программирование и применение ЭВМ: в расчетах электрических аппаратов. М.: Высш. шк., 1990.-231с.

90. Основы теории электрических аппаратов: Учеб. для ВУЗов по спец. «Электрические аппараты»/ И.С. Таев, Б.К.Буль, А.Г.Годжелло и др.; Под ред. И.С.Таева.-М.: Высш. шк., 1987. 352с.

91. Никитенко Г.В. Расчет статических характеристик линейного координатного двигателя для манипулятора доения.// Сб. науч. тр.: Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в с.х. Ставропольская ГСХА, 1995,- с.51-54.

92. Ряшенцев Н.П. и др. Динамика электромагнитных импульсных систем.-Новосибирск, Наука, 1974.-188с.

93. Никитенко А.Г. Проектирование оптимальных электромагнитных механизмов.-М.: Энергия, 1974,- 135с.

94. Гурницкий В.Н. Нелинейное подобие нейтральных электромагнитных элементов.-Ставрополь, 1991 .-160с.

95. Гурницкий В.Н. Динамические характеристики электромагнитов постоянного тока.- Барнаул, 1968,- 55с.

96. Никитенко Г.В., Гринченков В.П., Иванченко А.Н. Программирование и применение ЭВМ: в расчетах электрических аппаратов. М.: Высш. шк., 1990.-231с.

97. Ряшенцев Н.П. и др. Теория, расчет и конструирование электромагнитных машин. Новосибирск, Наука,1970.-258с.

98. Ряшенцев Н.П. и др. Теория, расчет и конструирование электромагнитных машин ударного действия. Новосибирск, Наука, 1970. - 260с.

99. Тер-Акопов А.К. Динамика быстродействующих электромагнитов.-М.: Энергия, 1965.-168с.

100. Ряшенцев Н.П. и др. Электромагнитный привод линейных машин. Новосибирск, Наука, 1985.-152с.

101. Ламмеранер Й., Штафль М. Вихревые токи.-М.-Л.:Энергия, 1967.-208 с.

102. Гурницкий В.Н. Основы теории проектирования линейных управляющих электродвигателей. -М.: Информэлектро. Депонированная монография №924-ЭТ, 1987.-288с.

103. Никитенко Г.В., Атанов И.В. Исследование динамических процессов ЛУД.// Тезисы докладов межвузовской конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-летию Ставропольского СХИ Ставрополь, 1991. - с.148-149.

104. Гурницкий В.Н. Линейный управляющий электродвигатель, Монография, Ставрополь, 1992.-318с.

105. Калантаров П.Л.,Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей: Справочная кни-га.-Л.: Энергоатомиздат, 1986.-488с.

106. Гурницкий В.Н., Никитенко Г.В., Атанов И.В. Математическое моделирование динамических процессов ЛУД.// Сб. науч. тр.: Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в с.х. Ставропольский СХИ, 1990. - с.4-13.

107. Борисенко А.И. Аэродинамика и теплопередача в электрических машинах.-М.:Энергия, 1974. 560 с.

108. Сипайлов Г.А., Санников Д.И., Жадан В.А. Тепловые, гидравлические,аэродинамические расчеты в электричесих машинах.-М.: Высш. шк.,1989.-239 с.

109. Сахаров П.В. Проектирование электрических аппаратов,- М.:Энергия,1971.-560 с.

110. Филиппов И.Ф. Теплообмен в электричесих машинах. -Д.: Энергоатомиздат, 1986 256 с.

111. Сливинская А.Г. Электромагниты и постоянные магниты. -М.: Энергия,1972.-248 с.1. ГЛАВА 4

112. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1967. - 159 с.

113. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М.:Статистика, 1974. - 192 с.

114. Горфан Л.Г., Комков Н.И., Миндели Л.Э. Планирование и управление научными исследованиями. -М. .Наука, 1971. 188 с.

115. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента: Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1983. - 248 с.

116. Круг Г.К., Сосулин Ю.А., Фатуев В.А. Планирование эксперимента в задачах идентификации и экстраполяции. М.:Наука, 1977. - 213 с.

117. ШеффеГ. Дисперсионный анализ: Пер. с англ.-М.: Физматгиз, 1963.

118. Гурницкий В.Н., Райзман Е.Б. Способ определения средней температуры поверхности электромагнитной обмотки. Технический листок Алтайского ЦБТИ, 1968, №75.

119. Сахаров П.В. Проектирование электрических аппаратов.- М.:Энергия,1971.-560 с.

120. Таев И.С., Буль Б.К., Годжелло А.Г. Основы теории электрических аппаратов.-М.: Высшая школа, 1987,- 352с.

121. Гурницкий В.Н. Справочное руководство по расчету электромагнитов постоянного тока. Барнаул.: АПИ, 1975. - 140 с.

122. Гурницкий В.Н., Никитенко Г.В., Атанов И.В. Резуьтаты исследования проводимостей воздушных промежутков с различной формой полюсов.// Вестн. ЧГАУ. Челябинск, 1999, т.28, с. 129-132.1. ГЛАВА 5

123. Гурницкий В.Н., Атанов И.В. Максимизация электромагнитной силы ЛУДв функции соразмерностей его геометрии.// Сб. науч. тр.: Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в с.х. Ставропольская ГСХА, 1995. - с.4-9.

124. Патент №2033679 Россия, МКИ3 Н 02 К 41/02. Линейный электродвигатель / Гурницкий В.Н., Атанов И.В., Заявл. 05.06.92; Опубл. 20.04.95, Бюл. №11.

125. Патент №2031525 Россия, МКИ3 Н 02 К 41/02. Линейный электродвигатель / Гурницкий В.Н., Атанов И.В., Заявл. 26.08.91; Опубл.2003.95, Бюл.№ 8.

126. Гурницкий В.Н., Никитенко Г.В., Атанов И.В. Идентификация габаритов активных материалов гаммы ЛУД.// Сб. науч. тр.: Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в с.х. -Ставропольская ГСХА, 1996. с. 16-20.

127. Гурницкий В.Н., Никитенко Г.В., Атанов И.В. О магнитном коротком замыкании. // Вестник Ставропольского университета, выпуск №1,2, 1997. С.46.48.

128. Патент №2108651 Россия, МКИ3 Н 02 К 33/02, 41/03. Линейный электродвигатель / Гурницкий В.Н., Атанов И.В., Заявл. 17.05.95; Опубл. 10.04.98, Бюл. № 10.

129. Гурницкий В.Н., Атанов И.В. Оптимизация размеров ЛУД для привода сельскохозяйственных машин.// Сб. науч. тр.: Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в с.х. -Ставропольский СХИ, 1991. с 13. 17.1. ГЛАВА 6

130. Программа и методика проведения исследований по разработке системы машин для комплексной механизации животноводства.-М.: ВИЭСХ, 1981.-41 с.

131. Методические рекомендации по определению экономической эффективности электромеханизации животноводства. М.: 1974. - 37 с.

132. Методические рекомендации по оценке экономической эффективности использования машин и оборудования в животноводстве. Запорожье.: 1983.-76 с.

133. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: 1977. 65 с. 6.5. Старик Д.Е. Как рассчитать эффективность инвестиций. - М.: Финстат

134. Информ, 1996. 93 с. 6.6 Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. - М.: Минсельхозпром России, 1998. - 200 с.152