автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Разработка и исследование многороторного торцевого асинхронного двигателя для привода шпинделей барабана хлопкоуборочной машины

академия наук республики узбекистан институт энергетики и авт0мати1си

Р Г Б ОД

На правах рукописи

анарбаев анвар изатуллаевич

разработка и исследование м:-:огороторного торцевого асинхронного двигателя для привода шпинделей барабана хлопкоуборочной машины.

Специальность 05.20.02 - Электрификация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент- 1997

Работа выполнена в Институте энергетики и автоматики Академии наук Республики Узбекистан.

Научный руководитель

Научный консультант

Оффициальние оппоненты

- кандидат технических наук Исамухамедов З.Ш.

- Лауреат Государственной премии им. Беруни, .доктор технических наук, профессор Усманходжаев H.H.

- доктор технических наук, профессор Мамедщахов М.Э.

Ведущая организация

- кандидат технических наук Федулов В.И.

- БМКБ «Агромаш»

Зашита

U к? А Я

диссертации состоится

В

1997 г.

час.

«4 »

____на заседании

специализированного■совета К 015.28.01. в Институте энергетики и автоматики

Просим принять участие в обсуждении диссертации при ее защите или выслать Ваш отзыв 1'а автореферат по адресу : 700143, Ташкент, Академгородок.

С ' диссерта* ией мозкно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан

«А '» . иил*

1997 г.

Ученый секретарь

специализированно.совета

а №¿7

Мухамедов Д.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Основной отраслью народного хозяйства, от развития которой во многом зависит благосостояние нашего госуларства, является хлопководство. Ускоренное развитие хлопководства неразрывно связано с совершенствованием индустриальной технологии возделывания и уборки хлопка-сырца на базе комплексной механизации. Отсюда возникает необходимость сосредоточения на всемерном улучшении уборочных аппаратов, в особенности тех рабочих органов и узлов, которые обеспечивают большую полноту сбора раскрывшегося хлопка-сырца, минимальное сбивание его на землю,'снижение засоренности, меньшее повреждение семян.

В настоящее время применяются вертикально-шпиндельные хлопкоуборочные машины (ХУМ), которые выполняют основной объем работы по механизированной уборке хлопка-сырца на полях страны. Существующий фрикционном привод шпинделей уборочного аппарата отЛи^ается простотой конструкции, но как показала, эксплуатация кашйн, nkeet ряд недос-

татков, снижающих производитэльность и эксплуатационную надежность ХУМ. Согласно данным, 54% всего рабочего времени хлопкоуборочная машина простаивает по различным причинам, причем, 80% всех неполадок уборочного аппарата приходится на привод шпинделей. Попытки замены фрикционного привода шпинделей другими вариантами механических приводов не привели к существенному устранению его недостатков. В перспективе для увеличения производительности и эффективности хлопкоуборочных машин необходимо перейти от фрикционного привода шпинделей к электричаско-у на основе многороторных двигателей, позволяющих органически объединить машину-двигагель и машину-орудие, исключив механические передачи. При этом основными достоинствами использования этих двигателей в качестве привода шпинделей барабана ХУМ является отсутствие трущихся частей, независимость частоты вращения шпинделей от вращения бслэа-бана, возможность регулирования и получения оптимальной частоты вращения в рабочей зоне и зоне съема хлопха-сьгрца независимо друг от друга, улучшение энергетических и массогабаритных показателей.

Созданный первый вариант электрического привода шпинделей - многороторная асинхронная электромеханическая система цилиндрической конструкции, отвечая лсьы техническим требованиям, предъявляемым к данному приводу, име-_ ет следующие недостатки: низкие энергетические показатели, вызванные неполным охватом активной поверхности роторов, неравномерностью воздушногр зазора ввиду разности диаметров статора и роторов, для выравнивания которого,,-устанавливаются дополнительные магнитные вставки между/ роторами, что утяжеляет пр.шод. Кроме того выполнение-tía"

одном магнитопроводе встречно подключенных трехфазных обмоток для создания реверсивного режима работы роторов ведет к появлению добавочных потерь и тормозных усилий, локализованных на участках у краев обмоток. Поэтому разработка других конструктивных решений многороторной асинхронной электромеханической системы с повышенными технико-экономическими и энергетическими показателями является актуальной научно-технической задачей в создании высокопроизводительной хлопкоуборочной машины. Цель работы. Разработка электрифицированного привода шпинделей барабана хлопкоуборочной машины на основе предложенного многороторного торцевого асинхронного двигателя (МТАД) для повышения эффективности работы уборочного аппарата и разработка вопросов теории и методики расчета таки;: электроприводов.

Для,достижения этойцели необходимо решить следующие задачи: ... '..'■.

-изучить особенности существующих приводов шпинделей барабана хлопкоуборочного аппарата и обосновать необходимость создания электропривода на основе многороторного торцевого асинхронного двигателя;

-исслс довать пути повышения технико-экономических показателей МТАД и возможность использования в качестве привода шпинделей и одновременно барабана уборочного аппарата; ."

-изучить местные магнитные поля на концах активных зон статора М.ТАД в электроприводе шпинделей, соответствующие зонам сбора и. съема хлопка-сырца, и'рекомендовать наиболее рациональное 'конструктивное оформление обмоток МТАД в плане .выравнивания магнитного поля вдоль ограниченной обмоточной зоны; - • -разработать принципы электромагнитного расчета МТАД для проектирования электропривода шпинделей и барабана ХУМ; -разработать и исследовать в лабораторных условиях опытней образец МТАД применительно к приводу шпинделей ХУМ. Методы исследований. Для исследования динамических режи- • мов работы электропривода шпинделей барабана х.попкоубо-рочной машины выполнено математическое описание электромагнитных процессов методом прозодимостэй зубцовых контуров с учетам особенностей консгоукции предлагаемого двигателя. При использовании известной математической модели 1 разработаны универсальные методики, позволяющие автоматически формировать алгоритмы и программы • расчета, теоретически исследовать предлагаемый электропривод. Для подтверждения основных теоретических положений работы проведены экспериментальные исследования лабораторных макетов и испытания опытного образца. ;

В диссертации выдвинуты и развиты следующие -положения, представленные на защиту:

- обоснование возможности использования МТАД в •качестве привода шпинделей и барабана уборочного аппарата хлопкоуборочной машины;

- расчетная модель, учитывающая конструктивные особенности МТАД в приводе шпклделей и барабана ХУМ;

- методика расчета динамических и статических характеристик МТАД в приводе шпинделей барабана хлопкоуборочной машины;

- методика электромагнитного ; асчета МТАД для привода шпинделей и барабана хлопкоуборочной машины.

Новизна основных результатов диссертационной работы, полученная лично соискателем:

- разработан новый вид электрического привода шпинделей барабана хлопкоуборочной машины на основе предложенного многороторного торцевого, асинхронного двигателя;

- исследовано влияние типа, схем соединения, параметров обмотки статора на компенсация краевых .эффектов, вызванных входом-выходом дисков роторной системы в зоны сбора и съема хлопка-сырца; ; ..

- исследовано влияние разрывов во вторМчной цепи МТАД на его механические характеристики; '

- проведен по полученным экспериментальным • данным сравнительный анализ характеристик МТАД с различными вариантами ротора, сочлененного со шпинделем;

- на основе результатов исследований доказана эффективность использования МТАД в качестве привода шпинделе.1 и барабана хлопкоуборочной машины.

Практическая ценность результатов диссертационной работы состоит в том, что использование МТАД в приводе шпинделей и барабана ХУМ, исключая трущиеся части, в то же время позволяет сократить время реверса при переходе из рабочей зоны в зону съема и тем самым улучшить агротехнические показатели, повысить производительность и надежность ХУМ. Разработанная методика расчета МТАД, учитывающая особенности его конструкции, позволяет с большой точностью определять рабочие характеристики электропривода уборочного аппарата. Знание диаграммы распределения частот вращения ротора МТАД в реверсивном режиме ра.боты позволяет осуществить точную установку центра с Шмоток на обеих половинах статора относительно центра рабочей зоны и зоны съема уборочного аппарата. Предложенная методика электромагнитного расчета может быть использована в инженерных расчетах и процессе проектирования МТАД для элек-.

тропривода шпинделей и барабана ХУМ. , ■ : . ..... .......

Реализация результатов исследовани'" Тематика ксследова-: ний и решаемых вопросов настоящей диссертационной работы

выполнена по программе 2.3. ГНТП "Разработка научных основ и технических средств рационального . использования энергосберегающих технологий: Задание 2.3.2.2. "Разработка технических, .средств для создания более совершенных электрических машин и электромеханических комплексов, повышения их. надежности в сельском хозяйстве." Результаты проведенных, исследований по Обоснованию основных параметров МТАД для обеспечения требуемых моментно-скоростных режимов работы электропривода шпинделей барабана ХУМ переданы для использования при разработке, перспективных хлопкоуборочных машин в АООТ БМКБ-"Агромаш". Аппробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены -уа международной научно-технической конференции по математическому моделированию и вычислительному эксперименту (г.Ташкент, 1994г.), на научном коллоквиуме молодых ученых и аспирантов Республики Узбекистан, посвященного 600-летию Мирзо Улугбека, проведенного по инициативе ГКНТ (Ташкент,1994г.), на международной межвузовской конференции по теории и методам расчета нелинейных цепей и систем (Ташкент,1995г.), а также на объединенных семинарах лабораторий Института энергет -ки и автоматики, научно-технических .секциях ТИИИМСХ, ТГТУ,АООТ БМКБ «Агромаш».

Публикации. По теме диссертации опубликованы 13 работ, из них 3 статьи в Узбекском журнале «Проблемы информатики и энергетики», 1 статья в журнале «Хлопководство», 3 тезиса докладов на различных научно-технических конференциях.Получено 7 авторских свидетельств на изобретение. Структура к объем- диссертации. Диссертация содержит число страниц машинописного текста - 119 ,рисунков -61 , таблиц - 7 и состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы из 64 наименований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, • показана ее новизна и практическое значение, сформулированы основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе приводится подробный анализ существуй-чего планет эрно-фрикционного механизма привода шпинделей барабана хлопкоуборочной машины, режима его работы, приводных характеристик. На участках, где средняя высока кустов составила 0.8-0.85м.,а средняя ширина- 0.4-0.5 м., значение момента си.1 сопротивлений достигает 0.785 Н*м, в зоне съема максимум сил сопрстивления, оказываемых съемником на шпиндель, доходит до 0.294 Н*м. Показано каким образом зависят агротехнические показатели уборочного агрегата от показателей реверса Шпинделя при переходе его

из рабочей зоны в зону съема хлопка-сырца. При определенных толщинах намотанного хлопка, шпиндель с существующим фрикционным приводом не делает даже одного оборота при подходе к первому съемнику. Для улучшения съема хлопка со шпинделей необходимо, чтобы до соприкосновения со съемником шпиндель успел сделать несколько оборотов при обратном равномерном вращении. За это время дольки хлопка постепенно разматываются. В результате основная масса может быть сброшена до подхода к съемнику и за счет самосброса уменьшится разрыв долек и волокна, т.е. улучшится качество хлопка-волокна. •

На основании опытных диаграмм выработаны основные требования, предъявляемые к электрическому приводу. В за-~ висимости от толщины намотанного хлопка-сырца, привод должен обеспечить регулируемую скорость вращения шпинделя в рабочей зоне в пределах от 105 до 210 рад/сек., в зоне съема хлопка-сырца от 105 до 157 рад/сек.. При встраивании в (Существующий уборочный агрегат максимальный диаметр многороторйого ■ торцёвого. асинхронного йвигателя по осям роторов равен 0.292 м. Максимальный диаметр ротора при шахматном расположении шпинделей соседних барабанов 0.06 м. и при противоположном 0.04S м..Активный участок в зоне сбора, где шпиндель должен иметь установившуюся скорость вращения занимает дугу 60-70° ,зона съема до 40° .

В соответствии с технологией уборки хлопка-сырца были рассмотрены вопросы создания электропривода на основе предложенных конструкций многороторного торцевого асинхронного двигателя, обеспечивающих реверсивный режим работы. Проведенный анализ показал, что лучшими технико-экономическими показателями при расширенных функциональных возможностях обладает гзариант МТДД (A.c. №1817197),в-котором статор выполнен в виде двух кольцеобразных маг-нитопроводов 1, один внутри другого, в лазах которых уложены трехфазная 2 и однофазная 3 обмотки таким образом, что на одной_ половине статора обмотка 2 расположена на внешнем магнитопроводе, а обмотка 3 ид внутреннем, на другой половине изменяется сочетание этих обмоток на магнитопроводах статора (рис.1). Элс-ктродвигатель работает слЬдующим образом. При подаче напряжения в обмотки статора под участками магнитопроводов, на которых расположена трехфазная обмотка, зозникает бегущее магнитное поле, при взаимодействии которого с наведенными токами в стержнях 4 роторов 5 создаются вращающие моменты, приводящие во вращение роторы и роторную систему на подшипниковом щите 6. Магнитное поле однофазной обмотки пульсирующее, которое условно можно разделить на два бегущих противоположных направлениях, поля, большую величину кз> которых имеет та составляющая, чье направление совпадает:'

Рис.1 Многороторный торцевой асинхронный двигатель.

Рис. 2 Составяясицие электромагнитного усилия на диско ротора, действующие в напра-: влении вращения барабана и шпинделя

с направлением вращения ротора. Кроме того, подбором числа витков однофазной обмотки возможно компенсировать пульсирующее поле краевых эффектов разомкнутой трехфазной обмотки, расположенной на том же магнитолроводе.

В виду конструктивных особенностей теория и методика расчета МТАД в основном разрабатывалась заново.

Во второй главе выполнено математическое моделирование МТАД. Показано, что наибольшими возможностями при анализе электропривода на его основе обладает метод, в котором взамен магнитной цепи статора и роторов МТАД вводятся развернутые схемы замещения, параметрами которых являются проводимости для потока взаимоиндукции между возбужденным зубцом сердечника статора и одним из невозбужденных зубцов роторов, а также нелинейные проводимости элементов магнитопроводов. Данный метод позволяет вести расчет при произвольной схеме обмоток статора с учетом особенностей конструктивной несимметрии МТАД, в том числе в нестационарных режимах работы. Разработанная динамическая модель включает дифференциальные уравнения состояния электрических двигателя и уравнения движения электропривода на его основе, а также алгебраические уравнения -состояния магнитной цепи. - '

Для удобства анализа магнитного поля двигателя его активная зона исследуется относительно зубцовых делений и витков сердечника статора при допущении о плоскопарал-лельности поля, создаваемого обмотками статора. При этом в модели учитываются: сложность конфигурации поля в воздушном зазоре при двойном движении ротора- сочлененного со шпинделем, вдоль расточки статора . при вращении.барабана и вокруг своей оси (соответственно угловые координаты аг и аг); разрывы во вторичной магнитной цепи введением проводимостей шунтирования; -насыщение путей рассеяния в дисках роторов вторичного элемента, резко лро-являщееся при низких скоростях движения, методом разделения в схеме замещения параметров на зависящие от частоты и тока.

Удельные электромагнитные усилия на активной поверхности дисков роторов, возникающие при взаимодействии бегущего магнитного поля с наводимыми токами в короткозамк-нутой обмотке и ферромассиве роторов, направлены вдоль витков сердечника статора (рис.2,а), и могут быть выражены через приращение коэнергии в зазоре при изменении положения ротора, складывающегося из изменения вдоль угловых координат а! и а2.

По их значениям определяются составляющие электромагнитных моментов сил при аекторном разложении То,^) в "соответствии с положением точек•их приложения относительно -витков сердечника статора и положением , ;относительно

осей роторов, выражаемых углом $ц,ге) между радиус-вектором г(1,гс) диска ротора и прямой, проведенной по оси статора К0(рис.2,б). При подстановке полученных выражений в формулу Лагранжа были получены следующие уравнения движения электропривода на основе МТАД СТО! 1 1 2С

с!е . з1 11

—* (II Ела(1,гс) *йо*ц,гс)~Мм (ССа) )

1 1(1) гсС) .

" —* (1 1Е'оэи,гс)*Г(1,2с)*С08Э(1,г<:)-Ми(а2(1)) )

г

(1)

1 1(п) ::с (п)

!-- = -* (I о»'и,ге) * Г (1,1С) *СОБ&(1,2с) -Мы (а2 (П)) )

(¡ь2 ¿г? 1|п"1> ?с(п"1>

где >11,^ - моменты инерции барабана и диска ротора, сочлененного со шпиндел м; п - порядковый номер ротора; М„ - внешний механический момент сил, действующих на шпиндель в рабочей зоне и зоне съема.

В третьей главе при использовании полученной математической модели разработаны универсальные методики, позволяющие автоматически формировать алгоритмы расчета, теоретически исследовать предлагаемые конструкции МТАД в электроприводе шпинделей барабана ХУМ.

Одной из наиболее сложных задач теоретического анализа работы данных двигателей является определение магнитной проводимости зазора между зубцами роторов и статора при их различных взаимных положениях. Зависимость магнитной проводимости от перемещения ротора относительно статора определяет удельные усилия в электроприводе, а после анализа потерь - КПД и другие параметры. Конфигурация воздушного зазора в МТАД неразрывно связана с конструктивной особенностью электропривода хлопкоуборочного аппарата: ротор, перемещаясь вдоль расточки статора, вращается вокруг своей оси, вследствие этого имеет место несимметрия положения зубца ротора относительно зубца статора, в.результате чего изменяется зубцовое деление ротора и'угловое расстояние его середины от исходного вертикального положения СС21, приведенное к угловой координате статора, на витке сердечника ■ с номером д.. Составлен алгоритм расчета этих величин с применением формул сегмента окружности. ^алее при использовании скалярного магнитного потенциала на расчетной зоне, равной 2.5*^1 (Ь^ -зубцовое деление статора) при -варьировании относительно размеров,характеризующих двусторонний воздушный зазор, бьша выявлена кусочная функция проводимости взаимоин-

к

дукции между аубцовыми контурами статора и роторов в зависимости от угла между ними 1x1+021.

В соответствии с методом Адамса в систему уравнений модели электропривода на основе МГАД вводится вектор угловых скоростей роторов ш=сАх/Л. -

Отрезок времени, на котором ищется решение, разбивается на равные интервалы с шагом 11. После интегрирования на ;)-м интервале ■ ч

Узп^+ЛЧ'гЬ* [К]

р»0

ч

ю1+1=ш3+Ь/и] *2рр*Мэ,^1.р+Лсоч; (2).

р*0

ч

р-0

где [И]г[«Г] - матрицы соответственно активных сопротивлений ветвей обмоток двигателя и моментов инерции подвижных элементов, ДТ-рприращение потокосцепления, обусловленное изменением ЭДС е^ источников, тока; Асо,- изменение угловой скорости, обусловленное изменением внешнего механического момента.

Расчет динамического режима реверса ротора, сочленен- ■ ного Со шпинделем,при переходе из зоны сбора хлопка-сырца в зону его съема, предполагает определения параметров установившихся электромагнитных процессов в двигателе. При заданной постоянной угловой скорости барабана - он • возможно рассчитать установившийся режим с применением переходной матрицы и сводится к отысканию периодического решения системы,определяемого периодом изменения ЭДС Тви периодом изменения индуктивности фаз обмоток статора Т^, зависящего от междуроторного расстояния При расчете определяются начальные значения токов 1у, соответствующих установившемуся режиму, которые затем уточняются при расчете потокосцеплений фаз статсра Чу магнитной цепи с помощью алгебраических комплексных■уравнений. •

В рамках одного и того же подхода степень приближения может быть различной. Переход от динамической модели, при которой перемещение подвижной части электропривода учитывается посредством пересчета параметров схемы замещения на каждом шаге интегрирования дифференциальных уравнений, описывающих электромеханически переходный процесс, к статической, колца перемещение моделируется последовательностью состояний, в каждом из которых электромагнитные параметры считаются установившимися, интегрируются лишь уравнения движения с подстановкой в них статических электромагнитных моментов, получаемых при расчете магнитной цепи, позволяет существенно упростить

г;)

КРНОУ

НБТХ

МШОС

Ввод исходных данник

Программа расчета проводимоетей зубцових контуров...

-5.

РЖО

Программа расчета матриц струтуры обмоток

Программа расчета параметров установившихся . электромагнитных прцесеов Программа расчета магнитной цепи днигателя

ЯМС

пп

Вывод зависимостей Ы^а'Св), г)(б), о'озр(а)

'Программа интегрирования системы дифференциальных уравнений методом .Адаыса

Вывод зависимостей М

Рие.З. . Блок-схема программ исследования переходных

режимов работы МТЛД.

-в-

и ускорить решение задачи анализа переходных процессов в электроприводе уборочного аппарата.

Разработанные модели, алгоритмы, программы(рис.3) доведены до расчетов конкретных образцов.

В четвертой главе дается анализ физических процессов, протекающих в МТАД,. характерной особенностью конструкции которых ввиду необходимости реверсивного режима работы шпинделей, является разомкнутость обмоточных зон статора. •

В каждом конкретном случае по ограниченным результатам математического моделирования переходного процесса возможно оценить область параметров, позволяющих улучшить рабочие характеристики электропривода.

В значительной степени на характеристики МТАД в электроприводе шпинделей хлопкоуборочной машины оказывает влияние то, что при разомкнутости обмоток статора перемещение барабана обуславливает краевой эффект в магнитном поле воздушного зазора двигателя, проявляющийся в том, что в каждом стержне дисков роторов возникают переходные составляющие тока на входе и выходе в зону одной из обмоток статора. Они приводят к уменьшению индукции магнитного поля в зазоре на входном, краю обмотки статора и увеличению - на выходном. Это ведет к появлению добавочных потерь и тормозных моментов, действующих на ротор, рочле-ненный со шпинделем, локализованных на участках у' краев обмоток, что заметно ухудшает реверсивный режим работы. Установлено, что традиционные схемы обмоток статора малоэффективны с точки зрения подавления вредного влияния краевого эффекта.. При этом искусственное нарушение симметрии обмотки при выполнении параллельных ветвей с различными параметрами может привести к улучшению реверсивного режима работы.электропривода.

Достоверность разработанных математических моделей, задаваемых электромагнитных параметров, созданных алгоритмов, написанных программ, а также применимость сделанных допущений была проверена при. сравнении результатов численных и натурных экспериментов.

На рис.4 проведено сравнение полученных расчетных (1) и экспериментальных (2) характеристик холостого хода МТАД с электроприводом, выполненном на основе многороторных асинхронных двигателей цилиндрического исполнения.

Исследованы электромеханические переходные процессы в МТАД, которые сопровождают прохождение под статором зоны неоднородности параметров, т.е. разрывами в магнитной цепи вторичного элемента между отдельными дисками роторов. На рис.5 показаны зависимости момента, действующего вдоль полюсного деления статора на диск ротора при неподвижном барабане для МТАД с параметрами: числа пар полюсов 2р«10+1, отношения полюсного деления к воздушному зазору

о,

ОМ-0.5-

ОЛ -

0.1

Вт

ш

км

т

Ь

1,5-

£

'у / / '4

ч < \

/У /- И ' ^ 1

// 1 > ■У ■

/ / < 2

• \

О 50 № 150 200 2ьО 300 4иО Цб

О)

цЦ

0,3

4Н

д.

№

600-

А 5.

Д-

Ш, 2

0.1 ■ №■

Д-*

1у * у

-

г,- л У Л 200 ?50 Ш МО чоо ЦВ

Аиь'аКЪинИОжИ.ЧИ ХОЛООЯОГО . хода МНОГО- . _«?.<>

.роторного асинхронного двигателя торцевого(а) и цилиндрического исполнения <б)-.

И-М

Ц

Ф

ОМ

•

ч л— 1 _/

2 X Т т

Статор

| "ротор | I I

I г Г I

аб

/.г

(¿-т/т

Р::с.5 Зависимости момента на диске ротора, сочлененного со шпинделем, от - п*?рекры-

ММ Ч-'м

Т!*Я СорНИКОИ' •

<? 02 0А 0,6 см 1,0 5

Рис.-) Зависимости .момента на диске ротора, сочлененного со шпинделем,и тока фазы статора МТАД на диапазоне скоростей-.

x/5=Ó.033/0.005; электромагнитной добротности е0=5. Ka рис. б показаны моменты во всем диапозоне скоростей при определенном положении подвижной системы.

Результаты теоретических исследований были использованы при создании опытного образца МТАД применительно к электроприводу шпинделей барабана ХУМ.

В пятой главе■изложены результаты экспериментального исследования: динамических показателей МТАД с различными вариантами дисков роторов подвижной части электропривода, режима работы реверса шпинделя для фрикционного и электрического приводов.

Такая конструктивная особенность МТАД как наличие немагнитного зазора между кольцеобразными магнитопроводами статора позволила ' предложить новую конструкцию роторов (патент России № 2016466).Согласно проведенным экспериментам установлено, что число выступов с короткоэамкну-тыми (КЗ) секциями обмотки должно быть, нечетным, чтобы исключить пульсацию момента "в процессе работы. Ротор МТАД предложенной конструкции запускается за 0.018 сек., тогда как при массивном диске с КЗ обмоткой за 0.025 сек.

■ Были проведены эксперименты по определению угловых скоростей шпинделя при фракционном и электрическом приводах на холостом ходу и на основе полученных результатов произведен сравнительный анализ этих приводов.

При электрическом приводе шпиндель в рабочей зоне и зоне съема имеет более высокую угловую скорость, чем при механическом приводе. А т.к. высокая абсолютная скорость вершины зуба шпинделя способствует, лучшему, извлечению хлопка из коробочек, то .преимущество электрического привода в этом случае неоспоримо.

В существующих хлопкоуборочных машинах вследствие неэффективной работы переднего съемника увеличивается на-.грузка на задний съемник, который не успевает полностью снять хлопок со шпинделя. Неснятый сырец вместе со шпин-. делем попадает опять в рабочую зону, образуя так называемые проносы. В электрическом приводе, при сохранении того ;ге расположения съемников, шпиндель подходит к переднему съемнику с угловой скоростью, которая способствует частичному изъятию им хлопка-сырца и тем самым разгружает задний съемник, полностью снимающий оставшийся хлопок.

Реверсирование шпинделей в приводах ХУМ сопровождается потерей мощности, которая поглощается, работами сил тре.шя во время торможения и разгона. Проведенные экспериментальные исследования показывают, что потребляемая мощность* во время вращения барабана при работе электрического привода, шпинделей на основе МТАД уменьшается по ¿сравнению с фрикционным приводом примерно

47в два, раза, т.к. КПД при электромагнитном сцеплении выше, ч<?м при механическом.

Получены выражения электромагнитных моментов, действующих в нэправлении вращения ротора со шпинделем и барабана, позволяющие выбрать электромагнитные нагрузки дги-гателя при проектном расчете.

Удельное усилие, требуемое для приведения во вращение шпинделя в рабочей зоне (в установившемся режиме МЭ=МЫ) определяется решением интеграла электромагнитного момента по пло::ади в активной зоны поверхности диска ротсра. Интегрирование производится вдоль расчетной длины сердечника статора по его виткам (рис.2)

Мэ|о2) = Цмм1а2)*сй = Яг0э1а2)*г(Э2)*а(г)*<$,*<±:= Р0э*[гд*

(М (5)

* (г*^г7-~?+ г/* а г с эТпТг/г^) - (2/гд) * (г*\'гдг-г2'+ (3/2) *

гд

*га2*г*,/г^2--гг+ (3/2) *гд4*агсэ1п (г/гд) ] | = 1?0э* (я*гд3) (3)

о

Формуляр электромагнитного расчета МТАД предназначен для определения моментов, токов, мощностей, согф, КПД, а также выбора оптимальных параметров его конструктивных элементов", обеспечивающих моментно-скоростной режим работы электропривода шпинделей и барабана ХУМ. . •

Экономическая и техническая эффективность от внедрения электропривода шпинделей и барабана хлопкоуборочной машины с многороторными системами была -определена на основе анализа факторов, вносимых этими электрическими машинами . Улучшение полноты сбора и эксплуатационной надежности уборочного агрегата позволяет повысить производительность четырехрядной хлопкоуборочной машины до 423.6 тонн, хлопка-сырца за сезон, что на 73.6 тонн больше чем существующем фрикционном, приводе. ,

ВЫВОДЫ. -

1. Установлено, ч(то применение торцевой конструктивной схемы многороторного асинхронного двигателя обэспечит лучшую встраивоимость в существующий механизм уборочного агрег.эгп ХУМ, позволяет уменьшить ток намагничивания, снизить потребляемую мощность и увеличить выходную мощность на валу роторов примерно на 30%. ■

2. Выявлено, что возможность оптимальней компоновки составных элементов двигателя позволяет расширить его функциональные свойства, т.е. приводить во вращение не только шпиндели, но и сам барабан уборочного агрегата ХУМ. Применение МТАД такого типа позволяет избавиться от механический передачи привода барабана, что приводит уменьшению весовых показателей уборочного аппарата.

-(В-

3. Анализ показал, что перспективным по своим технико-экономическим показателям является вариант МТАД, в котором статор состоит из двух кольцеобразных магнитопроводов с комбинированием трехфазной и однофазной обмоток.

4. Определено конструктивное оформление обмоток статора МТАД для компенсации краевых эффектов в ограниченных обмоточных зонах трехфазной обмотки статора 1 для улучшения реверсивного режима работы электропривода.

5. Установлено при рассмотрении полученных расчетных зависимостей времени реверса от сопротивлений стержней обмоток роторов МТАД, что области оптимальные по критерию длительности переходного процесса МТАД в электроприводе располагаются в зоне больших сопротивлений.

Экспериментальными исследованиями МТАД с различными вариантами дисков роторов установлено, что наилучшие характеристики переходного процесса имеет двигатель с вариантом ротора, в котором, диск выполнен с выступами на активной поверхности, в пазах которых находятся стержни отдельных короткозамкнутых секций.

7. Установлено по результатам экспериментального исследования, что применение электрического привода на оснозе МТАД вместо существующее фрикционного позволит обеспечить стабильность рабочего режима реверса шпинделя, а также уменьшить потребляемую мощность барабаном "уборочного аппарата на 54%. '

к. Применение МГАД в качестве привода шпинделей будет способствовать: а) увеличению сбора хлопка-сырца и повышению "производительности туда не менее, , чем на Л.0%, за счет более качественной очистки полей, б) повышению эксплуатационной надежности за счет отсутствия быстро изнашивающихся частей привода шпинделей уборочного аппарата.

Содержание работы отражено в следующих публикациях:

-Исамухамедов З.Ш., Хаджинова М.У., Анарбаев А.И. Новые конструкции многороторных асинхронных двигателей и их классификация. Узбекский журнал Проблемы информатики и энергетики, ч» 6, 1993 г.

-Исамухамедов З.Ш., Анарбаев А.И. Расчет динамических режимов многороторных торцевых асинхронных двигателей. Узб.журнал Проблемы информатики и энергетики,№ 3, 1995 г.

. -Исамухамедов З.Ш., Анарбаев А.И. Анализ переходного процесса многороторного торцевого асинхронного двигателя для привода' шпинделей и барабана хлопкоуборочной машины. Сб. Хлопководство, №'5-6,1995.

-Исамухамедов З.Ш., . Анарбаев А.М. Статическая модель для исследования, рабочего режима многороторного торцевого асинхронного двигателя. Узбекский журнал Проблемы информатики и энергетики. В 1, 1997 г.

-А.с.№164,тК785 ( - ) Многороторный электродвигатель / Исамухамедов З.Ш., Анарбаев А.И., Хаджинова М.У., Акбар-ходжаев Б., Бегматова Д.- Опубл. в Б.И. 1991г., »17.

-А.с.»1746480 Многороторный электродвигатель./ Исамухамедов З.Ш.,Анарбаев А.И.-Опубл.в Б.И.1992г., №25.

-А.с.№181415б( - ) Многороторный электродвигатель /Исамухамедов З.Ш., Анарбаев А.И., Хаджинова М.У. Опубл. в Б.И. 1993г., №17.

-А.с.№1817197( - ) Многороторный электродвигатель /Исамухамедов З.Ш., Анарбаев А.И., 'Хаджинова М.У. Опубл. в Б.И. 1993г., №19.

-А.с.№1820454{ - ) Многороторный электродвигатель /Исамухамедов З.Ш., Анарбаев А.И., Хаджинова М.У. Опубл. в Б.И. 1993г., №21.

-Патент №2016466(Россия).Ротор многороторного торцевого асинхронного двигателя. / Исамухамедов З.Ш., Анарбаев А.И, - Опубл. в Б.И. 1994г., №13.

-Патент №2016468 (Россия).Многороторный электродвигатель . /Исамухамедов З.Ш., Анарбаев А.И., Хаджинова М.У. - Опубл. в Б.И. 1994, №13.

Анарбаев А.И.

К£п роторли асинхрон моторлари ёнаки конструкцинларни пахта териш машиналарнинг шпинделлари юритмасида к;уллаш ва таз^ил этиши.

Ишнинг мак;сади пахта териш машиналарнинг шпинделлари юритмасининг талаб буйича куп роторли асинхрон моторлари ёнаки конструкцияларни тазушл этиши.

Химояга киритиладиган коидалар: -бу моторларни конструктив сифатларини хисоблаш модели; -бу моторларни пахта териш машиналарнинг шпинделлари юритмасида динамик на статик з^арактеристикаларини хисоблаш методикаси; • .....

-к^п роторли асинхрон мотор чулгамаларини конструктив з^ал к^лишда юритманинг иш характеристикига таъсирини тек-шириш ьазарий натижалари;

-тавсия. этилган юритманинг мавжуд механик юритма бияан тажриба:;ий характеристикаларини солиштириш анализ килин-ган. .

Диссертация мавзуси буйича 3 та ильдай иш чоп этилган.

Anarbaev A.I.

Work out multirotor asynchronous engine for spindles and drums drives of cotton picking machines.

The basic object of the dissertation is the work out of multirotor asynchrqnous engine in accordance with requirement of the cotton picking machines.

From the obtained scientific results the following are presented to the discution:

-construction of the perspective version of multirotor asynchronous engine;

-mathematical models of the. system electric spindles drive on base this engine;

-algorithms and programs for calculation the transition processes for spindles and drums drives of cotton picking machines;

-the theoretical results of examination construction of the wiring and its optimal parameters;

-the experimental comparison of the vrork multirotor asynchronous engine and mechanical for spindles and drums drives of cotton picking machines.

The basic contents of the work is elucidated in 3 publications. .

M/

БОСМАХОНАГА Т0ПШНРШ1ДИ ^ Л. ■ БОСИШГА РУХСА" ЭТИЛДИ fi. KJ0F03

БИЧИМИ 60x84 1/15. ОФСЕТ БОСМА УСУЛИ. ДАЛОВИ /. о НУСХА. БУЮРТМА с?

УЗ Р ФА «КИБЕРНЕТИКА» ИИЧБ СИГА К.ЛРДШЛИ КИБЕРНЕТИКА ИНСТИТУТШ1ИНГ БОСМАХОНАСИДА

ЧОП ЭТИЛГАН. 700U3, ТОШКЕНТ. Ф. ХУЖАЕВ. КУЧАСИ 34 УИ.