автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Разработка установок сельскохозяйственного назначения с асинхронным приводом колебательного перемещения

На правах рукописи

ОВИНОВА СВЕТЛАНА АЛЕКСАНДРОВНА

РАЗРАБОТКА УСТАНОВОК СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ С АСИНХРОННЫМ ПРИВОДОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Специальность 05.20.02 -Электротехнологии и электрооборудование

в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Диссертационная работа выполнена на кафедре электрооборудования и автоматики Российского государственного аграрного заочного университета (РГАЗУ)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Мамедов Ф.А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Сырых H.H.,

кандидат технических наук, доцент Сафонов A.C.

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ)

Защита состоится 27 апреля 2005 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д.220.056.03 в Российском государственном аграрном заочном университете по адресу: 143900, Московская обл., г. Балашиха 8, ул. Ю. Фучика, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного аграрного заочного университета

Автореферат разослан «¿Ь» . IvO-j^O^ 2005г.

Ученый секретарь

диссертационного совета профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Во многих отраслях сельского хозяйства используются устройства, рабочий орган которых совершает возвратно-поступательное, возвратно-вращательное или иное колебательное движение. Наиболее распространенным приводом инструмента, совершающего колебательное движение, является электропривод вращательного движения, использующий для получения колебаний различного рода механические преобразователи перемещения. Большая металлоемкость, потери энергии, сложность регулирования и интеграции с рабочим инструментом заставляют искать пути получения колебательного движения без механических преобразователей вращательного перемещения в колебательное.

Решением вопроса получения колебательного движения без кривошипно-шатунного механизма является построение управляемого электромашинного привода на основе обычных электродвигателей вращательного перемещения, работающих в колебательном режиме.

Для разработки приводов и систем управления в качестве примера были выбраны два технологических процесса: зерноочистка и мойка деталей и узлов машин.

Рассмотрены два случая получения колебательного перемещения. В первом случае колебательное перемещение реализовано с использованием преобразователя частоты, а во втором - с использованием однофазного асинхронного двигателя без фазосдвигающих элементов и с применением механизмов удара и отталкивания.

Таким образом, совершенствование этих двух технологий, разработка для них более эффективных приводов является актуальной задачей.

Цель работы:

- разработка установок сельскохозяйственного назначения с асинхронным приводом колебательного перемещения с использованием трехфазного асинхронного двигателя и преобразователя частоты и однофазного асинхронного двигателя без фазосдвигающих элементов;

- оптимизация кинематических схем и систем электропривода сельскохозяйственного назначения на примере разработанных установок;

- моделирование технологических процессов для доказательства работоспособности систем электропривода с предложенной структурой;

- получение оптимальной структуры системы управления колебательного перемещения;

- синтез системы управления колебательного перемещения; анализ результатов математического моделирования и экспериментального исследования.

Научная новизна:

- разработаны конструкции и системы управления колебательного перемещения для зерноочистительной машины и моечной установки, новизна которых подтверждена пятью патентами;

- произведена оптимизация кинематических схем зерноочистительной машины и установки для мойки деталей и узлов машин;

- составлены модели установок с учетом ударов в механической части, электромагнитных процессов;

- доказана эффективность зерноочистки предложенного механизма;

- найден косвенный показатель эффективности зерноочистки;

- предложены методики выбора асинхронного двигателя для зерноочистительной машины с использованием закона сохранения энергии;

- составлены принципиальные схемы с использованием современной элементной базы PIC контроллеров, IGBT модулей силовой части.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались теория планирования эксперимента, дисперсионный и регрессионный анализ, структурное моделирование с использованием проблемно-ориентированных математических пакетов, оптимальный синтез систем электропривода по результатам применения теории планирования, экспериментальные исследования.

Практическая ценность. Для данной работы были взяты механизмы, широко применяемые в сельском хозяйстве. Конструктивные решения применения трехфазного асинхронного двигателя и преобразователя частоты и однофазного асинхронного двигателя без фазосдвигающих элементов могут быть использованы для зерноочистительной машины и установки для мойки деталей при получении колебательного перемещения и регулирования частоты колебаний, что позволит повысить эффективность работы данных установок.

Реализация результатов исследования. Результаты исследований работы установок сельскохозяйственного назначения с асинхронным приводом колебательного перемещения приняты к применению ЗАО «Ногинский» при разработке новых конструкций установок для мойки сельскохозяйственных агрегатов, внедрены в ФГУП СПО «Аналитприбор» и ОАО «САОМИ» при разработке специальных приводов.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на конференциях МЭИ (2002-2003г.г.); международной научно-технической конференции «Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы» Томский политехнический университет (2003г.), 4-й Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» ГНУ ВИЭСХ (2004 г.), научной конференции РГАЗУ (2004 г.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 13 работах: 7 статьях, 5 патентах РФ и 1 рекламно-техническом описании.

На защиту выносятся следующие положения:

- разработка новых устройств сельскохозяйственного назначения с асинхронным приводом колебательного перемещения;

- обоснование возможности использования асинхронного однофазного двигателя колебательного перемещения и трехфазного асинхронного двигателя с преобразователем частоты в приводах зерноочистительной машины и установки для мойки деталей и узлов машин;

- математическое моделирование технологий с их подробным описанием, позволяющие учитывать удары в кинематике и электромагнитные переходные процессы, подтверждающие работоспособность механизмов;

- поиск косвенного показателя эффективности зерноочистки с использованием метода планирования эксперимента и построение поверхности откликов;

синтез системы управления для зерноочистительной машины.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и списка литературы. Работа содержит 141 страницы машинописного текста, 14 таблиц, 51 рисунок, список литературы из 108 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние вопроса и задачи исследования.

Проведенный анализ литературных источников позволяет провести сравнение конструктивных особенностей и энергетических показателей асинхронного трехфазного двигателя с кривошипно-шатунным механизмом (АТКШ), асинхронного однофазного двигателя без кривошипно-шатунного механизма (ОАД) и асинхронного трехфазного двигателя с преобразователем частоты (АД ПЧ). В результате сравнения выявлено что, несмотря на целый ряд преимуществ, которыми обладает АТКШ, он уступает ОАД и АД ПЧ по ряду показателей.

Электромагнитный электропривод колебательного перемещения без механического преобразователя вращательного движения в колебательное движение начинает в настоящее время интенсивно развиваться, поскольку он практически не уступает по техническим возможностям, наилучшим из существующих электродинамических и гидравлических виброприводов по линейным колебаниям и превосходит их по угловым. Техническая реализация электромашинного колебательного привода существенно проще, чем других типов виброприводов.

Развитие данного типа электропривода идет главным образом по следующим перспективным направлениям: улучшение координатной точности маломощных электроприводов калибровочных и испытательных переносных и стационарных вибростендов; создание мощных электромашинных вибраторов без кривошипно-шатунного механизма с повышенными энергетическими показателями; разработка, исследование и создание резонансных электроприводов колебательного движения с электрическим управлением амплитудой и

положением резонансного пика, реализация простыми техническими средствами многокоординатных электромашинных приводов колебательного движения, выявление простых способов формирования различных законов колебаний и создание реализующих их электромашинных вибраторов

Разработка, исследование, создание и внедрение в достаточном количестве современных высококачественных электромашинных управляемых электроприводов колебательного перемещения без механического преобразователя вращательного движения в колебательное, будет существенным образом содействовать ускорению технического прогресса в различных отраслях народного хозяйства

Приведено теоретическое обоснование выбора АОД и АД ПЧ с рассматриваемыми двигателями на основе двоичной матрицы по 15 классификационному признаку

Установлен коэффициент уникальности применительно к сельскохозяйственному производству, на основе которого выявлен теоретический коэффициент пригодности (Ксх), для использования выбранных типов двигателей в сельском хозяйстве, который равен для АТКШ (Ксх), = 7%, для ОАД (КсД = 43%, для АД ПЧ (Ксх)т = 50% Из полученных процентных выражений следует, что наиболее выгодными для приводов колебательного движения сельскохозяйственных механизмов являются АД ПЧ и ОАД

На основании приведенного обзора литературы в диссертации сформулированы цели и задачи исследования

2. Разработка систем колебательного перемещения сельскохозяйственного назначения на примере зерноочистительной машины и установки для мойки деталей и узлов машин.

Были разработаны привод зерноочистительной машины и три варианта приводов установок для мойки деталей и узлов машин с нововведенными конструктивными элементами В разработанной конструкции зерноочистительной машины (рис 1) отсутствуют частотный преобразователь, а пусковая схема для однофазного асинхронного двигателя упрощается

Двигатель данной установки соединен с валом, а его рабочая обмотка соединена с сетью переменного тока Технологический цикл сепарации зерна зерноочистительной машины начинается с процесса пуска, высвобождения фиксатором поддона и сопровождается упругими ударами об ограничители движения поддона При пуске и упругих ударах, для двигателя формируются условия по скорости и усилиям, приложенным к валу, необходимые для дальнейшего движения асинхронного однофазного двигателя, не обладающего пусковым моментом без дополнительной пусковой схемы Вращающий момент однофазного асинхронного двигателя определяется двумя составляющими, соответствующими токам прямой и обратной последовательности по известной формуле

Рис. 1. Зерноочистительная машина. Патент РФ № 2240872

1 - асинхронный однофазный двигатель; 2 - поддон; 3 - решето; 4 -козырьки; 5 -рычаг; 6 - ось; 7 - ограничители движения поддона; 8 - фиксатор; 9 -вал; 10 - жесткие связи; 11 - подшипниковые узлы

После запуска машины скорость двигателя (В| растет от нуля, скольжение s становится меньше единицы, момент двигателя, вызванный током прямой последовательности, возрастает, что в свою очередь вызывает дальнейший рост

скорости. При завершении пуска скорость двигателя достигает установившегося значения.

В разработанной конструкции установки для мойки деталей и узлов машин (рис. 2) используется трехфазный асинхронный двигатель и питающий его однофазный частотный преобразователь. В соответствии с технологией мойки платформа с контейнерами совершает колебательные движения постоянной амплитуды около горизонтального положения, при котором ось симметрии платформы и кронштейнов совпадает с вертикалью OY.

Рис. 2. Установка для мойки деталей и узлов Патент РФ № 40222

1 - ванна; 2 - платформа; 3 - кронштейны; 4 - подшипниковый узел; 5 -вал; 6 редуктор; 7 -двигатель; 8 - однофазный преобразователь частоты; 9 - перфорированные контейнера.

В рассматриваемой установке это движение платформы обеспечивается законом формирования частоты напряжения, питающего двигатель, и моментами, приложенными к валу. Моменты, действующие на вал, носят активный и реактивный характер и обеспечивают устойчивость колебаний платформы:

(1)

где Мдв=М sin(®„ 0 - приведенный к валу момент двигателя, включенного по схеме «синусного» режима.

<»„ =|о, -®2| - частота изменения момента двигателя при частоте сети (щ) и частоте напряжения на выходе однофазного частотного преобразователя

М - амплитуда момента двигателя, приведенного к валу; М,ит = к, ■ <p(t) - приведенный к валу момент от равнодействующей выталкивающих сил, действующих на контейнеры;

= кг ^-<p{t) - приведенный к валу момент вязкого трения;

- коэффициенты пропорциональности; / - момент инерции установки приведенный к валу; cp(t) - угол поворота вала, изменяющийся во времени t.

Синусоидальный характер изменения момента трехфазного асинхронного двигателя объясняется тем, что одна из статорных его обмоток подключена непосредственно к сети, а две другие, включенные последовательно, соединяются с однофазным преобразователем частоты, напряжение на выходе которого имеет частоту, отличную от частоты сети. При данном способе включения асинхронного электродвигателя происходит непрерывное изменение сдвига фаз между двумя напряжениями питания, обуславливаемое различными величинами периодов питающих напряжений. Поле в рабочем зазоре при этом меняется от кругового до пульсирующего с изменением чередования фаз, что приводит к появлению периодически меняющегося электромагнитного момента двигателя.

Частота изменения момента определяется абсолютной разностью частот питающих напряжений. Приведенные к валу моменты от равнодействующей выталкивающих сил и вязкого трения придают процессу колебаний платформы устойчивость и симметрию относительно вертикали OY. Момент от равнодействующей выталкивающих сил, действующих на контейнеры, пропорционален угловому перемещению платформы 1, что обеспечивается конструкцией установки, а также тем, что при загрузке деталей и узлов в контейнеры производится сортировка с целью обеспечения для контейнеров примерно равного общего и удельного веса деталей и узлов, загруженных в каждый из них. В этом случае платформа первоначально будет располагаться

горизонтально и ее колебания будут происходить симметрично относительно вертикали OY.

В разработанной конструкции установки для мойки деталей и узлов машин (рис 3) используется трехфазный асинхронный двигатель и питающий его однофазный частотный преобразователь. Получены значения амплитуд моментов приводных двигателей, позволяющие использовать все рабочее пространство ванны для мойки В каждой из схем есть свой специфический набор моментов, определяющих безаварийное функционирование установки при удалении кривошипно-шатунного механизма Конструкция мойки подобрана таким образом, чтобы обеспечить последнее условие. Движение контейнера осуществляется циклически, устойчиво с равными отклонениями на угол вправо и влево от вертикальной оси OY.

Рис. 3. Установка для мойки деталей и узлов. Патент РФ № 2241552

1 - ванна, 2 - каналы, 3 - раструбы, 4 - перфорированный контейнер, 5 -регулируемые окна, 6 - скоба, 7 - однофазный преобразователь частоты, 8 - трехфазный

асинхронный двигатель

В предлагаемой установке это движение обеспечивается помимо закона управления частотой момента двигателя, питающегося от преобразователя частоты, моментами, действующими на вал двигателя:

где - момент, развиваемый двигателем;

- момент от равнодействующей силы выталкивания и силы тяжести скобы, контейнера, раструбов, и загрязненных деталей,

(2)

дин

- момент вязкого трения, пропорциональный скорости;

Л

динамический момент,

ускорению,

М - амплитуда момента, развиваемого двигателем,

10

момент, пропорциональный

Ф - угол отклонения оси скобы от вертикали OY (на этой оси находится центр тяжести (т. А) подвижной части установки: скобы, контейнера, раструбов и загрязненных деталей);

ф- сдвиг по фазе между развиваемым двигателем моментом и изменением угла отклонения скобы от вертикали (ф);

т - масса скобы, контейнера, раструбов и загрязненных деталей; § - ускорение свободного падения;

Я - радиус приведения (расстояние от центра тяжести до оси вала двигателя);

к - коэффициент пропорциональности; / - момент инерции двигателя.

3. Разработка метода выбора электродвигателя для привода колебательного перемещения сельскохозяйственных установок.

В этой главе были рассмотрены зерноочистительная машина и установка для мойки деталей и узлов машин и предложена методика выбора электродвигателей.

С учетом особенностей механизма зерноочистительной машины был выбран двигатель. Выбор данного двигателя произведен с использованием закона сохранения энергии для релейного включаемого и отключаемого двигателя. Был произведен расчет нагрузочной диаграммы и тахограммы механизма, по которым осуществлен предварительный выбор двигателя.

Для построения тахограммы требуется определить зависимость угла поворота поддона от угла поворота решета, тогда появится возможность приведения маховых масс и моментов к валу двигателя.

Рис.4. Рычаг, соединяющий поддон и решето зерноочистительной машины

Сложность заключается в том, что движения поддона и решета согласуются механизмом уравновешивания сил инерции и преобразования амплитуды - это рычаг AB с осью М на рис.4.

Рычаг имеет прорези, в которых перемещаются штыри А и В, закрепленные на поддоне и решете. Для нахождения зависимости угла поворота поддона от угла поворота решета была составлена система из трех уравнений:

где г - радиус решета;

R - радиус поддона;

Данная система уравнений была решена с помощью пакета Maple 8. В результате решения получена функция зависимости fil от fi2 (fil-угол поворота решета, fi2-yran поворота поддона). Было получено численное решение. Общего аналитического решения система уравнений не имеет.

Рис.5.

1 - график зависимости угла поворота решета от угла поворота поддона, полученный как численное решение. 2 -полином Лагранжа, предсказывающий поворот поддона по углу поворота решета.

Произведен выбор двигателя установки для мойки деталей и узлов машин для привода с преобразователем частоты при симметричной схеме включения.

Результаты выбора исполнительных двигателей будут использованы при сопоставлении энергетики их работы в несимметричных схемах включения. Использованные при выборе режимы будут при этом приняты базовыми.

4. Математическое моделирование технологического процесса работы установок колебательного перемещения сельскохозяйственного назначения.

В этой главе было доказано, что при ударах поддона зерноочистительной машины возникают условия для продолжения движения.

Было учтено два вида ударов: наличие ударов об элементы конструкции, необходимые по технологии при сепарации зерновой смеси и удары фракции зерна о кромки решета. В модели зерно представлено сосредоточенной массой с конечными линейными размерами, перемещающееся в пределах решета. В результате моделирования был проведен анализ изменения пространственного положения решета, зерна и поддона за цикл работы. Была составлена модель

привода зерноочистительной машины с учетом и без учета ударов Без учета удара зерна и поддона система имеет вид

(4)

Благодаря обобщенному уравнению, которое соответствует остановившемуся относительно решета зерну (а», =со3), сохраняется постоянной разность , что соответствует остановившемуся зерну относительно решета С учетом ударов зерна и поддона система имеет вид

(5)

В первом уравнении (5) при &>, > а>} момент трения направлен против движения, а при су, < щ момент трения направлен по движению Эта ситуация возможна после удара, а зерно продолжает по инерции двигаться в прежнюю сторону В четвертом уравнении функция знака в первом слагаемом отражает факт изменения знака реактивного момента в зависимости от знака относительной скорости (зерна относительно решета) Если скорость > <у3, то сила трения влечет за собой зерно, обеспечивая положительное ускорение

В результате моделирования получена зависимость функции угла поворота решета, зерна и поддона от времени

Рис.6. Зависимость функций угла поворота решета, зерна и поддона от времени

<р„- угол поворота поддона, <рр -угол поворота решета, фз -угол поворота зерна

Была составлена модель, с учетом всех ударов и изменением начальных условий после удара (рис.7).

Рис.7. Модель зерноочистительной машины.

Расчет новых начальных условий после удара

1 (гамма блока Step) выделена «служба времени» Основное ее назначение -временная организация начальных условий и пуска привода в первый момент

2 (гамма вх блока fpod 1) выделены блоки проверки условия наличия удара поддона о раму Здесь предельный угол поворота поддона сравнивается с текущим углом

3 (гамма вх блока firech 4) обозначены блоки, формирующие логические условия наличия удара в системе «решето - зерно» 4 (гамма вх блока tzalip 2) выделены блоки, гарантирующие систему от «залипания» в крайних положениях Далее подключены логические блоки, выделяющие типы ударов по их влиянию на начальные значения углов и скоростей

На графике (рис 6) видно, что угол поворота поддона меньше, чем угол поворота решета, как это было рассчитано в третьей главе В целом колебания решета, зерна и поддона достаточно стабильны, а решето отрабатывает свой угол Зерно совершает постоянные колебания около решета, в результате чего и осуществляется сепарация Возобновление движения скоростью противоположного знака происходит в результате удара поддона об ограничитель движения В модели есть учет сочетаний значений коэффициентов трения, масс частей установки, начальных условий приводящих к его залипанию или другим нарушениям технологического процесса не выявлено

Моделирование процессов в мойке предпринято для подтверждения факта работоспособности устройства при фактической замене «позиционной» системы на систему электропривода с синусоидальным источником момента В соответствии с технологией мойки платформа с контейнерами совершает колебательные движения постоянной амплитуды около горизонтального положения, при котором ось симметрии платформы и кронштейнов совпадает с вертикалью OY (рис 2) В результате моделирования было доказано, что процесс мойки деталей и узлов машин в установке предлагаемой конструкции устойчив Характер движения платформы полностью соответствует технологии Применение трехфазного асинхронного двигателя и однофазного частотного преобразователя для приведения установки в движение упрощает кинематическую схему и повышает ее надежность, происходит улучшение энергетических показателей работы установки

Был произведен синтез управляющей структуры систем управления с помощью теории планирования эксперимента При этом получен оптимальный спектральный состав управляющего воздействия Первая гармоника частоты на выходе преобразователя определялась из условия использования всей рабочей зоны установки ее движущимися частями Частота первой гармоники выбиралась близкой или равной частоте собственных колебаний механической части зерноочистительной машины При этом достигается минимум необходимой мощности двигателя для придания установке требуемых параметров движения Цель эксперимента - поиск оптимальных параметров второй гармоники Использован ортогональный план второго порядка Выбор этого типа плана объясняется близостью зоны постановки эксперимента к области оптимума Первоначальное движение к этой области осуществлялось по градиенту методом

Бокса - Уилсона Были выбраны две целевые функции, первая из которых -максимальное расстояние «пройденное» зерном относительно решета (Ь)

вторая - работа, совершенная двигателем (А) А= ||М а>,| А

где со3-«скорость зерна»,

-скорость двигателя, М -момент двигателя

Одним из важных положений, установленных в работе, является факт совпадения максимума объективного показателя эффективности сепарации Ь и максимума работы двигателя А за цикл сепарации Усредняя работу во времени можно перейти к среднецикловой мощности

Основным критерием выбора целевой функции является показатель эффективности сепарации зерновой смеси Первая целевая функция связана с эффективностью сепарации и напрямую зависит от того насколько эффективно «трется» зерно о решето Опыты проведены со следующими факторами XI - амплитуда второй гармоники, Х2 - частота второй гармоники, ХЗ - начальная фаза второй гармоники

Рис.8. Поверхности отклика для целевой функции расстояния (Ь) и целевой функции работы (А)

При анализе данных поверхностей видна пропорциональность изменения качества сепарации зерна и работы, совершенной двигателем Одним из важных положений, установленных в работе, является факт совпадения максимума объективного показателя эффективности сепарации Ь и максимума работы двигателя А за цикл сепарации Усредняя работу во времени можно перейти к среднецикловой мощности Таким образом, систему управления было решено построить адаптивной и настроенной на поиск косвенного показателя эффективности процесса сепарации - максимум механической работы двигателя При этом оптимальный регулятор будет формировать амплитуду и частоту второй гармоники момента В результате регулирования будет достигнута наибольшая эффективность сепарации, так как максимумы двух целевых функций практически имеют место при одних и тех же параметрах второй

гармоники. Теория планирования эксперимента в этом случае помогает провести структурный синтез системы управления. В качестве первичных устанавливаются датчики момента и скорости с последующей обработкой этих сигналов в контроллере.

5. Разработка принципиальной схемы силовой части и системы управления.

В этой главе была рассмотрена зерноочистительная машина с электроприводной схемой управления двигателем в синусном режиме с использованием преобразователя частоты. Были разработаны оригинальные, выполненные на современной элементной базе ведущих европейских производителей, силовые схемы и схемы управления. Разработано программное обеспечение PIC контроллера.

Задача перед системой управления состоит в подборе гармонического состава управляющего воздействия на частотный преобразователь (инвертор) с целью обеспечения наибольшей эффективности сепарации зерна. Такое воздействие существует и найдено оно в результате реализации многофакторного эксперимента.

Основная частота и амплитуда, обеспечивающие движение рабочего органа с заданной амплитудой и частотой, равной собственной частоте колебаний установки.

Вспомогательная гармоника управляющего воздействия по амплитуде и частоте подбирается по максимуму мощности (усредненной по времени за цикл работы механизма) на валу двигателя. Адаптацию выполняет сравнительно дешевый специализированный контроллер. На стадии разработки система реализована в интегральной среде проектирования MPLAB на базе PIC микроконтроллера фирмы Microchip типа PIC16F83.

В результате подробного рассмотрения системы управления с преобразователем частоты, можно отметить, что данная схема может использоваться не только в зерноочистительной машине, но и в установке для мойки деталей и узлов машин, так как процесс мойки так же можно организовать, используя две частоты. Для зерноочистительной машины данная схема применяется в том случая, если надо повысить качество сепарации зерна, в противном случае, можно брать более простую схему. В данной схеме используются свойства механизма, т.е. наличие собственной частоты колебания (рис.9).

Подбор частоты вспомогательной гармоники идет посредством изменения частоты импульсов, поступающих на счетный вход D2. При этом корректировка частоты основной гармоники напряжения, осуществляется по адресным входам А10-А13 путем перехода на другие области ШИМ и вспомогательной гармоники. Программируется в ПЗУ основная гармоника так: на вспомогательную накладывается гармоника более высокой частоты и большой амплитуды и все это учитывается в ШИМ и в прошивке ПЗУ.

Рис. 9. Система управления для получения колебательного перемещения

В результате рассмотрения системы управления с преобразователем частоты, можно отметить, что данная схема может использоваться не только в зерноочистительной машине, но и в установке для мойки деталей и узлов машин, так как процесс мойки так же можно организовать, используя две частоты. Для зерноочистительной машины данная схема применяется в том случая, если надо повысить качество сепарации зерна, а для моечной установки, если требуется регулировать частоту колебаний платформы, и тем самым улучшить качество промывки деталей.

6. Экспериментальное исследование и оценка экономической эффективности.

В этой главе был проведен эксперимент и оценка экономической эффективности асинхронного двигателя без кривошипно-шатунного механизма с преобразователем частоты. В результате эксперимента был осуществлен колебательный режим с использованием преобразователя частоты Е1-8001-81Ь, а момент и скорость определялись с помощью акселерометра, в качестве которого применялся исполнительный двигатель с полым ротором АДП-362. Исследования проводились при частотах £1=50 Гц; 12 =49,5 Гц.

В результате эксперимента получены осциллограммы скорости и момента (рис.10):

Рис.12. Сравнение расчетных и экспериментальных осциллограмм момента и скорости АД в «синусном» режиме

В этой главе была проведена оценка экономической эффективности предложенных установок на примере зерноочистительной машины. При проведении сравнительной экономической оценки изготовления зерноочистительной машины учитывалось влияние изменения стоимости комплектующих изделий, применяемых при различных вариантах ее изготовления. В качестве базовой модели принята установка с АТКШ. Расчет производился только по изменению себестоимости зерноочистительной, в зависимости от применяемости комплектующих изделий для различных вариантов ее изготовления, все остальные составляющие себестоимости можно принять за постоянные величины, которые не сказываются на сравнительном анализе различных вариантов зерноочистительной машины. Проведенный расчет показывает, что при приблизительно одинаковой рентабельности (около 30%) стоимость зерноочистительной машины с АТКШ (156000 руб.) значительно превосходит стоимость зерноочистительных машин двух других вариантов, это вызвано значительной стоимостью кривошипно-шатунного механизма (60000 рублей). Стоимость зерноочистительной машины с АД ПЧ (80000 руб.) оказалась несколько выше, чем зерноочистительной машины с ОАД (69000 руб.) за счет применения преобразователя частоты, имеющего стоимость - 9000 руб., однако необходимо учесть, что производительность зерноочистительной машины с АД ПЧ на 40% выше по сравнению с другими моделями зерноочистительных машин.

Был проведен расчет экономической эффективности применения зерноочистительных машин с тремя видами привода. Основными исходными данными для проведения расчета являются: производительность зерноочистительной машины, цена зерноочистительной машины, полученная при проведении предыдущего расчета, а также общепринятые данные при проведении экономических расчетов применяемых в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Расчет затрат на заработную плату произведен с учетом того, что обслуживать зерноочистительную машину будет один работник

При расчете амортизации было учтено, что зерноочистительная машина в соответствии с «Классификацией основных средств, включаемых в амортизационные группы» относятся к четвертой группе со сроком полезного использования от 5 до 7 лет, при выполнении данного расчета принят срок полезного использования зерноочистительной машины - 6 лет (72 месяца)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 На основе анализа литературных источников выявлены основные преимущества электропривода с ОДД и АД ПЧ Определен теоретический коэффициент пригодности (Ксх)т электродвигателя для использования в сельском хозяйстве, который равен для АТКШ (Ксх)т = 7%, для ОДД (Ксх)т = 43%, для АД ПЧ (Ксх)т = 50% Из полученных процентных выражений (Ксх)г следует, что наиболее выгодными для приводов колебательного движения сельскохозяйственных механизмов являются АД ПЧ и ОДД

2 Разработаны приводы колебательного перемещения без кривошипно -шатунного механизма для зерноочистительной машины и установки для мойки деталей и узлов машин, новизна которых подтверждена пятью патентами Благодаря тому, что в зерноочистительной машине используется привод в виде однофазного асинхронного двигателя без преобразователя частоты, происходит упрощение технической реализации привода зерноочистительной машины Наличие трехфазного асинхронного двигателя и однофазного преобразователя частоты в установке для мойки деталей и узлов машин, специальным образом организованное управление ими и особенности конструкции установки позволяют полностью реализовать функции кривошипно-шатунного механизма и исключить его из кинематической схемы

3 С учетом особенностей механизма зерноочистительной машины произведен выбор двигателя с использованием закона сохранения энергии для релейного включаемого и отключаемого привода Так же произведен выбор двигателя установки для мойки деталей и узлов машин для привода с преобразователем частоты

4 Составлена математическая модель для зерноочистительной машины с учетом всех ударов удара поддона об ограничитель движения, удара зерна о кромки решета Доказана работоспособность механизма, работающего в соответствии с технологическими требованиями, при учете которых, не выявлено сочетания параметров, при которых происходит залипание поддона в одном из крайних положений

5 Разработана математическая модель установки для мойки деталей и узлов машин Результаты моделирования подтвердили работоспособность и адекватность модели Подтверждаются теоретические предположения о том, что момент от сил выталкивания и составляющих вязкого трения оказывают стабилизирующее действие на привод Таким образом, замена кривошипно-шатунного механизма на привод со свойствами источника синусоидального момента возможна без ущерба для технологии

6. Предлагается объективный показатель эффективности сепарации зерна: относительный путь, пройденный массой зерновой смеси относительно поверхности решета. Получен косвенный показатель эффективности: цикловая мощность двигателя. Доказана возможность построения адекватной системы электропривода сепарации зерновой смеси по косвенному показателю.

7. Разработана силовая и адаптивная схема управления зерноочистительной машиной на базе PIC контроллера. Схема управления реализует адаптивный алгоритм управления. Возможен и ручной ввод параметров. Разработан алгоритм программного обеспечения.

8. Проведена экспериментальная проверка отклонения углового положения и показана сходимость расчетных и экспериментальных показателей.

9. В результате проведенных расчетов выявлено, что за счет применения в зерноочистительной машины АД ПЧ за один год ее работы, может быть получена дополнительная прибыль в размере около 80000 рублей по сравнению с зерноочистительной машиной с АТКШ или 54000 рублей по сравнению с зерноочистительной машиной с ОАД. При переработке 1000 т зерна дополнительная прибыль составит 20000 рублей по сравнению с зерноочистительной машиной с АТКШ или 10000 рублей по сравнению с зерноочистительной машиной с ОАД. Срок окупаемости зерноочистительной машины с АД ПЧ составляет около 0,5 года, в то время как срок окупаемости зерноочистительной машины с ОАД составляет более года, а срок окупаемости зерноочистительной машины с АТКШ - более трех лет. Таким образом, в результате проведенного экономического анализа можно сделать вывод о высокой экономической эффективности применения в зерноочистительной машине асинхронного двигателя без кривошипно-шатунного механизма с преобразователем частоты.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Овинова С.А Анализ приводов сельскохозяйственного назначения с циклическим характером движения. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. Девятой Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. В 3-х т. Т.2.-М.Издательство МЭИ, 2003.-392 с. ISBN 5-70460907-4.

2. Льготчиков В.В., Овинова С.А Экономический электропривод зерноочистительной машины. Электротехника, электротехнические системы и комплексы: Тез. докл. Международной научно-технической конференции 3-5 сентября 2003 г., Томск.

3. Патент РФ № 2240872. Зерноочистительная машина /Мамедоа Ф.А., Малиновский А.Е., Льготчиков В.В., Овинова С.А Опубл. Б.И.2004. №33.

4. Патент РФ № 40222. Установка для мойки деталей и узлов машин /Мамедоа Ф.А., Малиновский А.Е., Льготчиков В.В., Овинова С.А Опубл. Б.И.2004. №25.

5 Патент РФ № 2241552 Установка для мойки деталей и узлов машин /Мамедоа Ф А , Малиновский А Е , Льготников В В , Овинова С А Опубл Б И 2004 №34

6 Патент РФ № 39841 Установка для мойки деталей и узлов машин/Мамедоа Ф А , Малиновский А Е , Льготников В В , Овинова С А Опубл Б И 2004 №23

7 Патент РФ № 2240186 Установка для мойки деталей и узлов машин /Мамедоа Ф А , Малиновский А Е , Льготников В В , Овинова С А Опубл Б И 2004 №32

8 Льготников В В, Овинова С А Экономичный электропривод зерноочистительной машины// Электротехника, электротехнические системы и комплексы Материалы международной науч -техн Конф, 3-5 сентября 2003г , Томск ТПУ 2003 с 40

9 Мамедов Ф А , Льготчиков В В , Овинова С А Улучшение энергетических показателей сельскохозяйственных механизмов колебательного перемещения // Энергообеспечение и энергоснабжение в сельском хозяйстве Труды 4-1 международной научно- технической конференции 12-13 мая 2004г, Мосва ГНУ ВИЭСХ, ЧастьЗ Энергосберегающие технологии в животноводстве и стационарной энергетике -М ГНУ ВИЭСХ, 2004 , с 400-404

10 Мамедов ФА, Льготчиков ВВ, Овинова С А Синтез систем управления двигателя колебательного перемещения с улучшенными технико-экономическими показателями// Энергообеспечение и энергоснабжение в сельском хозяйстве Труды 4-1 международной научно- технической конференции 12-13 мая 2004г, Мосва ГНУ ВИЭСХ, ЧастьЗ Энергосберегающие технологии в животноводстве и стационарной энергетике -М ГНУ ВИЭСХ, 2004 , с 400-404

11 Льготчиков В В , Овинова С А Экономичный электропривод// Сельский механизатор -2003, № 9,-с 17-18

12 Льготчиков В В , Овинова С А Моделирование технологического процесса зерноочистительной машины // Науч Труды РГАЗУ (Агроинженерия) -М РГАЗУ2004гс91-92

13 Рекламно - техническое описание 01200110303 Разработка зерноочистительной машины с асинхронным двигателем колебательного движения Балашиха 2004 г -9 с

Автор выражает глубокую признательность к т н доц Льготчикову В В за

научную консультацию по вопросам построения систем управления и

моделирования

Од: Й-

Оригинал-макет подписан к печати 18 03.2005 г. Формат 60x84 1/16 Печать офсетная Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз.

Издательство РГАЗУ 143900, Балашиха 8 Московской области ** -**

1 2 7(101

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Тенденции развития электроприводов колебательного движения сельскохозяйственного назначения.

1.2 Описание технологий работы установок колебательного перемещения сельскохозяйственного назначения.

1.2.1 Установка для мойки деталей и узлов машин.

1.2.2 Зерноочистительная машина.

1.3 Математические модели электромеханических систем колебательного перемещения

1.3.1 Модель обобщенной электрической машины колебательного движения.

1.3.2 Образование качающегося магнитного поля в электродвигателе колебательного движения.

1.4 Обоснование возможности использования электромашинного привода колебательного перемещения сельскохозяйственного назначения без механического преобразователя.

1.5 Цели и задачи исследования.

2 Разработка систем колебательного перемещения сельскохозяйственного назначения на примере зерноочистительной машины и мойки.

2.1 Зерноочистительная машина с однофазным асинхронным двигателем.

2.2 Установка для мойки деталей и узлов машин с рамой и преобразователем частоты.

2.3 Установки для мойки деталей и узлов машин различных конструкций.

2.4 Выводы по главе:.

3 РАЗРАБОТКА МЕТОДА ВЫБОРА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ПРИВОДА

КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УСТАНОВОК.

3.1 Особенности выбора электродвигателя для зерноочистительной машины.

3.1.1 Определение зависимости угла поворота поддона от угла поворота решета.

3.1.2 Определение скорости механизма.

3.1.3 Определение момента двигателя.

3.1.4 Определение потерь в двигателе.

3.2 Особенности выбора электродвигателя для установки мойки деталей и узлов машин с приводом колебательного перемещения.

3.2.1 .Определение угла отклонения платформы.

3.2.2.0пределение скорости механизма.

3.2.3. Определение момента двигателя.

3.2.4. Определение потерь в двигателе.

3.3 Выводы.

4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

УСТАНОВОК КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

4.1 Моделирование системы очистки зерна.

4.2 Модель установки для мойки деталей и узлов машин.

4.3 Учет электромагнитных переходных процессов.

4.4 Синтез оптимальной структуры управления.

4.5 Выводы.

5 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОМ СХЕМЫ СИЛОВОИ ЧАСТИ И АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ.

5.1 Система управления для привода с преобразователем частоты.

5.2 Система управления для релейного привода.

5.3 Выводы.

6 ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ.

6.1 Экспериментальное исследование работы асинхронного двигателя в колебательном режиме.

6.2 Формирование процесса пуска асинхронного двигателя, работающего в "синусном" режиме.

6.3 Оценка экономической эффективности применения в зерноочистительной машине асинхронного двигателя без кривошипно-шатунного механизма с преобразователем частоты.

6.3.1 Сравнительная экономическая оценка при серийном производстве ЗМ при различных вариантах привода.

6.3.2 Расчет экономической эффективности применения зерноочистительных машин с различными вариантами привода.

6.4 Выводы.

Актуальность темы. Разработка электроприводов для сельского хозяйства остается важной и актуальной задачей. При этом необходимо учитывать маломощность сетей, подводящих электрическую энергию к установкам, наличие энергоемких технологий, нерегулярность профилактического обслуживания установок высококвалифицированным персоналом. Ремонтопригодность новых образцов техники должна позволять в полевых условиях устранять их неисправности и отказы. В тоже время, электропривод обязан отвечать всем требованиям по реализации технологического цикла работы установки.

Во многих отраслях сельского хозяйства используются устройства, рабочий орган которых совершает возвратно-поступательное, возвратно-вращательное или иное колебательное движение. Наиболее распространенным приводом инструмента, совершающего колебательное движение, является электропривод вращательного или поступательного движения, использующий для получения колебаний различного рода механические преобразователи. Большая металлоемкость, потери энергии, сложность регулирования и интеграции с рабочим инструментом заставляют искать пути получения колебательного движения без механических преобразователей.

Решением вопроса получения колебательного движения без кривошипно -шатунного механизма является построение управляемого электромашинного безредукторного привода на основе обычных электродвигателей вращательного и поступательного движения, работающих в колебательном режиме.

Для разработки приводов и систем управления, в качестве примера, были выбраны два технологических процесса: зерноочистка и мойка деталей и узлов машин. Технология зерноочистки заключается в разделении зерна на фракции по размеру зерен. Образуются фракции прохода и схода. По результатам работы зерноочистительной машины определяются сортность, загрязненность зерновой смеси, оцениваются его потребительские свойства. Установки для мойки деталей и узлов машин также необходимы для эффективного ведения хозяйства на земле.

Восстановление изношенных деталей позволяет иногда многократно использовать исчерпавшие ресурс детали и сборочные единицы. Износы поверхностей или другие дефекты, возникшие в процессе эксплуатации машин, могут быть устранены при восстановлении. Это значительно сокращает расход новых запасных частей, обеспечивает значительную экономию денежных средств и труда, способствует охране окружающей среды в связи с исключением этапов производства детали. [1]

Анализ технологического оборудования перерабатывающих отраслей показывает, что более 70% быстроизнашивающихся деталей поддаются восстановлению. Себестоимость восстановления обычно составляет 20-70% цены новых деталей, а ресурс восстановленных деталей выше благодаря использованию эффективных способов восстановления и улучшенным свойствам упрочненных поверхностей.

Таким образом совершенствование этих двух технологий, разработка для них более эффективных приводов является актуальной задачей. Цель работы:

1. Разработка установок сельскохозяйственного назначения с асинхронным приводом колебательного перемещения с использованием трехфазного асинхронного двигателя и преобразователя частоты и однофазного асинхронного двигателя без фазосдвигающих элементов.

2. Оптимизация кинематических схем и систем электропривода сельскохозяйственного назначения на примере разработанных установок.

3. Моделирование технологических процессов для доказательства работоспособности систем электропривода с предложенной структурой.

4. Получение оптимальной структуры системы управления колебательного перемещения.

5. Синтез системы управления колебательного перемещения.

6. Анализ результатов математического моделирования и экспериментального исследования.

Для достижения указанных целей в работе решаются следующие задачи исследования:

1. Выбор технологий сельскохозяйственных механизмов с циклическим характером нагрузки.

2. Разработка установок сельскохозяйственного назначения с асинхронным приводом колебательного перемещения.

3. Выбор электродвигателя и силового оборудования сельскохозяйственного назначения.

4. Выработка целевых функций оптимизации структур систем управления зерноочистки и мойки.

5. Создание математических моделей с учетом особенностей кинематических схем.

4 У

6. Учет электромагнитных переходных процессов при моделировании сельскохозяйственных механизмов с асинхронным приводом колебательного перемещения.

7. Разработка алгоритма и составление программного обеспечения для микроконтроллера.

8. Создание систем управления для получения колебательного перемещения.

Методы исследования в диссертации следующие:

1. Теория планирования эксперимента, дисперсионный и регрессионный анализ.

2. Структурное моделирование с использованием проблемно-ориентированных математических пакетов.

3. Оптимальный синтез систем электропривода по результатам применения теории планирования

4. Экспериментальные исследования

Научная новизна. Научная новизна заключаются в следующем:

1. Разработка конструкции и системы управления колебательного перемещения для зерноочистительной машины и мойки, новизна которых подтверждена тремя патентами и двумя полезными моделями.

2. Произведена оптимизация кинематических схем зерноочистительной машины и установки для мойки деталей и узлов машин.

3. Составлены модели установок с учетом ударов в механической части, электромагнитных процессов.

4. Доказана эффективность зерноочистки предложенного механизма.

5. Составлены модели несимметричных по статору режимов работы приводного двигателя для механизмов зерноочистки и мойки.

6. Найден косвенный показатель эффективности зерноочистки.

7. Предложены методики выбора асинхронного двигателя для зерноочистительной машины с использованием закона сохранения энергии.

8. Составлены принципиальные схемы с использованием современной элементной базы PIC контроллеров, IGBT модулей силовой части.

Практическая ценность работы заключается в следующем: для данной работы были взяты механизмы широко применяемые в сельском хозяйстве. В результате проделанной работы была упрощена их техническая реализация, что сделало их ремонтопригодными в полевых условиях. Для установок предложены более эффективные устройства, внедренные в ОАО «САОМИ». Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на девятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (Москва, 2003), на научно-технической конференции студентов и аспирантов (Смоленск, 2003), на 4-й Международной научно-технической конференции (ГНУ ВИЭСХ). Доклады были отмечены дипломами второй и третьей степени.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ: 7 статей 5 патента РФ, и 1 рекламно-техническом описании. На защиту выносятся следующие положения:

- разработка новых устройств сельскохозяйственного назначения с асинхронным приводом колебательного перемещения;

- обоснование возможности использования асинхронного однофазного двигателя колебательного перемещения и трехфазного асинхронного двигателя с преобразователем частоты в приводе зерноочистительной машины и установки для мойки деталей и узлом машин;

- математическое моделирование технологий с их подробным описанием, позволяющие учитывать удары в кинематике и электромагнитные переходные процессы, подтверждающие работоспособность механизмов;

- поиск косвенного показателя эффективности зерноочистки посредствам метода планирования эксперимента и построение поверхности откликов;

- синтез системы управления для зерноочистительной машины.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав,

6.4 Выводы

1) Проведена экспериментальная проверка отклонения углового положения и показана сходимость расчетных и экспериментальных показателей процесса пуска.

2) В результате проведенных расчетов выявлено, что за счет применения в ЗМ АД ПЧ за один год работы ЗМ может быть получена дополнительная прибыль в размере около 80000 рублей по сравнению с ЗМ с АТКШ или 54000 рублей по сравнению с ЗМ с ОАД;

3) При переработке 1000 тн зерна дополнительная прибыль составит 20000 рублей по сравнению с ЗМ с АТКШ или 10000 рублей по сравнению с ЗМ с ОАД;

4) Срок окупаемости ЗМ с АД ПЧ составляет около 0,5 года, в то время как срок окупаемости ЗМ с ОАД составляет более года, а срок окупаемости ЗМ с АТКШ — более трех лет.

Таким образом, в результате проведенного экономического анализа можно сделать вывод о высокой экономической эффективности применения в зерноочистительной машине асинхронный двигатель без кривошипно-шатунного механизма с преобразователем частоты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе анализа литературных источников выявлены основные преимущества электропривода с ОАД и АД ПЧ. Определен теоретический коэффициент пригодности (Ксх)х безредукторного электродвигателя для использования в сельском хозяйстве, который равен: для АТКШ (Ксх)т = 7%, для ОАД (Ксх)т = 43%, для АД ПЧ (Ксх)т = 50%. Из полученных процентных выражений (Ксх)х следует, что наиболее выгодными для приводов колебательного движения сельскохозяйственных механизмов являются АД ПЧ и ОАД.

2. Разработаны привода колебательного перемещения без кривошипно-шатунного механизма для зерноочистительной машины и установки для мойки деталей и узлов. Благодаря тому, что в зерноочистительной машине используется привод в виде однофазного асинхронного двигателя без преобразователя частоты, происходит упрощение технической реализации привода зерноочистительной машины. Наличие трехфазного асинхронного двигателя и однофазного преобразователя частоты в установке для мойки деталей и узлов машин, специальным образом организованное управление ими и особенности конструкции установки позволяют полностью реализовать функции кривошипно-шатунного механизма и исключить его из кинематической схемы.

3. С учетом особенностей механизма зерноочистительной машины был произведен выбор двигателя с использованием закона сохранения энергии для релейного включаемого и отключаемого привода. Так же произведен выбор двигателя установки для мойки деталей и узлов машин для частотного привода при симметричной схеме включения.

4. Составлена математическая модель для зерноочистительной машины с учетом всех ударов: удара поддона об ограничитель движения, удара зерна о кромки решета. Доказана работоспособность механизма. Механизм работает в соответствии с технологическими требованиями.

Не выявлено сочетание параметров, при которых происходит залипание поддона в одном из крайних положений.

5. Разработана математическая модель установки для мойки деталей и узлов машин. Результаты моделирования подтвердили работоспособность и адекватность модели. Подтверждаются теоретические предположения о том, что момент от сил выталкивания и составляющих вязкого трения оказывают стабилизирующее действие на привод. Таким образом, замена кривошипно-шатунного механизма на привод со свойствами источника синусоидального момента возможна без ущерба технологии.

6. Предлагается объективный показатель эффективности сепарации зерна: относительный путь, пройденный массой зерновой смеси относительно поверхности решета. Получен косвенный показатель эффективности: цикловая мощность (работа) двигателя. Доказана возможность построения адекватной системы электропривода сепарации зерновой смеси по косвенному показателю.

7. Разработана силовая и адаптивная схема управления зерноочистительной машины на базе PIC контроллера. Схема управления реализует адаптивный алгоритм управления. Возможен и ручной ввод параметров. Разработан алгоритм программного обеспечения.

8. Проведена экспериментальная проверка отклонения углового положения и показана сходимость расчетных и экспериментальных показателей.

9. В результате проведенных расчетов выявлено, что за счет применения в зерноочистительной машины АД ПЧ за один год ее работы, может быть получена дополнительная прибыль в размере около 80000 рублей по сравнению с зерноочистительной машиной с АТКШ или 54000 рублей по сравнению с зерноочистительной машиной с ОАД. При переработке 1000 тн зерна дополнительная прибыль составит 20000 рублей по сравнению с зерноочистительной машиной с АТКШ или 10000 рублей по сравнению с зерноочистительной машиной с ОАД. Срок окупаемости зерноочистительной машины с АД ПЧ составляет около 0,5 года, в то время как срок окупаемости зерноочистительной машины с ОАД составляет более года, а срок окупаемости зерноочистительной машины с АТКШ - более трех лет. Таким образом в результате проведенного экономического анализа можно сделать вывод о высокой экономической эффективности применения в зерноочистительной машине асинхронный двигатель без кривошипно-шатунного механизма с преобразователем частоты.

1.Луковников В. И. Электропривод колебательного движения. — М.: Энергоатомиздат, 1984.- 152с., ил.

2. Петров И.И., Мейстель A.M. Специальные режимы работы асинхронного электропривода. -М.: Энергия, 1978. 264 с.

3. Шукялис А. Применение электрических машин поступательного движения в вибрационных устройствах. -Вибротехника. 1973, вып.З (20), с. 42-46.

4. Пат. №498566 и №498566 (Япония). Электродвигатель с колебательными движениями ротора/ М.Фудзино, Г. Нагасака, X. Сибутами.

5. Фридкин В.М. Безредукторный дугостаторный электропривод. -Л.: Энергия, 1970.138 с.

6. Пат. №3343012 (США). Magnetic motor /Tomas.

7. Савченко В.И. Очистка и мойка машин. М.: Россельхозиздат, 1974.124 с. с ил.

8. Батищев А. Н., Голубев И. Г. «Восстановление деталей сельскохозяйственной техники».-М.: Информагротех 1995.-296с.

9. Тельнов Н. Ф. «Технология очистки и мойки сельскохозяйственных машин»-М.: «Колос», 1973 г. 295с. с ил.

10. Ю.Послеуборочная обработка семян зерновых культур: /ВАСХНИЛ. М.: Агропромиздат, 1984. 44 е.: ил. -б/ц.

11. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева и А. В. Шинянского.-М.: Энергоатомиздат, 1983.-616 е.,ил.

12. Булатов P.P. Пятибратов А.И. Использование двигателя колебательного движения в зерноочистительной машине // РГАЗУ -агропромышленному комплексу: Сб. науч. Тр. РГАЗУ. М.2000. С.244-246.

13. Копылов И.П. Электромеханические преобразователи энергии. -М.: Энергия, 1973.400 с.

14. М.Луковников В.И. Электромашинный безредукторный колебательный электропривод. —Электротехническая промышленность. Электропривод, 1980, вып. 8 (88), с. 14-18.

15. Справочник по электрическим машинам: В 2Т. / Под ред. Копылова И.П., Клокова Б.К. —М.: Энергоатомиздат, 1988.

16. Игнатов В.А. Вильданов К.Я. Торцевые асинхронные электродвигатели интегрального изготовления. -М.: Энергоатомиздат, 1988.

17. Гольдберг О. Д., Турин Я. С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. -М.: Высшая школа, 2001.

18. Куцевалов В.М. Вопросы теории и расчета асинхронных машин с массивными роторами. -М. -JL, Энергия, 1996.

19. Свечарник Д.В. Электрические машины непосредственного привода. -М.: Энергоатомиздат, 1988.

20. Budig Р. -К. Drehstromlinearmootoren/ Berlin: VEB Verlag Technik, 1982.

21. Гурницкий B.H. Система многофункциональных линейных электродвигателей. Дис. докт. техн. наук. -Ставрополь, 1989.

22. Справочник по сопротивлению материалов /Писаренко Г. С., Яковлев А. П. -2-е изд., перераб. и доп. -Киев: Наук, думка, 1988. -736 с.

23. Т.И.Муха, Б. В. Януш, А. П. Цупиков. «Приводы машин». Справочник. Под ред. В.В.Длоугого Ленинград. «Машиностроение». Ленинградское отделение 1975 г.

24. Мамедов Ф.А., Беспалов В.Я., Резниченко В.Ю., Малиновский А.Е. Асинхронный двигатель в «синусном» режиме. — Минск: Энергетика, № 5. 197.-57с., ил.

25. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А. Э. Кравчик, М.г

26. A.C.RU №2001106079/20, МКИ 7 В 08 В 3/04, 3/12, 2001.

27. Вольдек А.И. Электрические машины- 3-е изд., перераб.- Л.: Энергия, 1978.-832с., ил

28. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. -3-е изд., перераб.- М.: Наука, 1965.-848с.,ил.

29. Трищева И.И. Несимметричные режимы судовых машин переменного тока. Судостроение. Л.: 1965г.248с.

30. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. Для вузов. -2-е изд. Перераб. И доп. -М.: Энергоатомиздат, 1998. -704 е.: ил.

31. Копылов И.П. Применение вычислительных машин в инженерно экономических расчетах М.: Высшая школа 1980г. 256с.

32. Бергер А .Я. Грузов JI.H. Коган А.С. Асинхронный двигатель в анормальных режимах. Издание ВЭТА, 1938г.

33. Н.Ф.Ильинский учебное пособие по курсу экспериментальное исследование электроприводов. «Элементы теории эксперимента». — М.:МЭИ, 1983. ИЗД.20е, перераб. и.доп. -92 с.

34. Солоненков В.В., Веппер JI.B. Электромеханические переходные процессы в асинхронных двигателях с тормозными устройствами . Межвузовский сборник «Динамика электрических машин». -Омск, 1987. -С. 52-54.

35. Веппер JI.B. Анализ уравнений движения асинхронного автоколебательного электропривода. Сборник материалов межвуз. Конф. Аспирантов и студентов. -Гомель: ГКИ-ГПИ, 1997. -С. 25-27.

36. Тодарев В.В., Веппер JI.B. Автоколебательный асинхронный электропривод. Технические ВУЗы -республике: Материалы 51-й науч. — техн. Коеф. -Минск: БГПА, 1997ю -С. 16.

37. Батищев А.Н., Юдин В.М. Условие равномерного распределения плотности тока при осталивании корпусных деталей. Техника в сельском хозяйстве, 1976, П2, с. 70-71.

38. Ачкасов К.А, Батищев А.Н., Юдин В.М. Контактное электролитическое нанесение металлов. Техника в сельском хозяйстве, 1981, 10, с. 57.

39. Ачкасов К.А., Батищев А.Н., Юдин В.М. Анодное устройство с ленточным тампоном. Техника в сельском хозяйстве, 1982,13, с. 57.

40. Юдин В.М. Восстановление шеек валов под подшипники качения железнением без последующей механической обработки. Экспресс-информация. Ремонт машинно-тракторного парка. - М., ЦНИИТЭИ, 1982, вып. 5, с. 13-14.

41. Ачкасов К.А., Батищев А.Н., Юдин В.М. Новое в восстановлении неподвижных сопряжений. Техника в сельском хозяйстве, 1982, 6, с. 45.

42. Батищев А.Н., Юдин В.М., Спицын И.А., Голубев И.Г. Экономия материально-сырьевых ресурсов при восстановлении деталей железнением. Экспресс-информ.: Рем. МТП и восстановл. дет. - М., ЦНИИТЭИ, 1983, вып. 6, с. 5-7.

43. Батищев А.Н., Юдин В.М. Веселовский Н.И. Экономия материальных ресурсов при восстановлении деталей железнением. Созд., внедрение и использ. ресурсосберегающих техники и технолог.: Тез. докл, респ. коиф. -Минск, 1983, ч. 2, с. 34-35.

44. Батищев А.Н., Юдин В.М. Исследование состава электролита для контактного электролитического железнения. Перспективы орг. и техно л. обслуж. и рем. техники с.-х.: Тр. ШХЮО. - М., 1983, с. 61-63.

45. Батищев А.Н., Юдин В.М., Веселовский Н.И. Установка .для электролитического железнения изношенных деталей. Проспект на ВДНХ СССР: Выставка "НТТМ-84". - М., ВСХИЗО, 1984. - 2 с.

46. Разработка технологии восстановления шеек под подшипники качения валов оборудования контактным электролитическим железнением: Отчет о НИР/ВСХИЗО. Тема 298; № 018300Б8380. Инв Ю2850029.-Балашиха,1984.

47. Веселовский Н.И., Батищев А.Н., Юдин В.М. Железнение внутренних поверхностей с использованием вращающейся перегородки//Влияние техн. об-служ. и рем. с.-х. техн. на ее долговечность: Тр. ВСХИЗО. М., 1985. - с. 21-23.

48. Разработка технологии восстановления нижней головки шатуна скоростным железнением: Отчет о НИР (промежуточн. )/ВСХИЗО. Тема 85-25; №01850024742;Инв.№2860026240.- Балашиха, 1985.-42 с.

49. Разработка рекомендаций по организации гальванического участка и их внедрение на Краснонахорском ремонтом механическом заводе: Отчет НИР/ВСХИЗО. Тема 295; № 01830058381; Инв. 102850034000,-Балашиха,1985. 53 с.

50. Батищев А.Н., Юдин В.М., Голубев И.Г. Снижение затрат энергетических и материальных ресурсов при восстановлении деталей машин/ Обзор, инфор. М., ЦНИИТЭИ, 1985. - 29 с.

51. Разработка и опробование типовой технологии восстановления деталей гидравлики ванным железнением на асимметричном токе. Отчет о

52. НИР/ВСХИЗО. Тема 85-12; Р № 01850024741; Инв. №2860082Н. -Балашиха., 1985. -42 с.

53. Юдин В.М., Мокренко Т.В. Влияние параметров периодического тока с фазовым регулированием прямой и обратной составляющих на условия электролиза. Влияние технического обслуживания и ремонта с.-х. техники на ее долговечность. М., ВСХИЗО, 1985, с.42-45.

54. Батищев А.Н., Юдин В.М., Веселовский Н.И., Мокренко Т.В. Малоотходная технология скоростного железнения внутренних поверхностей шатунов: Тез. докл. на научно-техн. семинаре. Ресурсосберегающая технолог.гальванопокр.- Кишинев, 1986. с. 6-7.

55. Юдин В.М., Веселовский Н.И. Повышение скорости нанесения покрытий при восстановлении и упрочнении деталей: Труды ВСХИЗО, 1986. с. 7579.

56. Батищев А.Н., Юдин В.М., Веселовский Н.И. Восстановление нижней головки шатунов ДВС скоростным железнением//Метод. рекоменд. по изуч. темы "АПК интенсивн. развитие": ВИПК руковод. работников и спец. Госагропрома СССР. - Рязань, 1986. - с, 46-47.

57. Юдин В.М., Веселовский Н.И., Батищев А Н. Скоростное нанесение гальванических покрытий при восстановлении и упрочнении внутренних поверхностей деталей машин//Вестник машиностроения. 1986: №8. - с. 67-69.

58. Разработать высокопроизводительную малоотходную технологий восстановления деталей с.-х. техники железнением: Отчет о НИР (промежуточн.)/ВСХИЗО. Тема 20.01; Инв. №о2870019095.- Балашиха, 1986.-23 с.

59. Батищев А.Н., Юдин В.М., Тарасова Т.А. Пути повышения производительности восстановления деталей типа вал//Совершенств. эксплуатац. и рем. с.-х. техн.: Труды ВСХИЗО. М., 1986, с. 94-97.

60. Батищев А.Н., Юдин В.М., Веселовский Н.И., Тарасова Т.А., Мокренко Т.В. Перспективы восстановления изношенных деталей гальвано-покрытиями//Тез. доки, на всесоюз. научно-практ. конф. по восстановл. дет. маш. 2-5 декабря 1987 г. Рига, 1987, с. 35.

61. Юдин В.М., Веселовский Н.И., Мокренко Т.В. Влияние условий электролиза при железнении на потенциал катода//Эксплуатация и ремонт с.-х. техники. Межвуз сб. научн. тр. М., 1990. - С, 90-94.

62. Юдин В.М., Енисейский H.JL Машина для очистки мелких деталей.Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1991, в I, с. 50.

63. Юдин В.М., Тихонов А.В. Водно-солевая очистка деталей. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1991 с.45-46.

64. Юдин В.М. Установка для интенсивной очистки изделий. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1991, а 10, с. 46-47.

65. Юдин В.М. Проблемы очистки машин и оборудования при современных формах хозяйствования и их решение: Сборник НТД. М.: Информагротех, 1996.-34 с.

66. Голубев И.Г., Юдин В.М., Трегубенков С.И. Очистка оборудования перерабатывающих отраслей АПК. Аналитические и обзорные справки. -Инфор-магротех, 1996. - 8 с.

67. Батищев А.Н., Чижикова Т.В., Голубев И.Г., Спицын И.А., Юдин В.М. Монтаж, эксплуатация и ремонт технологического оборудования перерабатывающих отраслей АПК Справочник. М.: Информагротех, 1997. - 288 с.

68. Юдин В.М. Установка для интенсивной очистки изделий. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1991, а 10, с. 46-47.

69. Тихонов А.В., Юдин В.М., Краснова Н.Н. Влияние состава водно-солевых смесей на коррозию оборудования. Труды ГОСНИТИ. - М.: ГОСНИТИ, 1992, с. 77-80.

70. Разработка ресурсосберегающей технологии восстановления деталей скоростным железнением: Отчет о НИР (промежуточный)/ВСХИЗО. -Тема 18.1: ГР 01910048117.-Балашиха, 1996.-41 с.

71. Юдин В.М. Проблемы очистки машин и оборудования при современных формах хозяйствования и их решение: Сборник НТД. М.: Информагротех, 1996.-34 с.

72. Голубев И.Г., Юдин В.М., Трегубенков С.И. Очистка оборудования перерабатывающих отраслей АПК. Аналитические и обзорные справки. -Инфор-магротех, 1996. - 8 с.

73. Батищев А.Н., Чижикова Т.В., Голубев И.Г., Спицын И.А., Юдин В.М. Монтаж, эксплуатация и ремонт технологического оборудования перерабатывающих отраслей АПК Справочник. М.: Информагротех, 1997.

74. Юдин В.М. Новая машина для очистки узлов и деталей. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1998, е 6, с. 16-17.

75. Батищев А.Н., Юдин В.М, Серебровский В.В., Новиков А.Н., Голубев И.Г.,мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей сельскохозяйственной техники на. сервисных предприятиях. ОГСХА, 1999.- 288 с.1. Быков

76. Методические рекомендации по проведению- 14 с.

77. Ачкасов К^., Батищев А.Н., -Юдин В.М. Устройство для нанесения гальванических покрытий на цилиндрические детали натиранием. А.с. №1027291. Опубликовано Б.И. №25, 07.07.83 г.

78. Батищев А.Н., Юдин В.М. Устройство для нанесения гальванических покрытий. А.с. №1092220. Опубликовано Б.И. №18, 15.05.84 г.

79. Братищев А.Н., Юдин В.М., Новиков А.Н. Устройство .для восстановления канавок поршней двигателей. А.с. а1261976. Опубликовано Б.И. №37,0710.86 г.

80. Юдин В.М., Мокренко Т.В., Батищев А.Н., Тарасова Т.А. Устройство для нанесения гальванических покрытий. А.с. №1289915. Опубликовано Б.И.№ 6, 15.02.87 г.

81. Юдин В.М., Веселовский Н.И., Мокренко Т.В. Устройство для нанесения гальванических покрытий. А.с. №1317036, Опубликовано Б.И. №22.1506.87

82. Юдин В.М., Веселовский Н.И., Мокренко Т.В., Тарасова Т.Д. Устройство для нанесения гальванических покрытий. А.с. №1341252. Опубликовано Б.И. №36, 30.09.87 г.

83. Юдин В.М., Тельнов А.Ф. Устройство для нанесения покрытий. А.с. №1705418. Опубликовано Б.И. №2, 15.01.92 г.

84. Юдин В.М., Аэрман В.М. Установка для мойки изделий. А.с. №1470365. Опубликовано Б.И. №13, 07.04.89 г.

85. Антикризисное управление от банкротства -к финансовому оздоровлению. Под ред. Г.П.Иванова. -М.: закон и право, ЮНИТИ, 1994.

86. ЮО.Ворст И, Ревентлоу П. Экономика фирмы: Учебник -М.: высшая школа. 1994.

87. Грузинов В.П. Экономика предприятия и предпринимательства -М.: СОФИТ, 1994.

88. Куприянов Е.М. Стандартизация и качество промышленной продукции -М.: Высшая школа, 1993.

89. ЮЗ.Макконнелл К.Р. Брю C.JI. Экономика: принципы, проблема и политика: Пер. с англ. Т. 1,2. М.: Республика, 1992.

90. Маркетинг: Учебник. Колл. Авт. Под ред. А.Н. Романова. -М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1995.

91. Организационно-экономические проблемы приватизации. Колл. Авт. Под ред. В .Я. Горфинкеля, В.А. Швандра -М.: Экономическое образование, 1993.

92. Юб.Финансы предприятий: Учеб. Пособие. Колл. Авт. Под ред. Е.И.Бородиной. -М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1995.

93. Экономика: Учебник. Под ред. А.С.Булатова. -М.: БЕК, 1994.

94. Экономика и бизнес. Под ред. В.В.Кашаева. -М.: МГТУ им. Баумана, 1993.

95. УТВЕРЖДАЮ ^^^^иректор ЗАО «Ногинский»2.в^Карцов1. АКТоб использовании результатов диссертационной работысоискателя ученой степени кандидата технических наук Овиновой С.А.

96. Настоящим актом подтверждается, что результаты исследований Овиновой С.А. по механизмам колебательного перемещения сельскохозяйственного назначения и предложенные ей конструкции установок для мойки сельскохозяйственных агрегатов приняты к применению.

97. Установки для мойки деталей сельскохозяйственных агрегатов с однофазным двигателем колебательного перемещения позволяют упростить кинематическую схему привода и повысить его надежность.

98. Настоящий акт на влечет за собой какие-либо финансовые обязательства.

99. Ответственный за внедрени Начальник лаборатории