автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Особенности энергопреобразования и режимы работы электромагнитного резонансного вибратора с регулируемой частотой колебаний

На правах рукописи

Позднов Максим Владимирович

ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСНОГО ВИБРАТОРА С РЕГУЛИРУЕМОЙ ЧАСТОТОЙ КОЛЕБАНИЙ

Специальность 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара 2005

Работа выполнена на кафедре "Промышленная электроника" Тольяттинского государственного университета.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Ивашин Виктор Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Костырев Михаил Леонидович

кандидат технических наук, доцент Карковский Леонид Иосифович

Ведущая организация:

Сибирское отделение РАН, институт горного дела

(СО РАН ИГД, г. Новосибирск)

Защита диссертации состоится 14 июня 2005 г. в Ю00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 в ауд. 200 главного корпуса Самарского государственного технического университета (СамГТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СамГТУ.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 443100, г.Самара, ул.Молодогвардейская 244, СамГТУ, главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04; факс(8462)78-44-00; e-mail: aees@samgtu.ru

Автореферат разослан " 2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.217.04

кандидат технических наук, доцент

Е.А.Кротков

з ¿,339**

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Вибротехнологии находят широкое применение в промышленности и сельском хозяйстве, поскольку позволяют в значительной мере интенсифицировать технологические процессы

Эффективность вибротехнологий во многом определяется техническими характеристиками вибрационных машин (вибраторов), этим объясняется их непрерывное совершенствование Улучшение технических характеристик вибраторов достигается как за счет разработок новых коне груктивных решений механической части, так и за счет совершенствования систем управления с широким использованием современной электроники

Интеграция в едином устройстве вибраторов элементов механики, электротехники и электронных систем управления позволяет добиться повышения энергетических и динамических характеристик и увеличения возможностей их применения в технике Решением Правительственной комиссии по научно-т ехнической политике от 28 мая 1996 г по вопросу "О приоритетных направлениях развития науки и техники и критических технологиях федерального уровня" технологии с применением подобного рода мехатронных систем отнесены к критическим технологиям двадцать первого века.

Одними из получивших наиболее широкое применение в

промышленности стати виброустановки с использованием вибраторов

электромагнитного типа. К числу их несомненных достоинств следует

отнести высокую надежность, конструктивную простоту и возможность

работы от промышленной электрической сети Их механические системы

обычно представляют двухмассовые колебательные системы. Работа в

близком к резонансному режиме позволяет наиболее эффективно

осуществлять в них преобразование потребляемой из сети электрической

энергии в энергию механических колебаний в нагрузке

Из существенных принципиальных недостатков, ограничивающих

повышение технико-экономических показателей электромагнитных

вибраторов, следует указать на сложность обеспечения резонансного

режима работы при изменяющейся нагрузке, влияющей на собственную

частоту колебательной системы, а также невозможность, в случае

необходимости, оперативно изменять эту частоту по заданному закону

Вопросам теории работы колебательных систем вибраторов и

разработки виброустройств различного применения посвящены работы

многих отечественных и зарубежных ученых: И И Быховского, И Ф.

Гончаревича, Э.Э. Лавендела, М.В. Хвингии, К.Ш Ходжаева, А.-Ч В.

Шукялиса и др Однако достаточно эффективных технических решений,

направленных на создание вибраторов с одновременно-» оперативным,

foc. НАЦИОНАЛЬНАЯ

ммшш с« о»

плавным и контролируемым регулированием собственной частоты, предложено не было В связи с этим перспективным представляется использование в колебательных системах вибраторов упругого элемента с электрически регулируемой жесткостью - магнитной пружины (МП), позволяющей влиять на собственную частоту механической системы и поддерживать работу вибратора в резонансном режиме

Цель и задачи работы Целью работы является повышение энергетической эффективности работы колебательных систем за счет обеспечения резонансного режима работы путем применения в них магнитной пружины и специальных режимов ее возбуждения

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

• Проведен анализ энергии МП, необходимой для поддержания резонансного режима в двухмассовой колебательной системе

• Рассмотрены режимы работы МП и разработана методика ее проектирования.

• Проанализированы оригинальные конструктивные решения МП с линеаризованной зависимостью ее силы от перемещения и определены условия линеаризации

• Проанализированы частотные характеристики элементов колебательной системы сейсмического вибратора с модернизированной магнитной пружиной (ММП) при заданной амплитудо - частотной зависимости силы, действующей на излучающую плиту.

• Для ММП с линейной зависимостью магнитной проводимости от перемещения рассмотрены вопросы энергопреобразования и разработана ¿методика ее проектирования

• Разработана динамическая математическая модель сейсмического вибратора с ММП

Методы исследования Теоретические исследования основных закономерностей энергопреобразования и силовых характеристик были проведены с использованием метода магнитных цепей Динамические характеристики получены на основе применения метода электромеханических аналогий, методов расчета электрических цепей, а также численных методов с применением ЭВМ Проверка теоретических положений была осущес!Влена экспериментальными методами исследования.

Научную новизну представляют следующие результаты

• Аналитические соотношения для МП в режиме постоянства потокосцепления, позволяющие связать между собой ее основные показатели (электрические, энергетические, силовые и конструкционные).

. I- л-.^ I, ,

I Ь . ^ ъ " <г *

• Методика расчета, позволяющая определить основные конструктивные параметры МП, необходимой для поддержания резонансного режима вибратора

« Условия линеаризации зависимости силы от перемещения для МП.

• Динамическая математическая модель сейсмического двухобмоточного вибратора с ММП, адекватность которой показана экспериментальными данными

Практическая значимость.

• Предложены новые конструкции МП с линеаризованной зависимостью силы от перемещения, предназначенные для применения в специальных механических системах Оригинальность конструкций МП подтверждена патентом РФ на устройство [3]

• Впервые разработана и изготовлена перспективная конструкция электромагнитного резонансного вибратора с регулируемой частотой колебаний для сейсморазведки. Оригинальность конструкции подтверждена патентом РФ на устройство [14].

Потенциальный экономический эффект от использования результатов работы в области сейсморазведки обусловлен заменой электрогидравлических вибраторов на более дешевые перестраиваемые по частоте вибраторы с ММП Применение МП в общепромышленных технологиях позволит увеличить эффективность вибропреобразования за счет организации энергетически эффективных резонансных режимов возбуждения вибраций.

Реализация результатов работы Основные теоретические и экспериментальные результаты диссертационного исследования были получены в Тольятгинском государственном университете в ходе выполнения госбюджетной НИР (№ гос. регистр 01 9 70006824), а также хоздоговорной НИР(ОКР) №06204 результатом которой явилось создание опытного макетного образца сейсмического электромагнитного вибратора, прошедшего лабораторные испытания и внедренного в ООО "СОЛДИГЕН-Технологии" (г Москва) при участии Департамента научного развития ОАО "Тюменнефтегеофизика" Результаты были также внедрены в учебный процесс Тольяттинского государственного университета на кафедре "Промышленная электроника", что подтверждено соответствующими актами

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

• Международной конференции "Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы" (г Екатеринбург, УГТУ (УПИ), 2003г ) [8].

• Всероссийской конференции с международным участием "Прогрессивные техпроцессы в машиностроении" (г Тольятти, ТГУ, 2002г) [7].

• Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии'' (г.Тольятти, ТГУ, 2004г ) [12,13]

• Научно-технических семинарах кафедры "Промышленная электроника" (г.Тольятти, ТГУ(ТолПИ), 1999 - 2004г) Публикации. По результатам выполненных исследований

опубликовано 14 печатных работ, из них два патента Российской Федерации на устройства.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 137 страницах и содержащих 77 рисунков и 6 таблиц, списка литературы, включающего 98 наименований, и приложения на 11 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается обоснование актуальности темы работы, излагаются цель и содержание работы, обосновывается научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе на основании обзора вибраторов проводится анализ вопроса о возможности регулирования параметров создаваемых вибраторами колебаний и делается вывод, что для ряда технологий с частотами создаваемых вибраций до сотен герц перспективными представляются электромагнитные вибраюры Рассмотрены методы peí улирования собственной час юты их колебательных систем Анализ показал, что известные способы настройки собственной частоты колебательных систем на заданную, для работы в энерговыгодном резонансном режиме, не обладают достаточной оперативностью и плавностью. В связи с чем было предложено использовать для этих целей систему - магнитную пружину со специальным электромагнитным преобразователем, механическая жесткость которой может контролируемо регулироваться током возбуждения Применение МП представляется возможным в двух характерных случаях, в колебательных системах общепромышленных электромагнитных вибраторов, работающих на постоянной частоте, определяемой промышленной сетью (50, 100 Гц) и в более общем случае, в системах вибраторов, от которых требуется работа в резонансном режиме в диапазоне частот при заданной частотной зависимости амплитуды силы на нагрузке.

Во второй главе рассмотрена конструктивная схема МП (рис.1), состоящая из специального магнитокинетического преобразователя (МКП)

электромагнитного типа, электрически соединенного с ним дросселя и источника питания. МКП состоит из двух подвижных в аксиальном направлении частей - индуктора 1 с обмоткой 2 и якоря 3. Смещение якоря относительно индуктора в таком направлении из положения изображенного на рис Л, вызывает появление противодействующей электромагнитной силы, что при колебательном движении сопровождается периодическим преобразованием кинетической энергии этих частей в энергию магнитного поля МКП и дросселя. Величина этого энергообмена может регулироваться возбуждением электромагнитной системы. Описанные процессы во многом подобны тем, которые происходят при работе механической пружины в колебательной системе.

На основании ряда допущений аналитически выведены соотношения, позволяющие связать электрические и механические параметры МП [1,5] Полученные соотношения зависят от следующих величин:

-относительного перемещения х*~х/Ь якоря и индуктора при высоте Ь

дроссель, 5 - источник питания.

Рис.1 Конструктивная схема МП.

полюсов (рис.1);

-максимального перемещения хт якоря относительно индуктора, при котором индукция в зазоре МКП достигает максимального значения (индукции насыщения Вв. определяемой используемыми ферромагнитными материалами);

-максимального относительного перемещения хт*=хт/Ь;

-относительной индуктивности дросселя а=Ьй/Ьн, где Ьа индуктивность дросселя и Ц, начальная индуктивность МКП при х*=0 (положение согласно рис 1)

Анализ выведенных выражений позволил установить, что при заданной а существует значение максимального относительного перемещения хт*, при котором в МП накапливается максимальная механическая энергия Ае

На основании принятой при анализе неизменности потокосцепления магнитной системы МП энергия А^, преобразуемая в механическую, определяется разницей магнитных энергий МП при х=хт и х=0

Полученное соотношение позволило выявить две области режимов работы МП: а<1 и а>1. В первой энергия А= достигает максимального значения по (1) при х*т<1, во второй при х*ш=1.

Установлено, что параметр а существенно влияет на характеристики МП. С его увеличением энергоемкость МП (рис 2 ) монотонно возрастает и стремится к своему теоретическому значению (А?*=1), равному

Рис 2. Зависимость максимальной относительной механической энергии МП от относительной индуктивности дросселя

максимальной энергии в немагнитном зазоре МКП при х*=0 и индукции Вв

Увеличение а приводит также к ослаблению зависимости абсолютного значения силы МП от перемещения (рис 3), при этом изменение тока возбуждения I* МП за такт колебаний (рис.4) уменьшается, и система стремится к режиму постоянства тока.

Нелинейность зависимости механической силы Р*(х*) ведет к возникновению в механической системе негармонических колебаний В работе предложена МП с линеаризованной зависимостью Р*(х*) [2,3]. Идея линеаризации заключается во введении в механическую систему МП дополнительной МП - 2 (рис.5.), противодействующей основной - 1 Конструктивно они жестко соединены соответствующими подвижными частями Соотношения параметров для линеаризации получено оптимизацией функции, которая является суммой функций Р*(х*) для основной и дополнительной МП. Решение задачи было найдено для а¡>2 основной пружины, при этом «г дополнительной пружины подчинено соотношению' аг=а1-1, а линеаризованная характеристика выражается зависимостью'

Г \2 ,

* * # * * * ' ОС 1

Р (х ) = Р осн(х ) - Р Д0п(х ) = ; -^-¡г

а1

а! +1

^ +1 - х

Результат линеаризации зависимости Р*(х*) отражен на рис 6. Коэффициент механической жесткости такой пружины-

-«Ч1 .(2)

а2 +х ;

оцО^)2' (3)

Из соотношения (3) видно, что связь между механическими и электрическими параметрами выражается через квадрат начального тока возбуждения основной МП. Следует также отметить, что начальные токи возбуждения дополнительной и основной МП находится в пропорциональной зависимости

На примере двухмассовой механической системы с механическим упругим элементом и МП проведен анализ энергоемкости МП, необходимой для стабилизации резонансного режима при синусоидальных процессах и заданном частотном характере изменения амплитуды силы на нагрузке. Для представляющего практический интерес режима работы на фиксированной частоте получено, что амплитудное значение энергии МП не превышает четверти максимальной амплитудной энергии в механическом упругом элементе

На основе полученных соотношений предложена методика расчета основных конструктивных параметров МП (геометрических параметров магнитопроводов, параметров обмотки возбуждения и основных параметров дросселя), также рассмотрены примеры схем питания МП

В третьей главе рассмотрена возможность создания вибратора с модернизированной магнитной пружиной (ММП), конструкционно объединяющей в одном узле МП и вибровозбудитель При этом ММП выполняет две функции' управляемого упругого элемента, задающего резонансную частоту колебательной системы и источника энергии, идущей на совершение полезной работы и компенсацию потерь при работе

Анализ ММП проведен на примере использования ее в составе механической системы сейсмического перестраиваемого по частоте

1,0 р*

0,6 0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1 0

! 1 / / /

.0 рЗ •} / /

/ ✓ 'Л =1

х=0 1

|

1

1 1

✓

/ Г

/ /

-1,0-0,8-0.6-0.4 -0.2 0 0.2 0,4 0,6 \* 1,0

Рис.3. Зависимость относительной механической силы МП от относительного перемещения якоря при различных а

1

Рис 4 Зависимость относительного тока возбуждения МП от относительного перемещения при различных а

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1,0

Р * осн

^ 1

р * доп^ 1

о

0,2

0,4

0,6

0,8 х* 1,0

1- основная МП,

2- дополнительная МП

Рис.6 Зависимость Р*(х*) для линеаризованной МП и составляющих Рис.5. Пример конструктивной схемы ее мл р*осн и р*Д0П; при а]=2 и а2-1 линеаризованной МП.

вибратора (рис 7), который предназначен для возбуждения продольных волн в земной коре

ПОДШИПНИК т1 пригруз ^ X'

излучающая плита

О О £ О I о

,1 г И'ц/тц» И ••ч|1. . о М О О

!14|г^»"X.......с

грунт

Т1Н

Инерциальная у система

Рис.7. Конструктивная схема сейсмического вибратора.

Принцип его работы заключается в создании колебаний плотно' прижатой к грунту излучающей плиты, выполняющей функции акустической антенны Ее колебания происходят в результате приложения изменяемых по направлению механических силовых импульсов между индуктором и жестко связанными с ним частями и якорем, жестко соединенным с излучающей плитой. При этом обеспечение безотрывной от грунта работы излучающей плиты достигается установкой на нее пригруза на упругих элементах.

На основе метода электромеханических аналогий разработана математическая модель этой системы - система нелинейных дифференциальных уравнений (4), включающая параметры элементов механической цепи: упругости (£,), вязкого трения (ц), массы (т) и соотношения для электромагнитной силы Рк [12]

ш Ш) 4 ш т2

(-(ц3 +ю-з>з +Ц1-зу1 -Ру +Чс(УО); (4)

ш Шз

С^Ь 1 . <%-3 1 , . <%-3 1

Л

1 , . <%-3 §1-3 А §2-3

где РК(1,Х) - зависимость электромагнитной силы магнитной системы от параметров состояния электрической и механической систем для верхней и нижней обмоток

Исследование электромеханического энергопреобразования ММП проведено для случая гармонических колебаний в двухмассовой

1

О

0,2

0,4

0,6

0,

Г 1

Рис.8 Энергетические диаграммы ММП с линейной зависимостью магнитной проводимости от перемещения.

механической системе. Анализ проводился по энергетическим диаграммам ММП (рис 8) с линейной зависимостью магнитной проводимости обмоток от перемещения О(х)--Оо±кх. Установлено, что относительное изменение магнитной проводимости при амплитудном перемещении якоря - а существенно влияет на электромеханическое энергопреобразование [7] Показано, что теоретический предел энергии, преобразуемой в механическую (область А), наблюдается при а=1 Он составляет 0,125 от максимальной магнитной энергии, накопленной в магнитной системе одной из обмоток.

Найдена временная зависимость питающих токов 1!, 12 в обмотках ММП для получения гармонических колебаний:

где Рт- амплитуда силы, число витков обмотки, а - угловая частота колебаний, к- коэффициент.

По схемам замещения механической части вибратора с помощью символического метода расчета электрических схем проанализированы амплитудо-частотные характеристики (АЧХ) сил, энергий и мощностей в элементах механической системы вибратора при заданной АЧХ силы действующей на излучающую плиту [11]. Выведено, что в общем случае частотные характеристики для ММП, в отличие от характеристик механического упругого элемента, зависят от добротности но на частотах в два и более раз превышающих резонансную частоту на механических упругих элементах характеристики для ММП практически не зависят от р. На основе соотношений, полученных из анализа энергетических диаграмм, разработана методика расчета ММП с линейной зависимостью индуктивностей обмоток от перемещения при гармоническом воздействии.

В четвертой главе изложены основные результаты экспериментальных исследований. В ней приводится описание системы питания макета электромагнитного вибратора с использованием современных силовых электронных компонентов - модулей с ЮВТ транзисторами и быстродействующими диодами. Рассмотрен алгоритм управления силовой схемой для формирования импульсов тока в обмотках ММП, позволяющий осуществлять управление режимами работы вибратора (изменять рабочую частоту, амплитуду колебаний) [13].

Для экспериментальной проверки динамической модели (4) разработаны методики экспериментов по определению силовых передаточных характеристик магнитных систем ММП. С использованием экспериментальных данных получены аппроксимационные соотношения этих характеристик:

РН(1,Х) = (116,7 - 89800 • X) • Л - (50,2 + 14800 ■ X) ■ I - 0,50 ■ I2 Рв(1, X) = (193,7 - 17100 • X) • VI + (40,6 - 2510 ■ X) • I - 0,47 • I2, (6)

0,прис^ е[л(2п-1);2тш],где п-целое. 0, при ссй € [2яп; п(2п +1)];

(5)

где I - ток в обмотке, А; X - относительное смещение якоря и индуктора, м.

В>—,

Рго-и13 I—

|Рк|13р-ГЮГГА

Ргрт?

—

егот9

(и[5И™13*(и[3 и[11)ч.[2])/т1

ЕКЕ

12 ро»;

\ —^Наш] СйэГ а «01

-ИКЗ

г1

11 каИЭ 1 №3 1 - к»123_1^ ОаЬЭ

-ЩхЭ

Зо»17

Ч1НЭ

ш-

&

ут

1,1

Рис.9. Расчетная схема динамической модели вибратора с ММП в программном пакете 5ши1тк/МАТЬАВ6.5.

С помощью полученных характеристик и расчетной схемы (рис.9) для решения уравнений динамики вибратора (3) программной среде Май,аЬ 6.5 сделан расчет относительного перемещения якоря и индуктора X. Параметры моделирования были определены прямыми и косвенными методами измерений с макета вибратора: ш;=74кг; тз=32кг; ц.|.3=2700кг/с; ^1-3=7.7 10"7м/Н; Ь=0,14Гн; 11=3,Юм; Е=800В. Расчет производился для двух случаев работы вибратора.

Сравнение полученных данных с экспериментальными изображено на рис.10. Расхождение между экспериментальными и расчетными данными относительного перемещения X составило не более 10%, что позволило сделать вывод об адекватности математической модели.

В работе было также проведено экспериментальное определение АЧХ силы Рт, действующей на излучающую плиту при различных амплитудах возбуждающего тока 1т (рис.11). Анализ этих характеристик показал, что существует область, ограниченная АЧХ при максимальной амплитуде тока, формируемой системой питания, в которой соответствующим

изменением тока можно получить заданную АЧХ силового воздействия на излучающую плиту.

Внешний вид макета исследуемого электромагнитного вибратора изображен на рис.12 [9,14]

0,6-, 6 х,мч) (,а

0,3- 3

-0,3- -3

-0^ -6 а)

Л Хр ! л

\ \ ( А \ 1} А \ у /' Л

\ X/ \ \ \ /

VI V 1

0,2-1 X мм

0,1-

0-^0 -0,1-1 -3

и

0,35 0,36 0,37 0,38 1,с 0,40

-0,2-б)

1 ( и

\

Л >

нА

0,35 0,36 0,37 0,38 г.с 0,40

Рис.10. Относительные расчетные (X,) и экспериментальные (Хр) перемещения якорных и индукторных частей в режиме КЗ (а) и XX (б) нагрузки.

линии - теоретические данные точки - экспериментальные данные

Рис. 11 .Семейство АЧХ силы действия Рис. 12.Фотография механический

Рт на излучающую плиту в режиме XX части макета вибратора (в сборе с

при различных амплитудных пригрузом). значениях тока обмоток 1т.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен анализ энергоемкости магнитной пружины (МП), необходимой для поддержания работы двухмассовой колебательной системы в резонансном режиме при изменении нагрузки и частоты колебаний. Получены энергетические и силовые характеристики МП, позволившие рассмотреть режимы работы и разработать методику ее проектирования.

2. Показано, что характеристики МП сильно зависят от относительной индуктивности а дросселя Функциональная зависимость механической энергии, накапливаемой в МП, от а монотонно возрастающая, и при а—*ю, что соответствует режиму с постоянством тока, асимптотически стремится к максимальной энергии в магнитном поле магнито-кинетического преобразователя (МКП).

3. Разработана конструкция МП с линеаризованной зависимостью механической силы от перемещения Р(х) и определены условия ее линеаризации. При этом зависимость между относительными индуктивностями МКП основной - ои и дополнительной - а2 МП, входящих в состав линеаризованной МП, при условии а{>2 выражается: а2= аг 1.

4. Анализ энергетических диаграмм модернизированной магнитной пружины (ММП) с линейной зависимостью индуктивности от перемещения при гармонических колебаниях в системе вибратора позволил выявить особенности энергопреобразования при изменении относительной магнитной проводимости а Предел амплитудного значения энергии ММП Ажх. преобразованной в механическую, составляет одну восьмую от максимальной магнитной энергии, запасаемой в магнитной системе обмотки. Установлено, что Амсх пропорционально относительному изменению магнитной проводимости а при амплитудном перемещении подвижных частей ММП.

5. Разработана математическая модель перестраиваемого по частоте электромагнитного вибратора с ММП для сейсмических исследований, ее адекватность была подтверждена экспериментальными данными на макете вибратора.

6. Результаты теоретического исследования были использованы при разработке экспериментального образца электромагнитного вибратора для сейсморазведки, обеспечивающего получение колебаний с изменяющейся резонансной частотой от 20 до 60 Гц и амплитудой силы до 1500Н. В ходе выполнения работ было получено два патента РФ на устройства.

7. Несмотря на направленность практической реализации данной работы в сейсморазведочной области, ее положения могут быть использованы для проектирования и разработки вибраторов в других областях техники.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ивашин. В.В. Энергетические характеристики "магнитной" пружины резонансного вибратора / В.В. Ивашин, В.А. Медведев. М.В. Позднов // Наука, техника, образование города Тольятти и Волжского региона: межвузовкий сбор. науч. тр. - Тольятти, 1999. - 4.2. - С. 17 - 25.

2. Позднов, М.В. Магнитная пружина как элемент резонансного вибратора / М.В.Позднов; Тольят. политехи, ин-т,- Тольятти, 1999. - 19 е.: ил. - Библиогр. 3 назв. рус. - Деп. в Информэлектро 26.07.99, №1 - эт99; опубл. в реферат, журн. ВИНИТИ, серия электротехника, 2000 г., №5.

3. Пат. 2177840 Российская Федерация, МКИ7 В 06 В 1/04. Резонансный вибратор / Ивашин В.В., Медведев В.А., Позднов М.В.; заяв. 10.12.99; опубл. 10.01.02, Бюл. № 1.

4. Бар, В.И. Математическая модель электромагнитного вибратора с магнитной пружиной / В.И. Бар, В.А. Медведев, М.В Позднов // Наука, техника, образование города Тольятти и Волжского регаона: межвузовкий сбор. науч. тр. - Тольятти, 2000. - Ч 2.-С.271 - 276

5. Позднов, М.В. "Магнитная пружина элемент перестраиваемых по частоте резонансных колебательных систем / М.В. Позднов // Вестник молодых ученых: серия технические науки,- СПб: издательство СПбГТУ, 2000. - №7. - С.38-45.

6. Ивашин, В.В. Временны е характеристики работы магнитной пружины /В.В. Ивашин, М.В. Позднов // Наука, техника, образование города Тольятти и Волжского региона : межвузовкий сбор. науч. тр. -Тольятти, 2001. - 4.2. - С.378 - 383.

7. Ивашин, В.В. К вопросу об энергопреобразовании в электромагнитном вибраторе / В.В. Ивашин, М.В. Позднов /' Прогрессивные техпроцессы в машиностроении- труды всероссийской конф. с междунар. участием. - Тольятти: ТГУ, 2002. - С. 120 - 125.

8. Ивашин, В.В. К вопросу создания электромагнитных вибраторов с управляемой резонансной частотой колебаний / ВВ. Ивашин, М.В. Позднов // Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы: вестник УГТУ №5(25).- Екатеринбург, 2003. - 4.2. - С. 145 - 149.

9 Ивашин, В.В. Электромагнитный вибратор с управляемой частотой колебаний / В.В. Ивашин, М.В. Позднов, A.B. Прядилов // Наука -производству. - М., 2004. - № 4(72). - С.46 - 47.

10. Позднов, М.В. Определение силовой передаточной характеристики привода электромагнитного вибратора / М.В. Позднов, A.B. Прядилов // Наука - производству. - М., 2004. - №4(72).- С.48 - 49.

11. Позднов, М.В. Характеристики резонансной вибрационной системы / М.В. Позднов, А.В Прядилов // Автотракторное электрооборудование. -М.,2004.-№6.-С.15- 17.

12. Позднов, M.B. Математическая модель электромагнитного вибратора / М.В. Позднов, A.B. Прядилов // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: труды первой Всероссийской научно-технической конференции, Тольятти: ТГУ, 2004. - 4.2. - С. 85 - 89.

13. Позднов, М.В. Способ формирования однополярных импульсов тока в индуктивной нагрузке и его математическое моделирование / М.В. Позднов, A.B. Прядилов // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: труды первой Всероссийской научно-технической конференции, Тольятти: ТГУ, 2004. - Ч.2.- С. 127 - 130.

14. Пат. 2253136 Российская Федерация, МКИ7 G 01 V 1/02. Наземный электромагнитный вибрационный сейсмоисточник / Ивашин В.В., Позднов М.В., Прядилов A.B.; заяв. 25.02.04; опубл. 27.05.05, Бюл. № 15.

Личный вклад автора. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежит: новые конструктивные решения [3], математическая модель, программная реализация, моделирование и его результаты [4], расчетные части [1,6,7,11], глава, посвященная моделированию работы МП [8], постановочная часть [8,9], постановочная и методическая часть [10,12,13], формулировки частей, поиск аналогов [14]

Разрешено к печати диссертационным советом Д 212.217. Протокол №4 от 20.04.2005г

Подписано к печати 05.05.05 Формат 60x84/16 Печать оперативная. Усл.п.л. 1,1. Уч.-изд.л. 1

Тираж 100 экз. Тольяттинский государственный университет Тольятти, Белорусская, 14.

« -89 46

РНБ Русский фонд

2006-4 4372

Введение.

Глава 1. Обзор вибрационных устройств с изменяемой частотой.

1.1. Классификация вибрационных устройств.

1.2. Обзор методов регулирования собственной частоты колебаний вибрационных систем.

Выводы.

Глава 2. Магнитная пружина - электромагнитное устройство для обеспечения резонансного режима работы колебательных механических систем.

2.1. Конструкция, принцип действия и магнитная схема замещения.

2.2. Основные электромеханические соотношения.

2.3. Линеаризация силовых характеристик.

2.4. Энергоемкость МП, необходимая для поддержания резонансного режима колебательной системы.

2.5. Схемы питания.

2.6. Методика расчета.

2.7. Методы улучшения характеристик МП и их анализ.

Выводы.

Глава 3. Модернизированная магнитная пружина в резонансном электромагнитном вибраторе для сейсмических исследований.

3.1. Математическая модель вибратора с модернизированной магнитной пружиной.

3.2. Частотные характеристики колебательной системы вибратора.

3.3. Особенности энергопреобразования ММП в составе колебательной системы вибратора в режиме гармонических колебаний.

3.4. Упрощенный расчет динамики колебаний вибратора и выбор его основных механических параметров.

3.5. Методика расчета конструктивных и электрических параметров ММП с линейной зависимостью индуктивности от перемещения.

Глава 4. Макетные исследования вибратора с ММП.

4.1. Система питания электромагнитного вибратора.

4.2. Экспериментальное определение силовой передаточной характеристики.

4.3. Амплитудо-частотные характеристики вибратора.

4.4. Моделирование динамики работы вибратора и сравнение ее с экспериментальными данными.

Выводы.

Актуальность темы. Вибротехнологии нашли широкое применение в промышленности и сельском хозяйстве, поскольку позволяют в значительной мере интенсифицировать технологические процессы.

Существует многочисленные вибротехнологии и эффекты, связанные с вибровоздействием, например, виброперемешивание и вибропросеивание сыпучих материалов, вибродробление и вибротранспортирование, диспергирование, виброочистка поверхностей и полостей сложной формы, вибролитье, вибродегазация жидкостей, виброуплотнение, например, бетонных смесей и т.д. [1,2,3], причем некоторые из них могут быть объединены в одном технологическом цикле, что позволяет повысить эффективность производственного процесса по сравнению с обычными безвибрационными.

Эффективность вибротехнологий в значительной мере определяется техническими характеристиками вибрационных машин (вибраторов), чем и объясняется их непрерывное совершенствование. Повышение технических характеристик виброприводов достигается как за счет разработок новых конструктивных решений, так и за счет применения современных систем управления с широким использованием электроники.

Мехатронные машины сочетают в едином узле элементы механики, электротехники и электронных систем управления, что позволяет добиться повышения энергетических и динамических характеристик этих машин, что способствует расширению возможностей применения в технике.

Решением Правительственной комиссии по научно-технической политике от 28 мая 1996 г. по вопросу "О приоритетных направлениях развития науки и техники и критических технологиях федерального уровня" мехатронные системы отнесены к критическим технологиям двадцать первого века.

На современном этапе развития техники имеется большое многообразие типов преобразователей, отличающихся как по принципу преобразования того или иного вида энергии в энергию механических колебаний, так и по их параметрам (частоте, амплитуде, форме). Поэтому для конкретных технологий предпочтительнее использование того или иного типа вибраторов.

Сдерживанием в применении вибротехнологий до недавнего времени было то, что при их перспективности вопросам проектирования вибраторов уделяется недостаточное внимание. Плохо спроектированная машина может быть ненадежной в эксплуатации и сама по себе быть источником звуко- и вибро- загрязнения, что негативно влияет на уровень производства и в конечном счете на стоимость продукции. Также на ограничения в использовании вибротехнологий влияет сложность в управлении вибраторами в технологическом цикле. Например, для вибраторов, использующих в качестве первичной энергии электрическую, до недавнего времени (до начала девяностых прошлого века), таким фактором было отсутствие надежной силовой и микроэлектронной базы. Поэтому зачастую электротехнологические установки работали в фиксированных или слаборегулируемых режимах, не позволяющих максимально использовать возможности вибромашины [4-7].

Одними из получивших наиболее широкое применение в промышленности стали виброустановки, в которых создаваемая гармоническая сила, обеспечивающая технологический процесс, формируется за счет потребления электрической энергии. К таким виброустановкам можно отнести установки с использованием вибраторов электромагнитного, электродинамического дебалансного и электрогидравлического типов для создания колебаний с частотой в пределах десятков и сотен герц. Наиболее подходящими из них по ряду параметров для общепромышленного и специального применения являются электромагнитные вибраторы.

В представляемой работе приводятся результаты научных исследований, направленных на совершенствование резонансных систем в вибраторах с электромагнитным возбуждением. Колебательные системы таких вибраторов обычно выполняются двухмассовыми. Взаимные колебания происходят благодаря периодическому преобразованию кинетических энергий масс в потенциальную энергию механического упругого элемента, соединяющего массы, и наоборот.

Работа вибратора в близком к резонансному режиму работы позволяет наиболее эффективно осуществлять преобразование потребляемой из сети электрической энергии в энергию механических колебаний в нагрузке.

Вопросам теории работы электромагнитных вибраторов и разработки виброустройств различного применения посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых И.И Быховского, И.Ф.Гончаревича, Э.Э.Лавендела, М.В. Хвингии, К.Ш. Ходжаева, А.-Ч.В. Шукялиса [8,9,2,1014,15,16].

Существенным недостатком, ограничивающим повышение технико-экономических показателей электромагнитных вибраторов и возможности применения для общепромышленных и специальных вибротехнологий, является сложность обеспечения резонансного режима работы при изменяющейся нагрузке, влияющей на резонансную частоту колебательной системы, а также невозможность, в случае необходимости, изменять ее по наперед заданному закону в необходимых пределах.

В связи с этим перспективным представляется использование в колебательных системах вибраторов электрически регулируемого упругого элемента — магнитной пружины (МП), являющейся электромеханической системой, содержащей специальный магнитокинетический преобразователь (МКП) электромагнитного типа и позволяющей электрически регулировать жесткость упругого элемента и резонансную частоту колебательной системы.

Можно выделить два, представляющих практический интерес, случая использования МП. Первый случай состоит в применении МП как в отдельно работающем вибраторе, так и группе вибраторов, которые должны обеспечивать синхронное воздействие на нагрузку при постоянной частоте возбуждающей силы, например, при транспортировке сыпучих веществ по трубам с использованием вибропривода, питающегося от промышленной электрической сети.

Второй, более общий, случай, состоит в применении МП в вибраторе, от которого требуется создание колебаний с программируемой по определенному закону частотой, например, в установках для сейсмического исследования земной коры с целью поиска нефтегазоносных пластов, а так же в других специальных технологиях.

В данной работе уделено внимание решению ряда вопросов, связанных с созданием колебательных механических системах с диапазоном частот от десятков до сотен герц для промышленного и специального назначения с использованием МП. Рассмотрены происходящие в ней физические процессы, получены аналитические соотношения, необходимые для выбора ее электромагнитных параметров, проанализированы нелинейные свойства и возможные конструктивные решения, а также техническая возможность совмещения функций МП с электромагнитным возбудителем резонансной системы вибратора в модернизированную магнитную пружину (ММП). Приводится конструктивное решение макета электромагнитного вибратора с ММП сейсмического назначения на усилие 1500Н, на котором был получен и исследован резонансный режим работы с изменением частоты колебаний в диапазоне 20 - 60 Гц.

Целью работы является повышение энергетической эффективности работы колебательных систем за счет обеспечения резонансного режима работы путем применения в них магнитной пружины и особых режимов ее возбуждения. Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

• проведен анализ энергии добавочного упругого элемента (МП), необходимой для поддержания резонансного режима в двухмассовой колебательной системе;

• рассмотрены режимы работы МП и разработана методика ее проектирования;

• проанализированы оригинальные конструктивные решения МП с линеаризованной зависимостью ее силы от перемещения и определены условия линеаризации;

• проанализированы частотные характеристики элементов колебательной системы с модернизированной магнитной пружиной (ММП) при заданной амплитудо-частотной зависимости силы действия на излучающую плиту;

• для ММП с линейной зависимостью магнитной проводимости от перемещения рассмотрены вопросы энергопреобразования и разработана методика ее проектирования;

• разработана динамическая математическая модель сейсмического электромагнитного вибратора с ММП.

Методы исследования. Теоретические исследования основных закономерностей энергопреобразования и силовых характеристик МП были проведены с использованием методов магнитных цепей. Динамические характеристики колебательной системы были получены на основе метода электромеханических аналогий, методов расчета электрических цепей с сосредоточенными параметрами и применения численных методов с применением ЭВМ. Основные теоретические результаты работы подтверждены экспериментальными исследованиями, выполненными на опытной модели сейсмического электромагнитного резонансного вибратора.

Основными научными результатами, полученными впервые и выносимыми на защиту являются:

• аналитические соотношения для МП в режиме постоянства потокосцепления, позволяющие связать между собой ее основные показатели (электрические, энергетические, силовые и конструкционные);

• методика расчета, позволяющая определить основные конструктивные параметры МП, необходимой для поддержания резонансного режима вибратора;

• условия линеаризации зависимости силы от перемещения для МП;

• динамическая математическая модель сейсмического электромагнитного двухобмоточного вибратора с ММП, адекватность которой показана экспериментальными данными.

Практическая ценность:

• предложены новые конструкции МП с линеаризованной зависимостью силы от перемещения, предназначенные для применения в специальных механических системах;

• впервые разработана и изготовлена перспективная конструкция электромагнитного резонансного вибратора для сейсморазведки с регулируемой частотой колебаний.

В связи с этим потенциальный экономический эффект от использования результатов работы в области сейсморазведки обусловлен заменой электрогидравлических вибраторов на электромагнитные с ММП, т.е. на более дешевые перестраиваемые по частоте электромагнитные вибраторы. Применение МП в общепромышленных технологиях позволит увеличить эффективность вибропреобразования за счет организации энергетически эффективных резонансных режимов возбуждения вибраций.

Реализация результатов работы. Основные теоретические и экспериментальные результаты диссертационного исследования были получены в Тольяттинском государственном университете в ходе выполнения госбюджетной НИР (№ гос. регистр. 01.9.70006824), а также хоздоговорной НИР(ОКР) №06204, результатом которой явилось создание опытного макетного образца сейсмического электромагнитного вибратора, прошедшего лабораторные испытания и внедренного в ООО "СОЛДИГЕН-Технологии" (г.Москва) при участии Департамента научного развития ОАО "Тюменнефтегеофизика". Результаты были также внедрены в учебный процесс Тольяттинского государственного университета на кафедре "Промышленная электроника", что подтверждено соответствующими актами.

Теоретические положения, полученные в диссертационном исследовании, нашли применение в учебном процессе ТГУ по специальности 200400 "Промышленная электроника".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции "Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы" (г.Екатеринбург, УПИ, 2003г.), Всероссийской конференции с международным участием "Прогрессивные техпроцессы в машиностроении" (г.Тольятти, ТГУ, 2002 г.), Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии" (г.Тольятти, 2004г.), научно-технических семинарах кафедры "Промышленная электроника" Тольяттинского государственного университета 1999 - 2004г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 14 печатных работ из них два патента РФ на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 137 страницах и содержащих 77

Основные результаты, полученные в ходе теоретических и экспериментальных исследований, направленные на совершенствование и исследование механических колебательных -систем вибратора с МП, представлены в следующем виде:

1. Для поддержания резонансного режима в двухмассовой колебательной системе установлена зависимость необходимой относительной энергии магнитной пружины от соотношения масс вибратора ш*, рабочего изменения массы нагрузки у и относительной амплитудо-частотной зависимости силы на нагрузке. Рассмотрены энергетические и силовые характеристики, позволившие проанализировать режимы работы магнитной пружины и разработать методику проектирования ее основных конструктивных параметров при работе в составе механических колебательных систем.

2. Показано, что характеристики МП существенно зависят от относительной индуктивности а дросселя. Функциональная зависимость механической энергии МП от а монотонно возрастающая и при а—>оо, что соответствует режиму с постоянством тока, она асимптотически стремится к значению максимальной энергии в магнитном поле МКП.

3. Разработана конструкция МП с линеаризованной зависимостью механической силы от перемещения Р(х) и определены условия ее линеаризации. При этом зависимость между относительными индуктивностями МКП основной - а] и дополнительной - ct2 МП, входящих в состав линеаризованной МП, при условии а\>2 выражается: аг= аг1.

4. Проанализированы энергетические диаграммы модернизированной магнитной пружины (ММП) с линейной зависимостью индуктивности от перемещения,.

5. Анализ энергетических диаграмм модернизированной магнитной пружины (ММП) с линейной зависимостью индуктивности от перемещения при гармонических колебаниях в системе вибратора позволил выявить особенности энергопреобразования при изменении относительной магнитной проводимости а. Предел амплитудного значения энергии ММП Амех, преобразованной в механическую, составляет одну восьмую от максимальной магнитной энергии, запасаемой в магнитной системе обмотки. Установлено, что Амех пропорционально относительному изменению магнитной проводимости а при амплитудном перемещении подвижных частей ММП. Найдена временная зависимость управляющего тока в обмотках возбуждения для получения гармонических колебаний в механической системе. Полученные выражения были положены в основу методики расчета ММП.

6. Разработана математическая модель перестраиваемого по частоте двухобмоточного электромагнитного вибратора с ММП для сейсмических исследований, ее адекватность была подтверждена экспериментальными данными на макете вибратора.

7. Результаты теоретического исследования были использованы при разработке экспериментального образца электромагнитного вибратора для сейсморазведки, обеспечивающего получение колебаний с изменяющейся резонансной частотой от 20 до 60 Гц и амплитудой силы до 1500Н. В ходе выполнения работ был получен патент РФ на устройство и положительное решение о выдаче патента РФ на устройство. По результатам исследований в ТГУ НИЛ-6 инициировано проведение хоздоговорных тем (№06305 "Совершенствование электромагнитных сейсмоисточников и их систем питания") по проектированию более мощных (на амплитудные силы до ЮОкН) электромагнитных вибраторов для сейсмических исследований, что подтверждает значимость выполненных работ.

8. Несмотря на направленность практической реализации данной работы по применению в сейсморазведочной области, ее положения могут быть использованы для проектирования и разработки вибраторов в других областях техники.

Заключение

Электромагнитные вибраторы имеют новые перспективы применения в промышленности и специальных областях техники, поскольку сочетают в своих конструкциях техническую простоту, надежность и широкую возможность в управлении благодаря быстрому развитию электрической элементной базы.

Качественно улучшить характеристики колебательной системы вибратора позволяет применение в качестве упругого элемента электромагнитного устройства - магнитной пружины (МП), которая может осуществлять оперативную и контролируемую регулировку собственной частоты колебательной системы, тем самым, обеспечивая настройку вибратора на резонансный энергетически выгодный режим.

1. Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов: справочник / под ред. д-ра техн. наук В.А. Баумана М.: Машиностроение, 1970. - 548 с.

2. Вибрации в технике: справочник. В 6 т. Т.4. Вибрационные процессы и машины / под ред. Э.Э.Лавенделла. М.: Машиностроение, 1981. - 510 с.

3. Малкин, Д.Д. Теория и проектирование вибропитателей и вибротранспортеров / Д.Д.Малкин. М.: ЦБТИ Мосгорсовнархоза, 1959.

4. Малкин, Д.Д. Электромеханические процессы в электромагнитном вибраторе с реостатом / Д.Д.Малкин // Вибрационная техника: сбор.науч.тр. МДНТП им. Ф.Э.Дзержинского М., 1962. - №2.

5. Зарецкий, Л.Б. Электромеханические процессы в однотактном электромагнитном вибраторе с выпрямителем / Л.Б. Зарецкий // Исследование вибрационных машин: сбор. науч. тр. НИИИнфстройдоркоммунмаш М., 1965.

6. Хвингия, М.В. Низкочастотные электровибрационные машины / М.В.Хвингия // Серия вибрационная техника под ред. Рагульскиса К.М. Л.: Машиностроение, 1989. - Вып 14.

7. Хвингия, М.В. Динамика и прочность вибрационных машин с электромагнитным возбуждением • / Хвингия М.В. М.: Машиностроение, 1980.- 144 с.

8. Хвингия, М.В. Электромагнитные вибраторы с регулируемой собственной частотой / М.В. Хвингия, Б.И. Ниношвили. Тбилиси: Менцниереба, 1971. - 223 с.

9. Быховский, И.И, Упругие элементы вибромашин / И.И. Быховский. -М.: Машиностроение, 1971. 82 с.

10. Ю.Шукялис, А.-Ч.В. Электромагнитные генераторы механических колебаний / А-Ч.В. Шукялис. Л.: Машиностроение, 1985.- 176 с.

11. Гончаревич, И.Ф. Электровибрационная транспортная техника / И.Ф. Гончаревич, Л.П. Стрельников. М.: Гостехиздат , 1959. - 261с.

12. Ходжаев, К.Ш. Синтез электромагнитов, предназначенных для возбуждения вибраций / К.Ш. Ходжаев // Электричество. 1975,- №6.-С.53 -68.

13. Лавендел, Э.Э. Синтез оптимальных вибромашин / Лавендел Э.Э. -Рига: Зинатне, 1970. 252 с.

14. Хвингия, М.В. Паразитные пространственные колебания упругой системы пружины-массы в вибромеханизмах / М.В. Хвингия, Р.И. Парцхаладзе // Труды вузов Лит. ССР, "Вибротехника". 1973. -№3(20). - С.61 - 69.

15. Гончаревич, И.Ф. Вибрационные машины в строительстве / И.Ф. Гончаревич, П.А. Сергеев. М.:Машгиз, 1963. - 312 с.

16. Гончаревич, И.Ф. Динамика вибрационного транспортирования / И.Ф. Гончаревич. -М: Наука, 1973. 244 с.

17. Баранов, В.Н. Электрогидравлические и гидравлические вибрационные механизмы / В.Н. Баранов, Ю.Е. Захаров. М.: Машиностроение, 1966. - 243 с.

18. Бауман, В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве / В.А. Бауман, И.И. Быховский М.: Высшая школа, 1977. - 255 с.

19. Варсанофьев, В.Д. Гидравлические вибраторы / В.Д. Варсанофьев, О.В.Кузнецов Л.:Машиностроение /Ленинградское отделение/, 1979. -144 с.

20. Ельников, И.Н. Применение пневматических источников при глубинном сейсмическом зондировании на море / И.Н. Ельников, Ю.П. Непрочное // Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М.: Наука, 1977.-С. 185 - 196.

21. Квартальнов, Б.В. Электропривод с бесконтактной системой регулирования частоты по заданному закону / Б.В. Квартальнов, В.В. Алексеев, А.Н. Щербина // Сборник Автоматизированный электропривод, изд. МДНТП, 1972.

22. Теория и практика наземной сейсморазведки/ под ред. М.Б. Шнеерсона.- М.: ОАО "Издательство "Недра ", 1998.-527с.

23. Бутырин, Н.Г. К вопросу о применении электрогидравлических вибраторов для сейсмических исследований / Н.Г. Бутырин, В.Н. Рыбаков // Вопросы возбуждения сейсмических волн вибрационным источником.- Новосибирск: СО АН СССР,-1976 . С. 95 - 104.

24. Галицков, С.Я. Автоматическое управление амплитудой ичастотой колебаний виброуплотнения бетонной смеси / С.Я. Галицков, К.С. Галицков // Тр.2и международ, науч. техн. конф. "Интерстроймех -2002". - Могилев:МГТУ, 2002 . - С.324 - 325.

25. Тимофеев, В.Ф. Современные гидравлические вибрационные установки / В.Ф. Тимофеев, Г.И. Шварцман // Стандарты и качество.-1966. №1. - С.68-72.

26. Тимофеев, В.Ф. Современные гидравлические вибрационные установки / В.Ф. Тимофеев, Г.И. Шварцман // Стандарты и качество,-1966. №2. - С.61-68.

27. Установки для возбуждения упругих колебаний в наземной сейсморазведке/М.Б. Шнеерсон и др.- Обзор. М.: ВИЭМС, 1985.

28. Кастанов, А.С. Разработки Армавирского специального конструкторского бюро испытательных машин / А.С. Кастанов // Приборы и системы разведочной геофизики. 2003. - №1(03). - С.ЗЗ.

29. Невзрывные технологии производства исследований МОГТ на нефть и газ в Саратовской губернии // Приборы и системы разведочной геофизики. 2003. - №01(03). -С.34-35.

30. Пат. 4639905 США, G01V 1/04, G01V1/00. Двухмодульный вибратор / Goodloe Kent J.; заявл. 03.12.84; опубл. 27.07.87.

31. Пат. 4632215 США, кл. G01V 1/047, G01Vi/133. Двухмодульный гидравлический вибратор / Farris Richard С.; заявл. 20.04.84; опубл. 30.12.86.

32. Пат. 2023275 РФ, МКИ5 G01V1/155. Гидравлический источник сейсмических волн / Андреев В.Н.; Карпов В.Д.; Кошелев Н.В.; Сивков Н.Р.; Яковлев Н.М.; заявл. 30.04.91; опубл. 15.11.94.

33. Пат. 21 18806 РФ, МКИ6 G01M7/06. Вибростенд / Бабенко Г.В., Бабешко В.А., Мухин А.С.; заявл. 24.07.96; опубл. 10.09.98.

34. Пат. 2062661 РФ, МКИ6 G01M7/06. Электродинамический вибратор / Бузулуков А.Н.; заявл. 08.06.96; опубл. 27.06.96.

35. Пат. 2046029 РФ, МКИ5 В06В1/04. Электродинамический вибратор / Сидоров Э.А.; заявл. 16.04.92; опубл. 20.10.95.

36. Малахов, А.П. Высокочастотные электродинамические вибросейсмоисточники / А.П. Малахов // Электротехника. 2003. -№09. - С. 58-60.

37. Угаров, Г.Г. Импульсные линейные электромагнитные двигатели с повышенными силовыми и энергетическими показателями: дис. . докт. техн. наук.05.09.01./ Угаров, Геннадий Григорьевич.-Новосибирск, 1992. 492 с.

38. Ходжаев, К.Ш. Динамика вибрационных устройств с однозазорными электромагнитными вибраторами / К.Ш. Ходжаев. М.: Изд-во АН СССР, 1966. - №3. - С.60-67.

39. Ходжаев, К.Ш. Динамика электровибрационных устройств с двухзазорными вибраторами / К.Ш. Ходжаев // Механика твердого тела, 1966.-№1.-С.27-34.

40. Воронин, П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение/ П.А. Воронин. М.:Издательский дом "Додека-ХХГ, 2001.-384 с.

41. Смердов, В. Силовые модули на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором / В. Смердов, А. Образцов // Электронные компоненты. 2005 . - №1.

42. Шагинян, А.С. Об эффективности электрогидравлических вибрационных источников сейсмических сигналов: сб. докл./ А.С. Шагинян, В.В. Циммерман, B.C. Гинзбург. Республиканская конференция, посвященная 60-летию Армении.- Ленинакан, 1980.

43. Шагинян, А.С. Развитие конструкций источников сейсмических сигналов и методов их исследования / А.С. Шагинян // сб. науч. тр. Гомельского специального конструкторско-технологического бюро сейсмической техники, ВНИИОЭНГ. М.,1986. - С.4 - 15.

44. Крюков, Б.И. Динамика вибрационных машин резонансного типа / Б.И. Крюков. Киев: Наукова думка, 1967. - 210 с.

45. Макаров, А.И. Методика расчета торсионной упругой системы резонансных вибрационных машин / А.И. Макаров // Обогащение руд. 1962. - №5.- С.45-49.

46. Симкин, С.А. Исследование динамики и особенностей проектирования автоколебательного вибратора с индукционно-динамическим двигателем для вибрационной сейсморазведки: дис. . канд.техн.наук: 05.09.03./ Симкин Семен Аронович. Тольятти, 1981. -260 с.

47. Ивашин, В.В. Энергетика электромагнитного резонансного вибратора в автоколебательном режиме / В.В. Ивашин, С.А. Симкин // Геология и геофизика. 1978. - №10. - С. 124.

48. Магнитная пружина как элемент резонансного вибратора / М.В. Позднов; Тольят. политехи, ин-т. Тольятти, 1999. - 19с.: ил.-Библиогр. 3 назв. рус.- Деп. В Информэлектро 26.07.99, №1- эт99; опубл. в реферат, журн. ВИНИТИ, серия электротехника,2000.- №5.

49. Позднов, М.В. Определение силовой передаточной характеристики привода электромагнитного вибратора / М.В. Позднов, А.В. Прядилов // Наука производству. - 2004. - №4(72). - С.48-49.

50. Позднов, М.В. Характеристики резонансной вибрационной системы / М.В. Позднов, А.В. Прядилов // Автотракторное электрооборудование. -2004.-№6.-С. 15-17.

51. Позднов, М.В. Математическая модель электромагнитного вибратора / М.В. Позднов, А.В. Прядилов // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электро-технологий: Труды первой

52. Всероссийской научно-технической конференции, Тольятти: ТолГУ,2004.- Ч.2.-С. 85 89.

53. Гусаков, В.И. Характеристики электромеханических преобразователей с магнитной пружиной / В.И. Гусаков // Труды МАИ, вып. 134. -М.Юборонгиз, 1961 . С. 107 - 120.

54. Григорьев, В.Е. Статические характеристики преобразователей с магнитной пружиной / В.Е. Григорьев, Е.М. Решетников, Ю.А. Саблин // Электротехника и энергетика. 1977. - №4, реж.4И-293-77.

55. Саблин, Ю.А. Расчет проводимости и ее производной в электромеханических преобразователях / Ю.А. Саблин // Электромеханика: известия вузов. №6. - 1971. - С.589 - 592.

56. Ивашин, В.В. К вопросу об энергопреобразовании в электромагнитном вибраторе / В.В. Ивашин, М.В. Позднов // Прогрессивные техпроцессы в машиностроении: труды всероссийской конф. с междунар. участием. Тольятти: ТГУ, 2002. - С. 120-125.

57. Ивашин, В.В. Электромагнитный вибратор с управляемой частотой колебаний / В.В. Ивашин, М.В. Позднов, А.В. Прядилов // Наука -производству. 2004. - №4(72). - С.46-47.

58. Пат. 1066469 СССР, Н 02 К 33/00, Н 02 Р 9/14. Генератор возвратно -поступательного движения / Жарре Ж-А (Франция), Жарре Ж-М.Б. (Франция); заявл. 09.06.75; опубл. 07.01.84, Бюл. № 1.

59. Пат. 2050036 РФ, МПК6 Н 02 К 33/00. Электрический генератор/ Караваев В.Т, Запольских С.Н, Перимов Ю.А, Попов J1.M.; заявл.23.10.89, опубл. 10.12.95, Бюл. № 34.

60. Шмитц, Н. Введение в электромеханику / Н. Шмитц, Д. Новотный перев. с англ. М.: Энергия, 1969. - 336с.

61. Позднов, М.В. "Магнитная пружина"- элемент перестраиваемых по частоте резонансных колебательных систем / М.В. Позднов // Вестник молодых ученых: серия технические науки. СПб: издательство СП6ГТУ,2000. - №7. - С.38-45.

62. Ивашин, В.В. Временные характеристики работы магнитной пружины / В.В. Ивашин, М.В. Позднов // Наука, техника, образование города Тольятти и Волжского региона: межвузовкий сбор. науч. тр. -Тольятти, 2001. 4.2. - С.378 - 383.

63. Ковалевский, В.В. Применение нелинейных упругих элементов в сейсмических вибраторах / В.В. Ковалевский // Проблемы вибросейсмических методов исследования: сбор. науч. тр. Новосибирск: СО АН СССР, 1979. С. 18 - 23.

64. Даммер, А. Испытания радиоэлектронной аппаратуры на воздействие климатических и механических условий / А. Даммер, Б. Гриффин перев. с англ. М.: Энергия, 1965.

65. Луковников, В.И. Электропривод колебательного движения / В.И. Луковников. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 152с.

66. Пат. 2177840 РФ, МКИ7 В 06 В 1/04. Резонансный вибратор / Ивашин В.В., Медведев В.А., Позднов М.В.; заяв. 10.12.99; опубл. 10.01.02, Бюл. № 1; приоритет 10.12.99.

67. Пискунов С.П. Дифференциальное и интегральное исчисления: учеб. для втузов. В 2 т. Т.2.- М.: Наука, 1978. -456с.

68. Потураев В.Н., Франчук В.П. Вибрационные транспортирующие машины . М.: Машиностроение, 1964. - 272 с.

69. Повидайло В.А. Расчет и конструирование вибрационных питателей.-М.: Машгиз,1962. 151с.

70. Ходжаев, К.Ш. Выбор параметров вибрационных устройств и расчет электромагнитов, предназначенных для возбуждения вибрации / К.Ш. Ходжаев // Вибрационные процессы и машины: справ. / под ред. Э.Э.Лавенделла.- М.: Машиностроение, 1981. Т4. - С. 264 - 267.

71. Брычков, Ю.А. Таблицы неопределенных интегралов / Ю.А. Брычков, О.И. Маричев, А.П. Прудников. М.:Физматлит, 1986. - 200с.

72. А.С. 846883 СССР, МКИ3 F 16 F 6/00. Электромагнитный демпфер/ Журавлев Ю.Н. , Киселев П.В., Хростицкий А.Г.; заявл. 19.10.79; опубл. 15.07.81, Бюл. № 26; приоритет 19.10.79.

73. Нейман, В.Ю. Линейные электромагнитные двигатели с многократным использованием магнитного потока / В.Ю. Нейман, Г.Г. Угаров // Импульсные электромагнитный привод: сбор, науч.трудов. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1998. С.110 - 117.

74. Пат. 2253136 РФ, МКИ7 G 01 V 1/02. Наземный электромагнитный вибрационный сейсмоисточник / Ивашин В.В., Позднов М.В., Прядилов А.В.; заяв. 25.02.04; опубл. 27.05.05, Бюл. № 15.

75. Гамбурцев, Г.А. О составлении электромеханических аналогий/ Г.А. Гамбурцев // Доклады академии наук, 1935. № 8-9. - С. 303 - 306.

76. Харкевич, А.А. Электромеханические аналогии / А.А. Харкевич // Журнал технической физики.-1931.- Т.1.- вып. 1-1.

77. Телельбаум, И.М. Электрическое моделирование динамики электропривода механизмов / И.М. Телельбаум, Ф.М. Шлыков. М., 1970.- 191 с.

78. Гольдштейн, М.Н. Механические свойства грунтов / М.Н. Гольдштейн. М.: Изд-во по стоительству, 1971.

79. Ляхов, Г.М. Волны в плотных средах и нагрузки на сооружения / Г.М. Ляхов, Н.П. Полякова. М.: Недра, 1967.

80. Молоканов, Г.И. Влияние веса и площади опорной подвижной плиты механического возбудителя сейсмических колебаний на форму упругого импульса / Г.И. Молоканов, А.Д. Кравченко // Прикладная геофизика, вып.71. М.: Недра. - С.80 - 86.

81. Шнеерсон, М.Б. Некоторые вопросы теории излучателей / М.Б. Шнеерсон // Прикладная геофизика.- вып.79.- М.:Недра , 1975.- С. 5 -81.

82. Ивашин, В.В. Электромеханические аналогии: учебное пособие / В.В. Ивашин. Куйбышев: КуАИ, 1983. - 70 с.

83. Шнеерсон, М.Б. Наземная сейсморазведка с невзрывными источниками колебаний / М.Б. Шнеерсон, В.В. Майоров. -М.:Недра, 1980. 205 с.

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

85. Шукялис, А.-Ч.В. Вопросы дискретных приводов возвратно-поступательного движения / А.-Ч.В. Шукялис // Электропривода с линейными электродвигателями: КПИ, 1976. T.l. - С.74 - 80.

86. Сили, С. Электромеханическое преобразование энергии / С.Сили перев. с англ.- М: Энергия, 1968. 376 с.

87. Электрические измерения: учеб. для вузов/ под ред. А.В. Фремке. -Изд.4-е. Л.: Энергия, 1973.

88. Сайт фирмы Industrial Vehicles International, Inc www.indvehicles.com.1. Вибропитатель с МП.

89. Конструктивная схема вибропитателя с МП для дозирования сыпучих или кусковых грузов приведена на рис.А.1.

90. Вибропитатель содержит корпус 1, жестко присоединенный к вибрируемой плите 2, на которой расположена нагрузка 3. Плита подвешивается к опорам на упругих элементах 4 с высокой податливостью, выполняющих роль виброизопяторов.

91. Периодическое формирование импульсов тока в обмотке электромагнитного двигателя приводит к возникновению переменной механической силы, осуществляющей вибрирование нагрузки и приводящее к ее перемещению по плите 2.

92. К расчету габаритной энергии МКП1. Ар =А,

93. Из соотношения (2.18) габаритная энергия МКП может быть выражена:xm\a + l-xm /

94. Поскольку как было выведено в пункте 2.4. относительная энергия МП по (2.61) и относительное амплитудное перемещение масс по (2.59), изменяются при изменении нагрузочной массы у, то для определения расчетной Ар необходимо учесть оба эти фактора.

95. Исследование переходных процессов в механической системе вибратора и определение параметров колебательного контура вибратора.

96. Из соотношения x(t) зависимость скорости v(t)dxv = = x0-—е t/Tcos^o1 +ф)-шое t/Tsin(co0t+ ф) x1. B.2)

97. Принимая во внимание начальное условие, при котором проводился опыт v(0)=0,гv(0) =• соз(ф) - <J)Q 5Ш(ф) X0 => ф = arctg11. X-cdq1. Г.З)

98. Временная зависимость x(t), полученная в результате опыта, приведена в таблице и на графике рис.В.1.эксперимент- сплошная линия (крестики экспериментальные точки); аппроксимация штриховая линия.

99. Рис.В.1.Экспериментальная и аппроксимированная временные зависимости относительного перемещения в режиме КЗ.