автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Плавнорегулируемый асинхронный электропривод подачи рабочего органа траншейного выгрузчика консервированных кормов

ргб оа

- 8 <Ш «96

На правах рукописи Карташов Александр Борисович

Плавиорегулируемый асинхронный электропривод подачи рабочего органа 1ра1 шейного выгрузчика консервированных кормов

Специальность 05.20.02.- Электрификация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар-1996

Работа выполнена в инженерной академии

Азово-Черноморской государственной агро-

Научные руководители: действительный член Академии

Аграрного образования, доктор технических наук, профессор ВануринВ.Н.;

кандидат технических наук, доцент Таранов М.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

^рофессор Гайтов Б.Х.;

кандидат технических наук, профессор Ирха П.Д./

Ведущее предприятие: . Северо-Кавказская государственная

ордена Трудового Красного Знамени машиноиспытательная станция.

Защита диссертации состоится ^ 1996 г. в час, на

заседании диссертационного совета К 120.23.07 Кубанского ордена Трудового Красного Знамени государственного аграрного университета по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, факультет электрификации с,х., зал заседаний совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного аграрного университета. '

Автореферат разослан '¿¿Кб№ \ 996г.

Ученый секретарь диссертационного ■ совета, кандидат технических наук, доцент - /) л А И.Г. Стрижков.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Наиболее перспективны?»«! и прогрессивными технологиями закладки, хранения и использования консервированных кормов (силоса, сенажа), составляющих 40-50% рациона крупного рогатого скота в стойловый период, являются механизированные технологии на основе траншейных хранилищ. Они реализуются на базе узксцелевых (только для выемки кормов) или универсальных (для закладхи и выемки кормов) специализированных машин и агрегатов. К числу универсальных средств механизации относится электрифицированный стационарный выгрузчик ПТС-30, разработанный а Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (АЧГАА). Он признан наиболее перспективным и рекомендован для широкого использования, так как отличается низкой энергоемкостью, повышенной производительностью, оригинальностью конструктивных и технологических решений, позволяющих создать на его базе роботизированный комплекс.

Существующая система ручного управления выгрузчиком ПТС-30,вследствие ограниченных физиологических возможностей оператора, не обеспечивает его максимальную производительность и не позволяет исключить возможные потери корма. Дальнейшее совершенствование выгрузчика с учетом этих факторов целесообразно посредством его оснащения системой автоматического управления. Практически реализовать такую систему управления можно только при наличии ппаанорегулируемого привода подачи рабочего органа, обеспечивающего регулирование его скорости перемещения з пределах, регламентированных изменением физико-механических свойств монолита корма по высоте хранилища.

К настоящему времени, под руководством и с непосредственным участием В.Н. Андрианова, Д.Н.Еыстрицкого, В.Н.Ванурина, АМ.Мусина, Г.И.Назарова, ААПястолоза, Р.М.Слазина, АП.Фсменкоза, М.М. Фомичева, АП.Якименко и др. созданы регулируемые элзетропрмзоды для различных машин сельскохозяйственного назначения. Однако, по причине технологической и конструктивной специфики выгрузчика ПТС-30, их использование в качестве плаБнсрегулируемсго привода его рабочего органа нэ прэдстазляотся возмозкным. Изложенной выше свидетельствует об актуальности темы, разработка которой посвящена диссертация.

Тема работы связана с государственной целевой научно-технической программой «Разработать основные направления долгосрочной федеральной технической политики, систему ' энергетического обеспечения, развития автоматизации производства и экономии энергетических ресурсов э сельскохозяйственном производство России» («Механизация,

энергетика, автоматизация и ресурсосбережение»), утвержденной Постановлением коллегии Минсельхоза России и Президиума Россельхозакадемии N10/9 от 08.10.92 г. Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ АЧГАА (АЧИМСХ) на 1991-950-.

Цепь работы - разработать плавнорегулируемый электропривод подачи рабочего органа выгрузчика консервированных кормов ПТС-30.

Объект исследования- стационарный электрифицированный траншейный выгрузчик консервированных кормов ПТС-30.

Предмет исследования- электропривод подачи рабочего органа -цепочно-планчатого отделителя (ЦПО) траншейного выгрузчика консервированных кормов.

Методика исследований включает аналитические и экспериментальные методы. При аналитических исследованиях использованы отдельные разделы и теоремы теоретической механики, элементы теории автоматического регулирования и теории вероятностей, основные положения классической и современной теории электропривода и методы математического моделирования с помощью ЭЦВМ.

Научная новизна работы - аналитические основы построения, расчета и .выбора параметров плавнорегулируемого электропривода с гравитационной подачей, динамическим торможением и обратной связью по скорости на базе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Практическая ценность работы- разработанный плавнорегулируемый электропривод, обеспечивающий регулирование скорости подачи рабочего органа траншейного выгрузчика консервированных кормов в широких пределах', удовлетворяющих технологическим требованиям.

Реализация результатов исследований. Экспериментальный образец плавнорегулируемого электропривода испытан Северо-Кавказской государственной машиноиспытательной станцией (г. Зерноград, Ростовская область). В результате испытаний установлена его работоспособность, соответствие технологическим требованиям и дана рекомендация для использования на выгрузчиках консервированных кормов с рабочими органами цепочно-планчатого типа.

; Новизна отдельных технических решений, заложенных в основу электропривода, защищена авторским свидетельством.

Ожидаемая экономическая эффективность от применения привода составляет 3173772 руб. в год.

Некоторые теоретические исследования и их результаты использованы в учебнике, допущенном Главным управлением Высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов

сельскохозяйственных ВУЗов по специальности 3114GQ - «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства».

Публикация результатов работы. Основные положения диссертации опубликованы в 12 печатных работах, в том числе а одном авторском свидетельстве на изобретение.

Дпообзция работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях АЧГАА (АЧИМСХ) а 1988, 1989, 1S92 г.г., на научно-технической конференции МИИСИ в 1983 г., на научно-технической конференции ВНИПТИМЭСХ з 1S90 г., на межвузовской научной конференции «Мнсгоскоростной и элекгронизировакный электропривод а сельском хозяйстве» (г.Зерноград, 1990 г.).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Она содержит 190 стр., включая 43 рисунка, 15 таблиц и 9 приложений. Список использованной литературы представлен 181 наименованием, в том числе 42 зарубежных источника.

Приложения содержат краткий анализ тормозных режимов и тормозных схем асинхронных электродвигателей, технические и экономические расчеты, программы для ПЭВМ, фрагменты результатов математического моделирования и исследований, а также акт испытаний электропривода.

На защиту выносятся следующие основные научные и практические положения работы:

1. Принципы построения плавнорегулирусмого асинхронного электропривода подачи рабочего органа траншейного выгрузчика консервированных кормов.

2. Методики и результаты аналитических исследований основных параметров электропривода и выбора его элементов.

3. Математические модели динамики и статики электропривода, з также результаты исследований полученных на их основе.

4. Результаты опытной проверки и испытаний электропривода.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Еааданна содаргкит краткоа обоснованна актуальности работы и ее аннотацию.

В пйрбой глаза рассмотрены тэхнологичаскиа и технические особенности зыгруз:с1 консервированных кормов из горизонтальных траншэйных хранилищ. Показана целесообразность применения стационарного электрифицированного выгрузчика силоса и сенахз ПТС-30, разработанного а АЧГАА (АЧИМСХ), оригинальность конструктивных н

технологических решений которого позволяют на его базе создать роботизированный комплекс, обеспечивающий значительное увеличение производительности и снижение потерь корма. Для создание роботизированного комплекса необходимо выгрузчик оснастить приводом, обеспечивающим плавное регулирования скорости подаче рабочего органа в зависимости от изменения физико-механических свойств корма по высоте хранилища. В связи с этим в работе поставлена цель создания такого привода. Для достижения поставленной цели, на основе анализа уравнений, описывающих движение рабочего органа, и тормозных режимов асинхронных электродвигателей, разработан . принцип построения плавнорегулируемого привода, сущность которого следующая (рис. 1).

Рабочий орган перемещается на монолит корма под действием гравитационной силы, а его скорость подачи регулируется посредством плавного подтормаживания асинхронным короткозамкнутым электродвигателем в режиме динамического торможения. Для обеспечения устойчивости привода за пределами частот вращения выше критических значений, поскольку на этом участке механической характеристики режим работы двигателя неустойчивый, введена обратная связь по скорости. Очевидно, что непосредственное введение обратной связи без должного обоснования параметров и выбора элементов привода, представляющего замкнутую систему регулирования, не дает определенности в его работоспособности. В связи с этим реализация идеи создания плавнорегулируемого привода на базе асинхронного короткозамкнутого двигателя, с гравитационной подачей, динамическим торможением и обратной связью, которую можно трактовать как рабочую гипотезу, потребовала решения следующих основных задач:

- исследовать отдельные параметры и обосновать элементы электропривода (пределы регулирования скорости подачи, мощность электропривода, тип электродвигателя и другие элементы);

- исследовать динамические режимы электропривода для опре деления существования устойчивых режимов за пределами частот вращения выше критических и обоснования его рациональных параметров;

- исследовать статические режимы электропривода для определения его регулировочных характеристик;

- разработать, изготовить экспериментальный образец электропривода и провести его испытания;

- оценить экономическую эффективность электропривода.

Рис. 1. К принципу построения плазнорегулируемого призода: 1 -силосный монолит; 2 - рабочий орган; 3 - барабан; 4 - цилиндрический редуктор; 5-асинхронный двигатель;6- тахогенератор; 7- выпрямитель; 8 - задающий потенциометр; 9 - усилитель (регулируемый источник напряжения); ио - задающий сигнал; Ди - сигнал рассогласования; Е=ктшг ЭДС тахогенератора, где к? - передаточный коэффициент тахого нератора; со! - угловая скорость двигателя; Ь- постоянный ток возбуждения.

Во второй главе определено влияние монолита корма на процесс перемещения рабочего органа, обоснован диапазон регулирования его скорости подачи, определена мощность привода в режиме динамического торможения, разработана методика выбора мощности электродвигателя привода и обосновано применение полюснопереключаемого двух-скоростного электродвигателя.

На основе анализа решений дифференциальных уравнений движения рабочего органа исследовано влияния силы реакции монолита корма на его процесс перемещения. Установлено, что с точки зрения устойчивости привода наиболее неблагоприятным является режим перемещения незагруженного рабочего органа. Обоснована возможность аппроксимации силы реакции линейной функцией от скорости подачи рабочего органа.

Исходя из теоретической производительности выгрузчика, рассматривая плотность корма р в каждой точке х по высоте хранилища Н как непрерывную случайную величину, определены зависимости для расчета максимального К,« и минимального ута значений скорости подачи рабочего органа с учетом фактора переменности плотности корма по высоте хранилища. При этом скорость подачи V рассматривалась как нелинейная функция непрерывной случайной величины р с

математическим ожиданием и дисперсией Ц> в виде

у = с?(р) = сс1р , (1)

где а - константа, определяемая зависимостью а-<2п136006Й ,

а (1 +

— тР

тР

а7 вР я2

—г

тр т/

здесь От номинальная теоретическая производительность рабочего органа, т/ч;

Ь и А - соответственно ширина и глубина врезания рабочего органа, м. После разложения нелинейной функции (1) в ряд Тейлора в окрестности точки тР, с удержанием в разложении трех членов, определены математическое ожидание Щ и дисперсия Д скорости подачи в следующем виде:

п

(2)

Л = " V]- ^ТМзи, , (3)

где ¿¡го>),соответственно третий и четвертый центральный момент случайной величины р.

По формулам (2) и (3), на основе экспериментальных зависимостей , Р=ЛХ)для различных видов консервированных кормов, рассчитаны оценки

математического ожидания и среднеквадратичного отклонения о; = \/д, с использованием которых найдены

яри х=0;1

при (4)

позволившие определить диапазон регулирования скорости подачи рабочего органа как = Vши/ Ушш » 4,

Основываясь на упрощенной динамической модели электропривода, с учетом изменения плотности корма по высоте хранилища, выведено выражение максимальной мощности привода в режиме динамического торможения

т/ / \У2аГ(х)

Р

г о

где Раж- максимальная мощность, Вт;

%г общий КПД механизма перемещения рабочего органа; от, - приведенная к ободу барабана масса вращающихся частей привода, кг;

- масса рабочего органа и поступательно движущихся частей

привода, кг;

Р та- 7]м

производная зависимости плотности корма р от координаты по высоте хранилища, т/м4;

ра- плотность корма при х=0, т/м3.

На основа анализа технологического графика работы выгрузчикз, установлено, что режим работы привода перемещения рабочего органа можно классифицировать как повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением. С учетом данной предпосылки, основываясь на методе средних потерь, с использованием теоремы об изменении кинетической энергии динамических систем, выведена аналитическая зависимость для определения мощности электродвигателя привода перемещения рабочего органа в следующем виде:

1кгЦглР+6Цуст<111+(т1 + «,)( VI + К2)

Р"-+ -'

где Рн - номинальная мощность электродвигателя, Вт;

I, - эквивалентный переменный ток, однозначно определяемый величиной постоянного тока возбуждения (подмагничизвния), А;

к. - коэффициент, зависящий от схемы подключения обмотки статора к источнику постоянного тока в режиме динамического торможения; - пусковой ток электродвигателя, А Уя - скорость перемещения рабочего органа при его подъеме (холостом коде), м/с;

- скорость подачи рабочего-оргена при л=0, м/с; г, - активное фагноз сопротивление обмотки статора, Ом;

- соответственно время рабочего хода, пуста электродвигателя и перветйнозш рабочего органа, с; ;

а - коэффициент, учитывающий влияние отдачи тепла при динамического тормежгнин, пуске и торможении на подъем рабочего органа ( а ®0,5..Д7);

/5 - коэффициент, учитывающий влияние изменения отдачи тепла при остановленном электродвигателе ( р = 0.25...0.4); цн - КПД электродвигателя.

Для создания плгвнорегулируемсго электропривода (рис.1) необходим набор элементов. нзтребугащнх специального обоснования, за исключением асинхронного электродвигателя, поскольку возможны два варианта построения, привода - на база одкоскоростного или дзухсксростного электродвигателя. Целесообразность г.сгсгл>~?>й«1я этих вариантов оценена с помощью снапиза еыргяггей! тохнологичэскрй

производительности выгрузчика 2Т, представленного в виде функции числа пар полюсов

(5)

0.7 =

г, + + + Нсрта¥а„ртп / (1 - 5,)

4?

где Ла,, Лж» - соответственно минимальное и максимальное число пар полюсов двигателя;

% - номинальное скольжение двигателя;

ую - максимальная скорость подачи рабочего органа, м/с;

с - коэффициент, учитывающий отношение максимальной угловой скорости двигателя в режиме динамического торможения к его синхронной скорости при Р^(с= 0.5...0.6);

th - время перемещения рабочего органа на его глубину врезания, с. Анализ графиков

Ог=АРиш) при Ршь^союа (рис.2), построенных с использованием (5) показал, что в приводе подачи рабочего органа целесообразно использовать двухско-ростной двигатель с максимальной разницей чисел пар полюсов, обе-Ртох спечивающий существен-{О ное повышение производительности по срав-Рис. 2. Зависимости Ог=/(Ршж) нению с односкоростным

при рт. двигателем (к примеру, для

двигателя при 2р= 16-2 <2-= 37,75 т/ч, а для односкоростного - 0-= 29,9 т/ч, что соответствует увеличению производительности на 26%)

Т1

В третьей главе разработаны математические модели динамики электропривода и на их основа выполнено исследование и моделирование с помощью ЭЦВМ динамических режимов привода.

Для оценки существования устойчивых режимов привода за пределами частот вращения выше критических, с использованием упрощенной динамической модели (пренебрегая упругостью каната и на учитывая реакцию монолита корма), выведено нелинейное уравнение движения привода, после линеаризации которого, на основа разложения в ряд Тейлора, получено уравнение динамики в отклонениях Ащ,

ГДа>, - Д<2>! = -кдА1п> (6)

где Т и кй- соответственно постоянная времени и коэффициент передачи, определяемые значениями частных производных а точка разложения, с и ОмА/Нм.

Приняв в качестве регулятора пропорциональный безынерционный регулятор с коэффициентом усиления кр1 на основе уравнения (6). получено условие устойчивости привода которого следует, что

соответствующим подбором коэффициента усиления кр можно обеспечить устойчивые режимы работы привода за пределами частот вращения зышэ критических.

Схемные и конструктивные параметры электропривода (рис. I), а также его параметры настройки определены с применением уточненного математического описания динамики привода, которое получено на основе представления механических звеньев в виде двухмасссвой системы с упругим звеном, и использования уравнения механической характеристики асинхронного электродвигателя в режиме динамического торможения, а также аналитического описания остальных элементов (тзхогенараторэ, усилителя, цепи возбуждения), в виде следующей нелинейной системы уравнений:

где - эквивалентный момент инерции на валу элзетродгигатвля. кгм*,

•4 - момент инерции поступательно движущегося рабочего органа, приведенный к валу электродвигателя, кг?,г ;

+ £><Э, =

Л

С - приведенный косффициент жесткости упругого элемента. Нм;

D - константа, определяемая физико-механичаскими свойствами корма. Нмс;

Щ - движущий момент, создаваемый гравитационной силой рабочего органа, Нм;

Ц- - тормозной момент, создаваамый электродвигателем в режима динамического торможения, Нм;

/, - постоянный ток возбуждения, А;

А - константа, зависящая от параметров схемы замещения электродвигателя, критического скольжения и схемы подключения обмотки статора к источнику постоянного тока в режиме динамического торможения, Оы;

В - константа, зависящая от синхронной скорости и критического скольжения двигателя в режиме динамического торможения, рад/с.;

Ua • задающий сигнал, В;

La, Rv - соответственно индуктивность и активное сопротивление обмотки статора при его включении на источник постоянного тока, Гн, Ом;

^ - коэффициент усиления усилителя;

кг - коэффициент передачи тахогенератора, Вс/рад.

Основываясь на математической модели (7), после её представления в нормальной форме Коши, выполнено моделирование привода с помощью ЭЦВМ ЕС-1035 и стандартной программы «Primus», реализующей численный метод решения дифференциальных уравнений Рунге-Кутта.

Результаты. моделирования показали, что во всех случаях, соответствующих возможным реальным параметрам элементов электропривода, переходные процессы сходящиеся. Только в случае отсутствия реакции монолита корма (Z>=0), при определенных значениях параметров (ky,kDC)i в электроприводе возможны автоколебательные

режимы (рис.3). Однако, даже несущественные значения силы реакции силосного монолита, по величине на порядок меньше реальных значений для верхних, менее плотных слоев корма, обеспечивают сходящиеся переходные процессы (рис.4а, б), что подтверждает демпфирующее влияние монолита корма на процесс движения рабочего органа. Аналогичное воздействие, но с меньшим эффектом, оказывает увеличение жесткости каната (рис.4в).Таким образом, результаты моделирования показали, что посредством соответствующего выбора варьируемых параметров (к,,кг), без изменения структуры привода, можно обеспечить его устойчивость и необходимый вид переходных процессов, что

4 и), раЗ/е

<2) л а Рад/с о

Рис.3. Автоколебательные режимы электропривода при 0=0,^,=32, А^=0.1 Вс/рад. С-0 0047 Им.

$

Ь Ъ 2 1

, Рис.4. Перехода |ные процессы ¡электропривода: 8)^=30,

А,.=0.1 вс/рад, 0.0029 Нмс. С=00047Нм;

6)^=30,

к,. = 0.1 Вс/рад, />0.0115Нмс, 00.0047 Нм;

м аз /.2 иб 2,0 2,4 й,с 0.1 Вс/рад,

I Ц?1В.

Г\

N \

и—"Ч X

1 V и,-

¿4-*<з ч •

/

раЗ/с

г

о=аои5Нмс.

4 лЦ

а« Лв Л2 7,6 2,0 2,4 Г,С раЪ/с

а.1/ О,В 1,2 иЬ 2,0 2,4 Ьс

свидетельствует о работоспособности гравитационного плавно-регулируемого привода.

В четвертой глазе разработано математическое описание статики электропривода, на основе которого исследованы его установившиеся режимы.

Математическое описание статических режимов электропривода определено из динамической модели (7) в виде следующего уравнения:

на основе которого графо-аналитическим методом рассчитаны ' регулировочные характеристики привода, представляющие зависимости скорости вращения о,, от задающего напряжения Ц,(рис.5).

Анализ регулировочных характеристик показал, что предлагаемый привод обеспечивает минимальный диапазон плавного регулирования скорости <4п=15, значительно превышающий требуемый технологический диапазон регулирования ¿г« 4.

В пятой глазе описаны конструкция и принципиальная схема привода, методика, результаты опытной проверки и испытания электропривода.

Испытания электропривода проводились в два этапа. На первом этапа выполнена практическая апробация и лабораторные исследования его экспериментального образца. На втором этапе Северо-Кавказской машиноиспытательной станцией (г. Зерноград, Ростовская обл.) проведены стендовые испытания привода.

Одним из критериев работоспособности привода при испытаниях -оценка его режимов работы с точки зрения устойчивости привода за предела?ли частот вращения выше критических. Для этого, посредством изменения в широких пределах варьируемых параметров (коэффициентов передачи тахогенератора и усилителя), задавались различные режимы движения привода. Результаты испытаний показали, что устойчивые режимы движения привода имеют место в широком диапазоне изменения коэффициента усиления включительно до 1у=32...33. За пределами этих

значений в электроприводе наблюдались автоколебания, качественный характер которых адекватен результатам математического моделирования.

Анализ многочисленных вариантов режимов движений привода показали, что переходные процессы на отражаются на его качественной картине изменения скорости, поскольку их длительность несоизмеримо ыапа с' общим временем работы привода в установившемся режиме, что

те

согласуется привода.

с результатами аналитических исследований динамики

(0орвЗ/е

В -процессе испытаний были определены его фактические регулировочные характеристики, сравнение которых с расчетными показали удовлетворительную сходимость результатов. Анализ экспериментальных регулировочных характеристик показал, что минимальный диапазон регулирования скорости л -у ,у _13

илю 'из1 ртт |>3-

При испытаниях привода исследовались его тепловые режимы, посредством снятия кривых нагревания обмоток двигателя и электромагнитного тормоза с помощью хромель-ка-пелевых термопар и многоканального самопишущего моста КСП-4. Кривые нагревания снимались для различных скоростей подачи рабочего органа. Анализ кривых нагревания и результатов их обработки

показал, что максимальные температуры обмо-тск электродвигателя в^х =82°С и электромагнитного тормоза &та -79°С имеют место при минимальной скорости подачи рабочего органа и они не превышают предельных значений температуры для класса изоляции электродвигателя.

Рис. 5. Регулировочные характеристики Щ = ?{и0) при ку = 20, кТ-0.1 Вс/рад; 1 - О = 0; 2 - О = 0.0115 Нмс; 3 - О = 0.0575 Нмс: 4 - Э = 0.115 Нмс.

Сравнительный анализ результатов испытаний и теоретических исследований показал их удовлетворительную сходимость, что дает основания применять полученные аналитические зависимости в инженерных расчетах.

В результате испытаний установлена работоспособность созданного электропривода, его соответствие технологическим требованиям и дана рекомендация для использования на выгрузчиках консервированных кормов с рабочими органами цепочно-планчатого типа.

В шэстой глазе исследованы факторы, определяющие экономическую эффективность привода, разработана методика её анализа и приведенные результаты расчета.

На основе анализа особенностей технологического процесса выемки корма из хранилищ с помощью выгрузчиков ПТС-30, оснащенных существующим дискретнорегулируемым приводом (базовый вариант) и разработанным плавнорегулируемым приводом в совокупности с системой автоматического управления (новый вариант) установлено, что экономическая эффективность созданного привода обеспечивается за счот трудового и технологического эффектов.

Трудовой эффект связан с уменьшением прямых затрат труда, обусловленных сокращением штатной единицы оператора. Технологический аффект обеспечивается за счет роста технологической производительности выгрузчика, увеличения его срока службы, сокращения потерь корма и ручного труда.

Технологическая производительность выгрузчика с новым вариантом привода увеличивается в раз, где Ощ и 01Б - соответственно

технологическая производительность выгрузчика, оснащенного разработанным и существующим приводом. Рост производительности непосредственно сказывается на увеличении срока службы выгрузчика.

Потери корма при использовании нового варианта электропривода сокращаются б объеме

. ,, к.АЬ.дМТ Д Мп - ---, т,

где к„ - коэффициент потерь корма (к, =0.01 ...0.05);

д Ь - относительная сшибка установки рабочего органа;

Я - суточная норма корма на одну голову, т/гол.сут.;

/V- количество животных, гол.;

Т- продолжительность стойлового содержания скота, сутки.

Применениэ разработанного привода исключает трудозатраты на ручную погрузку корма в объёме

(1 - кп)АЬ0аМТ

С учетом рассмотренных количественных оценок, определен годовой экономический эффект

Э = ЭПР + Эп + Эр, руб/год, где Эдр - экономия за счет снижения приведенных затрат;

Эя-экономия за счет снижения потерь кор?из;

Эр-экономия за счет снижения ручного труда.

Расчеты на основе разработанной методики применительно к ферме КРС на 1000 голов АООТ «Учхоз Зерновое», Зерноградского района Ростовской области, показали, что ожидаемый годовой экономический эффект от применения созданного плавнорегулируемого привода составляет 3173772 рубля.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе анализа технологических режимов работы ЦПО и уравнения его движения определено влияние силы реакции монолита корма на процесс перемещения рабочего органа. С точки зрения устойчивости электропривода, установлено, что сила реакции-оказывает демпфирующее воздействие. Доказана .правомерность ее аппроксимации линейной функцией от скорости подачи рабочего органа.

2. С использованием вероятностных методов, на основе экспериментальных зависимостей плотности различных видов консервированных кормов от координаты по высоте хранилища, определен требуемый технологический диапазон плавного регулирования скорости

3. Обоснована целесообразность применения в плавнорегулируемом электроприводе подачи рабочего органа даухскоростного асинхронного электродвигателя с максимальной разницей чисел пар полюсов, обеспечивающего существенное увеличение производительности выгрузчика (использование электродвигателя на 16-2 полюса, разработанного на кафедре электрических машин АЧГАА, обеспечивает увеличение производительности выгрузчика на 26% ло сравнению с применением односкоростного элэюгродвигателя).

4. С учетом изменения физико-механических свойств корма по высоте хранилища, на основе отдельных положений теории электропривода и теоретической механики, выведены аналитические зависимости для определения мощности и выбора электродвигателя.

5. В линейном приближении определено математическое оли сание динамических свойств асинхронного электропривода в режиме динамического торможения с использованием которого, на основе алгебраического условия устойчивости динамических систем, доказана возможность существования устойчивых режимов работы привода за пределами частот вращения выше критических.

6. Получена уточненная математическая модель динамик привода в виде нелинейной системы дифференциальных и алгебраических уравнений. Результаты моделирования динамических режимов привода на ее основе с помощью ЭЦВМ и стандартной программы «Primus», реализующей численный метод Рунге-Кутта, показали, что посредством соответствующего выбора варьируемых параметров элементов привода ■ (коэффициента усиления усилителя, коэффициента передачи тахогенератора и др.) без изменения его исходной структуры можно обеспечить устойчивые режимы и необходимые переходные процессы.

7. Определено математическое описание статических режимов электропривода, на основе которого при различных значениях варьируемых параметров, получены регулировочные характеристики - зависимости скорости привода от задающего напряжения. Анализ регулировочных характеристик показал, что гравитационный привод на основе динамического торможения, с обратной связью обеспечивает плавное регулирование скорости подачи рабочего органа & пределах, удовлетворяющих технологическим требованиям и может быть рекомендован к практической реализации.

8. Испытания экспериментального образца электропривода подтвердили его работоспособность и показали, что он обеспечивает устойчивые режимы работы и минимальный диапазон регулирования скорости ¿юа^Кщ/Кя^З, удовлетворяющий с большим запасом технологические требования (dT= V^iV^ «4). Сравнительный анализ результатов испытаний и теоретических исследований показал их достаточную для практики сходимость, что дает основания применять полученные аналитические зависимости в инженерных расчетах. По результатам испытаний Северо-Кавказская государственная машиноиспытатеотная станция рекомендовала электропривод для использования на выгрузчиках консервированных кормов с рабочими органами цепочно-планчатого типа.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1.Джанибахов КА-А,Карташов АБ. Аналитические исследования динамики работы цепочно-планчатого отделителя стационарного

выгрузчика силоса II Механизация и электрификация сельского-хозяйства.-1987,-Ы5.

2.Карташов А.Б. _ Обоснование параметров элекгроприводэ перемещения цепочно-планчатого отделителя выгрузчика силоса II-Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства-1989-N5.-C.22.

3.Карташов А.Б. Обоснование скорости подачи цепочно-планчатого отделителя стационарного траншейного выгрузчика силоса // Технические средства для возделывания сельскохозяйственных культур по интенсивным, индустриальным и энергосберегающим технологиям I Сборник научных трудов. - Москва: МИИСП, 1989,-116с.

4.А.с.1579404 СССР.МКИ4 Н02К 17/14.Трехфазная полюсно переключаемая обмотка / В.Н.Ванурин, АЬ.Карташсв и др. Опубликовано 15.03.90.

б.Кзртзшоз А.Б.Динамическзя -модель электропривода подачи цепочно-планчатого отделителя силоса II Механизация и автоматизация машин и процессов агропромышленного комплекса I Межвузовский сборник научных трудов. - Ростов н/Д :РИСХМ,1990.-118с.

6.Ванурин В.Н.,Картошов А.Б.Анапитическив и экспериментальные исследования электропривода подачи цепочно-планчатого отделителя силоса // Механизация и автоматизация машин и процессов агропромышленного комплекса I Межвузовские сборник научных трудов. -Ростов н/Д: PHCXM.1S90.-118с.

7.Кврташов А.Б.Анализ параметров электропривода перемещение цепочно-планчатого отделителя выгрузки силоса II Результаты исследований и разработки по механизации в животноводстве I Сборник научных трудов.-Зерноград: ВНИПТИМЭСХ,19Э1.-192с.

8.Картгшов А.Б.Математическое моделирование динамики привода перемещения цепочного-планчатого отделителя силоса /Яезисы докладов 1-й межвузовской научной ■ конференции «Многоскоростной и электронизированный электропривод в сельском хозяйстве».-Зерноград:АЧИМСХ,1992.-47с.

Э.Карташов А.Б.Определение мощности электродвигателя гравитационного привода подачи цепочно-планчатого отделителя силоса//Тезисы докладов научной конференции по итогам научно-исследовательской работы за 1991...1992сг.-Зерноград: АЧИМСХ, 1993.-92С.

Ю.Ванурин В.Н.,Карташов А.Б.,Карташов БАДинвмические характеристики электрических машин.-Ростов н/Д:Издательство государственного университета,1995.-63с.

И.Ванурин В.Н.Дарташов А.Б.К вопросу роботизации технологии выгрузки консервированных кормов из траншейных хргкклищ . II

Совершенствование технологические процессов,машин и аппаратов а инженерной сфере АПК * I Сборник научных трудов.-Зарноград:АЧГАА,199о.-250с.

. 12.Ванурин В.Н.,Карташов АБ.Обоснованиа принципа построения электропривода подачи рабочего органа траншейного выгрузчика силоса II Совершенствование технологических процессов,машин и аппаратов в инженерной сфере АПК / Сборник научных трудов.-Зерноград: АЧГАА.1996.-250С.