автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.18, диссертация на тему:Управляемые электромагнитные связи в машинах резонансного типа

РГ6 од

; я . г-п

санкт-петербургский государственный технический университет

На правах рукописи УДК 635.14

ЛЬВОВ Владимир Борисович

УПРАВЛЯЕМЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СВЯЗИ В МАШИНАХ РЕЗОНАНСНОГО ТИПА

Специальность 05.02.18 - теория механизмов и машин

Авто, реферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1993

Работа выполнена на кафедре "Теория механизмов и машин" Санкт-Петербургского Госудаственного технического ушшеситета.

Научный руководитель :'

доктор технических наук, профессор Г.А.СМИРНОВ.

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие:

заслуженный деятель науки и техники, доктор технических наук, профессор

В.Л.ВЕЩ

доктор технических наук, профессор

К.Ш.ХОДЖАЕВ

ШИ "Механобр"

Защита диссертации состоится "х/^&ьа¿№1 1993 г. в ¿Ь часов в ауд. 439, корпус I на заседании специалированного совета Д 063.38,07 в Санкт-Петербургском Государственном техническом униворситето (195251, С.Петербург, Политехническая ул. 29).

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Санкт-Петербургского Государственного технического.университета.

Автореферат разослан " $ "¿ор^^Р 1993 г.

Ученый секретарь специалированного совета кандидат технических наук, доцент

В.И.Лебедев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Использование электромагнитных синхронных механизмов и . псевдоупругих подвесов, функционирование которых основано на бесконтактном взаимодействии зубцовых зон посредством магнитного поля, позволяет повысить экономичность и надежность самых различных технологических агрегатов, а также создать устройства с принципиально новыми свойствами.

Наиболее существенными с практической точки зрения особенностями магнитных связей ■ являются отсутствие непосредственного механического контакта взаимодействующих частей и плавное управляемое изменение жесткости в широком диапазоне. Кинематическая структура электромагнитного передаточного механизма может быть безударно изменена непосредственно в процессе его работы без предварительного согласования положения и скорости движущихся частей.

Перспективной областью применения управляемых магнитных связей являются вибромашины, в которих в качестве основного рекима используются резонансные колебания рабочего органа. Данный тип машин относится к числу наиболее аффективных, однако поддержание резонансного режима в условиях изменения рабочей нагрузки связано с определенными трудностями. Р.озмояшость бесступенчатого регулирования собственной частоты колебательной системы за счет изменения жесткости магнитной связи позволяет поддерживать колебания с амплитудой близкой, к резонансной.

Широкое распространение машин, рабочий орган которих совершает возвратно-поступательное движение, делает актуальной разработку и исследование эффективного и надетого привода, построенного на базе вращательного двигателя и электромагнитного бесконтактного механизма, преобразующего непрерывное вращательное движение в возвратно-поступательное.

Целью настоящей работы является теоретическое и экспериментальное- исследование машин, использующих бесконтактное магнитное взаимодействие элементов передаточного механизма или колебательной системы, и разработка предложений по расширению их применения.

Метода исследования. В дассоотяциониой риОото мсиоль-'сшлш

теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования основаны на математических методах анализа нелинейных колебательных систем: методе усреднения, методе точечных отображений, численном интегрировании. Экспериментальные испытания проводились с целью проверки корректности математической модели и подтверждения теоретических результатов.

Научная новизна. Разработана оригинальная схема подстройки собственной частоты колебательной системы вибростенда под частоту воздействия, использующая электромагнитный подвес с регулируемой жесткостью. Получено уравнение подстройки собственной частоты, найдено его аналитическое решение, определены время и характер подстройки частоты. Предложена автоколебательная схема привода с возвратно- поступательным движением выходного звена, в которой применен управляемый электромагнитный механизм типа "винт-гайка". Определены условия существования и устойчивости стационарных синхронных режимов движэния привода. Показана возможность одновременного существования устойчивых синхронных и асинхронных режимов. Получены условия устойчивости синхронного движения "в большом".

Практическая ценность. Разработана схема фазовой автоподстройки собственной частоты электродинамического виброиспытательного стенда, позволяющая в широком диапазоне частот обеспечить резонансный режим возбуждения. Тем самым расширен уровень воспроизводимых стендом воздействий и снижено его энергопотребение. Аналогичные схемы, в основе работы которых легат идея управления жесткостью магнитной псевдоупругой связи, могут быть использованы для стабилизации резонансных режимов других вибрационных машин.

Предложенная в диссертационной работе схема возвратно-поступательного привода с управляемым электромагнитным передаточным механизмом применена в конструкции погружного перекачивающего агрегата для нефтедобывающей промышленности. Использование данного привода вместо более дорогостоящего линейного электродвигателя позволило повысить надежность и экономичность агрегата. Возможной областью приложения результатов работы являются различного рода транспортирующие системы и манипуляторы.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на постоянно действующем научно-техническом семинаре кафедры теории механизмов и машин СПбГТУ, на заседании секции "Теория механизмов и машин" С.Петербургского Дома Ученых.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы две статьи, получено авторское свидетельство и положительное * решение на выдачу патента (оформление патента завершается).

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 51 наименование, и содержит 124 страницы машинописного текста, в том числе 30 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены основные проблемы, рассматриваемые в диссертации, и представлена ее структура.

В первой главе приведен обзор и анализ существующих работ по применению и динвмическому исследованию бесконтактных механизмов с магнитными связями, возбуждению и поддержанию резонансных колебаний. Обосновывается эффективность использования управляемых магнитных связей для стабилизации резонансных режимов.

Известно, что машины резонансного типа обладают меньшим энергопотреблением, тлеют лучшие массогабаритные показатели, могут обеспечивать более высокие значения выходных параметров. Основной трудностью на пути практического применения резонансных машин является их высокая чувствительность к изменению параметров самой вибрационной машины и рабочей нагрузки.

Значительное число работ в области резонансных машин, выполненных Асташевым В.К., Бабицким В.И., Блехманом И.И., Быховским И.И и другими авторами, связано с решением проблем настройки и стабилизации резонансного режим:-). По способу настройки на резонансный режим мпшинн резонансного тинп долятся на машины с подстройкой параметров колебательной системы и машшш с автоподстройкой параметров возбуждения. Системы, лозьодиродг! производить подстройку собственной частоты колебательной гистчмы, широко используются в машинах, рабочая частот.') которых .-.-чтг.о увязана с частотой питающей сети. Наиболее предпочтет» *Л1 ьич

является подстройка собственной частоты за счет изменения жесткости упругих элементов колебательной системы. Общими недостатками механических устройств для измененения собственной частоты являются: сложность регулировки и трудность ев автоматизации, узкий диапазон изменения жесткости, существенное влияние условий закрепления, возможность возникновения собственных колебаний в упругих элементах. Большинство указанных недостатков может быть преодолено за счет использования электромагнитных псевдоупругих связей.

Идея использования магнитных связей для изменения частотных свойств колебательной системы была предложена Бабицким В.И. и Кобринским А.Б. применительно к задачам активного демпфирования. В работах по активному демпфированию используются приближенные эмпирические зависимости, описывающие взаимодействие . элементов магнитной системы. Более полная теория межзубцового магнитного взаимодействия разработана Ганзбургом Л.Б., Глухановым Н.П. для решения задач, связанных с проектированием бесконтактных синхронных магнитных механизмов (БСММ). В частности, определено распределение скалярного магнитного потенциала в межзубцовом пространстве , получены оптимальные формы и размеры зубцовых зон, построены аналитические выражения для упругой характеристики. Динамические свойства БСММ исследовались Вейцем В.Л. и Ганзбургом Л.Б. на основе кусочно-линейной и полиномиальной апроксимации упругой характеристики.

Основной областью применения БСММ до настоящего времен^ остаются машины, в которых требуется передача движения г герметично замкнутые объемы. Относительно малоизученными являются вопросы применения управляемых магнитных связей в машина^ резонансного типа. Дальнейших исследований лребует работа машин с, межзубцовым магнитным взаимодействием в переходных режимах, возникающих при изменении или переключении тока в обмотка* магнитной системы.

На основании проведенного обзора формулируются цели и задачи диссертационной работы. Объектами исследований выступают два основные схемы. Первая построена на управлении жесткостью электромагнитной связи, вторая использует бесконтактный характер магнитного взаимодействия и возможность безударного изменения структуры БСММ в процессе его работы.

Во второй главе рассматривается система фазовой автоподстройки собственной частоты электродинамического вибрационного испытательного стенда, предназначенная для увеличения уровня воспроизводимых воздействий и снижения энергопотребления. Особенностью реализации резонансного режима применительно к испытательным стендам является широкий диапазон рабочих частот: Разница между верхней и нижней границами частотного диапазона может составлять один-два порядка. Другим существенным свойством стендов является значительное различие между амплитудами колебаний объекта на высоких и низких частотах. Наконец, рабочая частота может изменяться непосредственно в процессе испытаний.

Предлагаемая ниже схема построена с учетом приведенных особенностей и может быть выполнена в виде автономного модуля, играющего роль самонастраивающегося "усилителя" колебаний. В качестве упругого подвеса, при этом, используется электромагнитная пружина (рисЛ), состоящая из подвижной I и неподвижной 2 частей, являющихся элементами магнитной системы. Источником магнитного поля служит обмотка постоянного тока 3. Применив подобных пружин позволяет управлять резонансной частотой колебательной системы за счет варьирования электрических параметров.

Схема управления • электромагнитной пружиной (рис.2) представляет собой систему фазовой автоподстройки собственной частоты колебательной системы под. частоту, задаваемую генератором. Схема состоит из вибродатчика I, умножителя 2, фильтра низких частот 3 и интегратора 4. Сигнал с задающего генератора 5 и сигнал с вибродатчика, характеризующий реакцию системы, поступают на вход умножителя , выходное напряжение которого через фильтр низких частот и интегратор подаотся в обмотку электромагнитной пружины.

В процессо работы описанная система управления обеспечивает выделение положительной составляющей поредаточной Функции стенда

Р(ш,к)= ИеОШи)) .

Интегрирующая цепочка придает системе астатический свойства. Напряженно на выходе интегрирующей цепочки II будет увеличиваться или уменьшаться в зависимости от того, по кякум сторону от резонансной частоты к нпхоггатпя чпг.тотл глпгН'жлонил (.>. Учитывая,

Pue. 1

Pue. 3

что зависимость тока I в обмотке электромагнитной системы от напряжения и имеет вид1

Ы'+ Н1 = 0 .

а собственная частота стенда к пропорциональна силе тока I, запишем уравнение настройки собственной частоты

-с к" + к' = - К Р(ш.к) . (I)

п 1

Здесь Н и I - сопротивление и индуктивность электромагнитной системы, К - коэффициент пропорциональности, зависящий от площади магнитного взаимодействия, формы зубцов, массы подвижной части и параметров контура управления, т = Ь/Н- постоянная времени пружины. Уравнение (I) решается при начальных условиях

г = 0 : к=к , к'=0.

о

Частота ы , входящая в правую часть уравнения (I), может быть функцией времени, например, при проведении испытаний в режиме "качающейся" частоты. Уравнение (I) является нелинейным и его решение находится в общем случае с помощью численного интегрирования.

В зависимости от параметров системы процесс подстройки собственной частоты к вблизи резонансного режима может носить как апериодический, так и колебательный характер. В диссертационной работе показано, что управляя коэффициентами усиления в цепи управления электромагнитной пружиной, всегда можно обеспечить апериодический режим подстройки. В ряде случаев постоянная времени электромагнитной системы подвеса мала по сравнению с временем подстройки и связанными с ней быстрозатухающими переходными процессами допустимо пренебречь. Тогда порядок уравнение (I) может быть понижен за.счет пренебрежения слагаемым со второй производной, а само уравнение явно интегрируется относительно времени X

к

к о

Входящая в правую часть уравнения настройки вещественная

' Здесь и дэлео символом 'обозначена производная по времени

часть передаточной функции электродинамического стенда' Р(ш,к) ' может быть представлена в виде

к2- и2- п ы2т

Р(ш,к) = ---, (3)

(( кг- ш2)2+ п2ш2) ( 1 + -и2 и2)

пк

где п - коэффициент вязкого трения, т - постоянная времени подвижной катушки.

Наличие апериодического звена приводит к неточной настройке на резонансную частоту. Погрешность настройки определяется соотношением между периодом колебаний и постоянной времени апериодического звена. Для электродинамического стенда постоянная времени подвижной катушки имеет значение порядка Ю-3 секунды и, следовательно,вносимое запаздывание будет существенно лишь в килогерцевом диапазоне.

Результат интегрирования уравнения (2) имеет вид

( л а2 (1+а2) (т+С)(7-£ )

* = м ч(£9- £3) - (1-а а )(£-£) + -1п-^ 1,

1 3 ° ' 2 ° 7 (7-£)(7+£0) J

где т = иг - безразмерная величина, сответствущая времени настройки, I = к/ш - параметр настройки, £ = к /и - начальная настройка, а^ = % ^и - безразмерная величина, характеризующая запаздывание, вносимое апериодическим звеном, а= п/ш - величина, соответствующая декременту затухания, р - параметр, определяющий быстродействие контура настройки, 7=/" 1+а а - ошибка настройки.

Графики зависимости £(т) при различном демпфировании представлены на рис. 3. Приближение собственной частоты колебательной системы к к частоте воздействия ы происходит с возрастающей скоростью до момента, когда начинают проявляться диссипативнне свойства из-за выхода в околорезонансную зону. После этого сближение частот замедляется,, принимая асимптотический характер. Как указывалось выше, апериодическое звено вносит в процесс настройки статическую ошибку.

В диссертационной работе анализируется поведение системы в высокочастотной области, , при этом учитываются дополнительные гибкие связи в подвижной системе стенда. На основе рассмотрения амплитудно-фазовой характеристики системы даются рекомендации по размещению вибродатчика, входящего в контур управления электромагнитной пружины.

Третья глава посвящена использованию авторезонансного виброударного режима для повышения эффективности работы машины, рабочий орган которой совершает возвратно-поступательное движение большой амплитуды. Традиционно такие машины строятся на основе реверсирумого вращательного двигателя и механизмов типа винт-гайка, шестерня-рейка либо непосредственно линейного двигателя.

Для машин подобного типа можно существенно облегчить условия работы на концевых участках траектории за счет использования авторезонансного виброударного режима. Данный режим создается введением в конструкцию машины двух неподвижных ограничителей, выполненных, например, в виде предварительно поджатых пружин. Скорость рабочего органа изменяется на противоположную за счет соударения с ограничителями, одновременно управляющая система производит переключение двигателя, изменяя направление вынуждающей силы. Поскольку по окончании соударения движение ротора начинается со скоростью близкой к номинальной, исключаются участки с резким возрастанием усилия и, следовательно, улучшается тепловой режим двигателя. Использование подобных схем не ограничивается машинами с реверсируемым приводом и может быть распространено на более сложные агрегаты, включающие электромагнитные механизмы с изменяемой кинематической структурой, которые рассматриваются в следующей главе.

Система уравнений, характеризующих поведение системы на основных участках прямого и обратного хода, после линеризации может быть сведена к уравнению второго порядка относительно скорости выходного ^звена и

т т и' + т*!/ + V = V • , {=1,2 (5)

где 1 ■ - постоянная времени двигателя, т - механическая постоянная времени, т* = % + тЬ/(з+Ь), V- установившееся значение скорости, з - крутизна статической характеристики, Ь -коэффициент вязкого трения, индекс I соотвествует участкам •прямого и обратного хода.

Уравнение (5) решается по участкам с последующим определением констант интегрирования и времени движения между моментам реверсирования двигатоля из условий припасовывания. При записи условий припясовывания предполагается, что время взаимодействия, рабочего органа с концевым ограничителем мало по сравнению с рабочим периодом, а восстановление скорости после отхода от

ограничителя может быть приближенно описано выражением +0)=-№/(гк-0), где 1; - момент контакта, И - коэффициент восстановления скорости. Условия припасовывания образуют нелинейную систему уравнений. Исследование этой системы показало, что при мнимых корнях Л, г характеристического уравнения

% 1 \г + + V = О

тп т

возможно существование нескольких периодических режимов движения, каждый из которых может реализовываться при определенных начальных условиях. Однако для большинства электродвигателей механическая постоянная времени т существенно превосходит электромагнитную т, корни Л - вещественны и в системе существует единственное периодическое движение. В диссертационной работе получены условия существования и устойчивости периодического движения при некоторых упрощающих предположениях.

Рассмотрим поведение системы на концевом участке траектории, учитывая конечную продолжительность взаимодействия рабочего органа машины с упругим ограничителем. Это поведение, в первую очередь, определяется упругой характеристикой ограничителя. Упругая характеристика должна обеспечивать минимальное время торможения рабочего органа и удовлетворять требованиям прочности, которые могут быть сформулированы как ограничение на максимальное значение перегрузки (ускорение рабочего органа). Такая характеристика получается с помощью предварительно поджатого упругого элемента. Дополнительным эффектом использования предварительно поджатого элемента является исключение влияния уседки пружин в процессе длительной работы.

На основе рассмотрения уравнений движения машины совместно с динамической характеристикой ■ двигателя получены формулы, позволяющие определить величину тормозного пути, время контакта с ограничителем, коэффициент восстановления скорости после отхода от ограничителя и суммарное значение тепловой энергии, выделяющейся в двигателе в процессе торможения разгона.

Данная схема может оказаться малоэффективной для машин, в состав которых входят передаточные механизмы, преобразующие Ефэдателыюе движение в поступательное. Введение в конструкцию пригона бесконтактного управляемого магнитного механизма нч'-ч оля--! построить пиброудприую пнтор'.тоипнсную систему с жируемым ротэнкошшм двигателем.

В четвертой главе излагаются результаты теоретического и экспериментального исследования возвратно - поступательного привода, в котором для облегчения условий работы двигателя применен управляемый бесконтактный синхронный электромагнитный механизм. Предложенная схема привода позволяет избежать реверсирования ротационного двигателя, исключить непосредственный контакт вращающегося и поступательно перемещающегося звеньев и организовать авторезонансный режим работы машины.

Работа привода основывается на возможности управляемого безударного изменения кинематической структуры электромагнитного механизма. На рис.5 изображена схема предлагаемого устройства, состоящего из ротационного двигателя I, с валом которого непосредственно связан винт 2 с правой и левой резьбой, взаимодействующий через рабочий зазор с соответствующими электромагнитными гайками 3 и 4. Каждая из гаек образует с винтом 2 отдельную магнитную систему при подаче на ее обмотку возбуждения постоянного напряжения с коммутирующего устройства 5. Гайки жестко связаны между собой и рабочим органом машины и удерживаются от проворачивания с помощью направляющих.

При работе привода двигатель I непрерывно вращает винт 2. Коммутирующее устройство 5 обеспечивает подачу напряжения в обмотку возбуждения одной из гаек. Возникающее магнитное зацепление между винтом и гайкой приводит к поступательному перемещению обеих гаек и рабочего органа машины. При приходе рабочего органа в заданное крайнее положение коммутирующее устройство подает напряжение на другую гайку, вызывая тем самым обратное движение рабочего органа.

При составлении математической модели предполагалось, что характеристики привода и сил сопротивления движению допускают линеаризацию, а значение усилия Р, передаваемого электромагнитным механизмом, определяется выражением

F = К I2 sin (2iü/h) ,

где I - сила тока в обмотке электромагнитной системы, А - рассогласование зубцов, h - шаг между зубцами, К - коэффициент пропорциональности, зависящий от площади магнитного взаимодействия и формы зубцов.

Полная система уравнений описывает- автоколебательный периодический процесс, состоящий из участков установившегося

Pu с, 7

движения и концевых участков, которые характеризуются быстрозатухающими переходными' процессами. Поведение агрегата в установившемся и переходном режимах существенно различается и требует раздельного рассмотрения. На основном участке рабочего хода исполнительный орган машины и ротор двигателя перемещаются синхронно, при этом ток в обмотке одной из гаек равен постоянному значению, а другой - нулю. С учетом этого и после перехода к соизмеримым величинам общая система уравнений движения преобразуется к виду

<Гф" + Соа1л(ф-7) + вф' = н

+ Соз1п(7-ф) + V7' = Mz (6)

где ф - угловая координата винта, 7 - обобщенная угловая координата гайки (7 = 2icr/h), J ,J - приведенные моменты инерции винта и гайки, s и y - крутизна статической характеристики двигателя и коэффициент демпфирования, С - жесткость электромагнитной связи.

Стационарное решение последней системы имеет вид

Ф = ы t, 7 = ы t + А , to = (М + М )/(s + v), sin А = (vM - sM )/0 (s+v). (7)

012 IZO

Из последнего равенства (7) вытекает условие существования стационарного решения, описывающего равномерное ■ синхронное движение ведущей и ведомой частей агрегата,

М /з - И /v < С (s+v)/(a-v) . (8)

IZO

Решения (7) описывает, вообще говоря, два семейства стационарных режимов. Исследование устойчивости решений путем анализа уравнений в вариациях, приведенное в диссертационной работе,, позволяет выделить устойчивое.

Учитывая нелинейный характер системы уравнений (в), для 'получения полного представления о поведении привода необходимо дополнительное рассмотрение переходных процессов и определение условий устойчивости синхронного движения "в большом". С практической точки зрения устойчивость движения "в большом" гарантирует' отсутствие срывов и позволяет производить изменение направления поступательного движения без предварительного согласования положения и скорости винта и гайки.

Для анализа устойчивости синхронного режима движения при

произвольных начальных условиях в диссертационной работе используется метод точечных отображений в комбинации с методом усреднения, при этом в качестве порождающей рассматривается система вида

9" + а в1п(е) =0 т)' = 0 ,

где в = ({>-7, т) = ф Ji/(Jí+Jг) + 7

допускающая получение точного значения первого интеграла.

Условие устойчивости синхронного движения "в большом" имеет вид

М /а - Н /у < 1,3 Ус(1/7+Ш). (9)

12 о 1 о

Данное неравенство одновременно с выражением (8) определяет параметры системы, при которых любое движение стремится к синхронному. Очевидным способом удовлетворения условий существования и 'устойчивости "в большом"- является увеличение жесткости магнитной связи 0 , например, за счет увеличения напряжения и , подаваемого на обмотки электромагнитной гайки.

Перейдем к рассмотрению поведения системы на концевых участках траектории. При достижении рабочим органом машины крайнего положения управляющая система переключает напряжение И с одной обмотки на фугую. Принимая этот момент времени за t=0 и учитывая зависимость тока в обмотке от времени, можно записать

^ф* + Соехр(-21;/т) а1п(ф-7) + СоИ-ехр(-г/г)]2з1п(<|н7) = М-вф'

>11" ■( С ехр(-2г/х) в1п(7-ф) + С [1-ехр(-г/1)]2а1п(({н-7) = М*-77',

(Ю)

где % - постоянная времени электромагнитной системы. Значение М*, входящее в последнее уравнение системы (10), может отличаться от аналогичного значения на участке основного хода и быть, переменным. Решение системы (10) получено прямым численным интегрированием. Как показали результаты численного эксперимента в наиболее общем случав движение системы на концевом участке имеет три фазы (рис.6): синхронное движение первой гайки и винта, асинхронное движение и выход на синхронное движение второй гайки и винта.

Для уменьшения количества проскоков зубцов на участке асинхронного движения и обеспечения скорейшего выхода системы в установившийся режим может быть использован концевой ограничитель дгчгертиия, описанный в предыдущей главе. В этом случае условия суи'.-статания и устойчивости синхронного режима могут временно

нарушаться. После отхода от ограничителя движение продолжается при более благоприятных начальных условиях (рис.7).

В ходе экспериментальных исследований, проведенных на макете электромагнитного механизма типа "винт-гайка", определены упругая характеристика электромагнитной связи, постоянная времени электромагнитной системы и мощность, расходуемая в механизме. Зарегистрированы переходные процессы, возникающие в системе при различных начальных условиях и параметрах нагружения. Выявлены условия существования и устойчивости синхронных и асинхронных режимов движения.

Результаты экспериментов показали приемлемую для практического использования конструкцию привода с бесконтактным электромагнитным механизмом, отсутствие принципиальных сложностей при его создании и эксплуатации. Положенные в основу математической модели соотношения хорошо согласуются с реальными характеристиками системы. Подтверждены теоретические выводы о характер переходных процессов при переключения механизма. Наиболее существенным является совпадение результатов, касающихся условий существования и устойчивости синхронного режима и количества проскоков зубцов после включения обмоток.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

1. Разработана оригинальная схема резонансного виброиспытательного электродинамического стенда. Для подстройки собственной частоты колебательной системы под частоту задающего воздействия использован электромагнитный подвес с регулируемой жесткостью. Управление подвесом осуществляется системой фазовой автоподстройки частоты.

2. На основе анализа математической модели, описывающей электромеханические процессы в стенде и управляющей системе, построено уравнение подстройки частоты. Получены приближенное аналитическое и численное решения уравнения подстройки, определены время и характер установления резонансного режима, статическая ошибка. Исследовано поведение системы в области высоких частот'и даны рекомендации по-размещению датчиков.

3. Изучено поведение авторезонасной машины, в которой' реверсирование привода осуществляется при достижении • рабочим органом крайнего положения, а скорость рабочего органа изменяется на противоположную за счет кратковременного взаимодействия с

концевым упругим ограничителем. Получены условия существования и устойчивости периодического движения. Исследованы особенности движения системы и работы привода в режиме разгона и торможения.

4. Предложена оригинальная схема привода с возвратно-поступательным движением выходного звена, в которой для облегчения условий работы ротационного двигателя применен бесконтактный синхронный электромагнитный механизм типа "винт- гайка". Система управления механизмом обеспечивает автоколебательный режим работы привода без реверсирования двигателя за счет изменения кинематической структуры передаточного механизма.

5. Построена математическая модель привода, позволившая определить стационарные синхронные режими, движения, выявить условия их существования и устойчивости. Показана возможность одновременного существования различных устойчивых режимов движения. На основе анализа переходных 'процессов в системе получены условия устойчивости сихрокного движения в "большом". Рассмотрена работа машины на концевых участках после переключения управляющего напряжения на обмотках магнитной системы.'

6. Проведены экспериментальные исследования на макете электромагнитного механизма, подтвердившие его работоспособность и результаты теоретического рассмотрения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. A.c. JI967I3, кл. G07/M0I. Стенд для испытания изделий на комбинированное воздействие линейных и вибрационных ускорений. Каразин В.И., Львов В.Б., Соколюк В.Н. 1985.

2. Львов В.В., Каразин.В.И., Смирнов Г.А. Погружной перекачивающий агрегат. Положительное решение на выдачу патента J£32-G06I93/29 (051355) от 20.10.92.

Львов В.Б. Повышение эффективности работы машины за счет исполь?ое'Чния авторезонансного виброударного режима. // Известия вузов. Машиностроение. -1993.- X I,- С.28-31.

4. Львов В.Б., Смирнов Г.Л. Электродинамический резонансный исшл.')тилышй стенд с фазовой подстройкой жесткости подвеса // P}x>iVteMH машиностроения и надежности машин. -1993.-ЖЗ.-С.115-120.