Управляемая вибрация звеньев подвижности производственного механизма
Автор: Карнаухов Николай Федорович, Филимонов Максим Николаевич, Мироненко Роман Сергеевич
Журнал: Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 3 (90) т.17, 2017 года.
Бесплатный доступ
Введение. Предметом настоящей работы является исследование характеристик трения движущихся поверхностей звеньев производственных механизмов (ПМ), включая исполнительные механизмы (ИМ), рабочие органы (РО) технологических машин (ТМ) в зоне малой частоты вращения асинхронного двигателя (АД), питаемого от автономного инвертора напряжения (АИН) в системе «АИН - АД». Цель исследования - поиск технического решения по снижению влияния трения в звеньях ПМ на механические характеристики частотно-управляемого электропривода (ЧУЭП) в зоне малой и ползучей скорости, а также подтверждение целесообразности введения нормируемой вибрации подвижных звеньев в направляющих ПМ при реализации пускотормозных режимов работы АД. Материалы и методы. Для решения поставленных исследовательских задач применен принцип двухрежимного управления АИН, обеспечивающего формирование квазисинусоидального напряжения для питания АД в системе «АИН - АД» с коэффициентами гармоник Kuu > 8%. Использовано программное регулирование амплитуд основной, 5-й и 7-й гармоник тока статора, формирующих пульсирующие моменты на валу АД и вызывающих нормируемую вибрацию звеньев ПМ. Результаты исследования. Получено обоснование и экспериментальное подтверждение возможности управления АИН, обеспечивающее программное изменение амплитуды вибрации вала АД и уменьшение эффективного коэффициента трения движущихся звеньев ПМ с целью исключения схватывания звеньев в условиях эксплуатации ПМ. Такой эффект возможен при вращении ротора АД в зоне низких частот тока (0,5-20 Гц), что характерно для движения ПМ с малой скоростью в процессе реализации пускотормозных режимов работы ЧУЭП. Обсуждение и заключения. Область применения разработанного технического решения охватывает многие ПМ с ЧУЭП, для которых повторно-кратковременные режимы работы (с ПВ 40 % и более) являются основными. Таким образом, использование эффекта вибрационной линеаризации коэффициента трения в звеньях ПМ позволяет уменьшить напряжение трогания АД и существенно расширить диапазон регулирования скорости ЧУЭП, повысить плавность движения и улучшить кинематику выходного звена ПМ, на котором установлен рабочий орган (РО).
Частотно-управляемый электропривод, двухрежимный автономный инвертор напряжения, коэффициент гармоник тока, напряжение трогания ад, сила трения покоя и движения, эффективный коэффициент сухого трения, колебания звеньев механической системы
Короткий адрес: https://sciup.org/14250302
IDR: 14250302 | DOI: 10.23947/1992-5980-2017-17-3-78-88
Список литературы Управляемая вибрация звеньев подвижности производственного механизма
- Браславский, И. Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод/И. Я. Браславский, З. Ш. Ишматов, В. Н. Поляков. -Москва: Academia, 2004. -241 c.
- Карнаухов, Н. Ф. Улучшение характеристик частотного электропривода технологических машин в зоне малой скорости движения исполнительного механизма/Н. Ф. Карнаухов, Ю. В. Пудова, М. Н. Филимонов//Молодежь. Техника. Космос: тр. IV Общероссийской молодежной науч.-техн. конф. -Вестник БГТУ. -2012. -№ 15. -С. 331-333. -(Библиотека журнала «Военмех»).
- Карнаухов, Н. Ф. Частотно-управляемый асинхронный электропривод мехатронных систем/Н. Ф. Карнаухов. -Ростов-на-Дону: Изд. центр ДГТУ, 2009. -224 c.
- Зельченко, В. Я. Расчет и проектирование автоматических систем с нелинейными динамическими звеньями/В. Я. Зельченко, С. Н. Шаров. -Ленинград: Машиностроение, 1986. -174 с.
- Перельмутер, В. М. Прямое управление моментом и током двигателей переменного тока/В. М. Перельмутер. -Харьков: Основа, 2004. -210 с.
- Карнаухов, Н. Ф. Особенности формирования циклических режимов частотного электропривода технологических машин в зоне малой скорости движения исполнительного механизма/Н. Ф. Карнаухов, М. Н. Филимонов, А. И. Изюмов//Вестник Дон. гос. техн. ун-та. -2012. -№ 6 (67). -С. 76-86.
- ГОСТ32144-2014. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения/Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. -Москва: Стандартинформ, 2014. -16 с.
- Следящие приводы. В 3 т. Т. I. Теория и проектирование следящих приводов/под ред. Б. К. Чемоданова. -2-е изд., доп. и перераб. -Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. -904 с.
- Карнаухов, Н. Ф. Моделирование колебаний звена технологической машины в режиме динамического торможения асинхронного двигателя при частотном управлении/Н. Ф. Карнаухов, М. Н. Филимонов, Ю. В. Пудова//Вестник Дон. гос. техн. ун-та. -2010. -Т. 10, № 4 (47). -С. 569-574.
- Розанов, Ю. К. Электронные устройства электромеханических систем/Ю. К. Розанов, Е. М. Соколова. -Москва: Академия, 2004. -272 с.
- Бидерман, В. Л. Теория механических колебаний/В. Л. Бидерман. -Москва: Высшая школа, 1980. -408 с.
- Вибрации в технике. Справочник в 6 томах/под ред. К. В. Фролова. Москва: Машиностроение, 1981 -453 c.
- Федоренко, И. Я. Технологии и средства механизации сельского хозяйства/И. Я. Федоренко, У. К. Сабиев//Вестник Алтайского гос. аграр. ун-та. -2011. -№ 6 (80). -С. 82-85.
- Филонов, И. П. Теория механизмов, машин и манипуляторов/И. П. Филонов, П. П. Анципорович, В. К. Акулич. -Минск: Дизайн ПРО, 1998. -656 с.
- Abdo, J. The Effect of Frequency and Amplitude of Vibration on the Coefficient of Friction for Metals/J. Abdo, M. Tahat//Tribology International. -2008. -Vol. 41, is. 4. -P. 307-314.
- Altpeter, F. Friction modeling, identification and compensation/F. Altpeter. -Lausanne:EPFL, 1999. -150 p.
- Пановко, Я. Г. Лекции по основам теории вибрационных машин и технологий/Я. Г. Пановко. -Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. -192 с.
- Зотеев, В. Е. Параметрическая идентификация диссипативных механических систем на основе разностных уравнений/под ред. В. П. Радченко. -Москва: Машиностроение, 2009. -344 с.
- Электромеханические системы управления тяжелыми металлорежущими станками/С. В. Демидов ; под общ. Ред. С. В. Демидова. -Ленинград: Машиностроение, 1986. -236 с.
- Моделирование режима торможения асинхронного двигателя частотного электропривода с использованием гармоник тока статора/Н. Ф. Карнаухов //Вестник Дон. гос. техн. ун-та. -2016. -Т. 16, № 1 (84). -С. 87-98.
- Филимонов, М. Н. Улучшение динамики торможения асинхронного двигателя станочной системы с частотным управлением/М. Н. Филимонов, Н. Ф. Карнаухов//Современные проблемы машиностроения и высоких технологий: мат-лы междунар. науч.-техн. конф. В 3 т. -Ростов-на-Дону: Изд-во Дон. гос. техн. ун-та. -2005. -Т. 1 -С. 236-242.
- Карнаухов, Н. Ф. Особенности формирования двухтокового динамического торможения асинхронного двигателя мехатронной системы при частотном управлении/Н. Ф. Карнаухов, М. Н. Филимонов, Н. В. Деркачев//Мехатроника-2008: мат-лы IV Междунар. науч.-практ. студ. коллоквиума. -Новочеркасск, 2008. -С. 17-20.
- Карнаухов, Н. Ф. Энергетические показатели электропривода при частотном способе управления асинхронным двигателем/Н. Ф. Карнаухов, В. А. Прус, М. Н. Филимонов//Труды VIII Междунар. науч.-техн. конф. по динамике технологических систем. -Ростов-на-Дону: Изд-во ДГТУ, 2007. -Т. III. -С. 24-30.
- Установка для демонстрации рекламно-информационного материала и устройство управления перемещением носителя: патент № 36914 Рос. Федерация: МПК7 G 09 F 13/00 H 02 P 7/36/Н. Ф. Карнаухов, М. Н. Филимонов, С. А. Ушаков. -Опубл. 27.03.04, Бюл. № 9. -14 c.
