WWW.KONF.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Авторефераты, диссертации, конференции
 

Pages:     | 1 ||

«ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОВИБРОПРИВОДА С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ АПК (НА ПРИМЕРЕ ВИБРОЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНЫХ МАШИН) ...»

-- [ Страница 2 ] --

а б 1 – выпрямленный двухполупериодный однофазный; кривые регрессии соответственно Zр/Zу = 6,013/е0,29346(Iдт/Iн) и р/у = 5,282/е0,1784(Iдт/Iн); 2 – выпрямленный двухполупериодный трехфазный; кривые регрессии соответственно Zр/Zу = 5,943/е0,3814(Iдт/Iн) и р/у = 5,239/е0,1953(Iдт/Iн) Рисунок 16 – Зависимость превышения резонансных вертикальных (а) и поворотных (б) амплитуд колебаний РО МВЗМ от постоянного тока динамического торможения Анализ полученных результатов показывает, что динамическое торможение, по сравнению с торможением противовключением, по току относительно средних значений имеет значения, меньшие в 1,2 раза, а по моменту – более чем в 2 раза. При этом разброс точек существенно меньше, что подтверждает более стабильный процесс. Как видно из рисунка, динамическое торможение, начиная с тока Iд/Iн = 1,8, вполне обеспечивает ограничение резонансных амплитуд в пределах эксплуатационных требований, составляя в среднем Zp/Zy 1,5 и p/y 3,8.

На базе двигателя серии 4А100S4 были проведены исследования массивного гладкого (МГР) и зубчатого с пазами (МЗР) роторов.

Результаты были сопоставлены с расчетными механическими характеристиками двигателей повышенного скольжения 4АС и ДаС.

Как у двигателя нормального исполнения 4А100S4, так и повышенного скольжения 4АС100S4 критические скольжения имеют значения одного порядка. В пусковой ветви имеется провал момента, а диапазон регулирования возможен только в пределах 1,141. Несколько лучшие показатели имеет двигатель повышенного скольжения серии ДаС100LA4C, у которого критическое скольжение равно Sк = 0,6, что позволяет достичь диапазона регулирования 1,6 1. Однако этот двигатель также имеет провал и, следовательно, участок с отрицательным демпфированием в пусковой ветви. По сравнению с КЗР длительная мощность по условиям нагрева для МЗР составила 0,43Рн, КПД и cos при этом соответственно были равны 0,68н и 0,725cos н. Однако КПД и cos МЗР при больших скольжениях превышают эти же параметры у КЗР. Так, начиная со скольжения S 0,2, во всем диапазоне у МР КПД остается больше в 1,3–1,5 раза, а cos – в 1,3 раза при значениях скольжения S 0,45. В то же время МЗР позволяет улучшить пусковые, регулировочные и тормозные свойства двигателя. При этом исчезает провал в пусковой ветви, диапазон регулирования для механизмов с нелинейным характером роста момента сопротивления достигает до 2,86 1 (при изменении напряжения с 0,5 до 1,0Uн), а также при динамическом торможении двигателя максимальный момент не уступает КЗР со смещением в зону больших скольжений, соответствующих резонансной частоте колебаний ВЗМ.

Для улучшения механических и энергетических характеристик АД можно применить модификации МЗР (омедненный и с уменьшенной магнитной проницаемостью ротора), а также с увеличенным активным сопротивлением серийного ротора за счет его специальной механической обработки.

Для ВМ с саморегулируемыми вибраторами на базе современных АД серии 5А и 6А мощностью менее 7,5 кВт, у которых пусковой и критические моменты одного порядка, целесообразным можно считать частотный способ пуска и регулирования скорости при постоянном моменте по закону U1/f1=const с динамическим торможением при остановке.

В седьмой главе «Оценка технико-экономической эффективности и перспективные направления использования вибрационных машин с регулируемыми параметрами» определены энергопотребление АД МВЗМ базового и проектного вариантов в переходных и установившихся режимах, экономическая эффективность внедрения МВЗМ с регулируемыми параметрами в производство, перспективные области использования и направления развития вибрационных машин с регулируемыми параметрами.

Установлено, что в переходных режимах пуска и торможения, в проектном варианте АЭП МВЗМ (АД 2,2 кВт, преобразователь частоты 2,2 кВт, саморегулируемый вибратор) за счет плавного частотного пуска и динамического торможения с 3 по сравнению с базовым вариантом (АД 4,5 кВт, КВС, вибратор с неподвижными дебалансами) прямой пуск и торможение противовключением с Sнач=2, за сезон работы экономия энергии составит 3,4 кВт·ч на одну установку.

В установившемся режиме, принимая, что двигатели в базовом и проектном вариантах работают в номинальном режиме, мощности на колебательные движения РО Ркол составляют 10% от мощности РВМ вибромашины в холостом режиме и на полезную работу Рпол = 15% РВМ, которые остаются постоянными и для базового варианта соответственно Ркол = 241 Вт, Рпол = 361 Вт. Мощность потерь вибратора РВМ в базовом варианте составляет 70%, РВМ = 1686 Вт, которая в проектном варианте за счет замены конических подшипников ( = 0,008) на сферические ( = 0,0015) только при трехкратном уменьшении РВМ = 1686:3 = 562 Вт. Из таблицы 3 следует, что суммарные потери в проектном варианте уменьшаются на 3582 Вт, или в 4,3 раза. При этом КПД возрастает с 7% до 12,6%, т.е. в 1,8 раза.

Таблица 3 – Распределение потерь мощности по элементам АЭП-МВЗМ

–  –  –

Расчет экономической эффективности АЭП-МВЗМ с регулируемыми параметрами проводился в соответствии с методикой экономической оценки средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства. Экономический эффект от внедрения только за счет снижения энергетических затрат в установившихся режимах (мощность двигателя ниже не менее чем в 2,0–2,5 раза, потери мощности меньше в 4,3 раза), в переходных режимах (за сезон – 3,4 кВт·ч), повышения производительности труда и тем самым увеличения объема сепарируемых семян составил более 78 тыс. руб. на одну установку (в масштабе 2-х районов РБ – 1177 тыс. руб.; в масштабе Республики Башкортостан – 31,4 млн руб. в ценах 2006 года) при сроке окупаемости 0,263 года.

Определены:

– перспективные области использования разработанных ВМ с регулируемыми параметрами;

– перспективные направления совершенствования разработанных ВМ с регулируемыми параметрами;

– перспективные направления разработки новых ВМ с регулируемыми параметрами.

Перспективными областями использования разработанных вибрационных машин с регулируемыми параметрами для послеуборочной обработки семян сельскохозяйственных культур являются растениеводство и мелиорация, животноводство, строительство и дорожное дело, ремонт сельскохозяйственной техники, где оптимальные параметры вибрации технологических процессов также взаимосвязаны гиперболической зависимостью. Кроме этого, на наш взгляд, перспективной областью применения можно считать трудоемкие виды работ в сфере быта, ЖКХ и общепита: очистка круп от примесей; скалывание льда, твердого наста снега, слежавшихся и уплотнившихся сыпучих материалов; мойка габаритных емкостей, включая посуду для массового приготовления пищи; такелажных и доводочных работ при монтаже массивных и габаритных изделий и т.д.

Перспективными направлениями совершенствования разработанных ВМ с регулируемыми параметрами являются разработки: серии унифицированных инерционных вибраторов для определенных групп ВМ; инерционных вибраторов с регулируемой на ходу жесткостью линейных и нелинейных пружин подвижных дебалансов;

инерционных вибраторов с регулированием статического момента дебалансов за счет угла взаимного расположения дебалансов на ходу.

К перспективным направлениям разработки новых ВМ с регулируемыми параметрами можно отнести такие разработки, как универсальный сепаратор сыпучих материалов; вибратор, автоматически настраивающийся на оптимальный режим с изменением внешних возмущений; автоматическая система резонансных ВМ, поддерживающая резонансный режим при изменении внешних возмущений; зарезонансная ВМ с инерционным вибратором, осуществляющая супергармонические колебания при моногармоничных возбуждениях; резонансная ВМ с инерционным вибратором с супергармоническими колебаниями при бигармонических возбуждениях и резонансная многочастотная нелинейная ВМ.

В приложении приведены рациональные параметры кинематического режима ВМ в технологических процессах АПК и результаты их статистической обработки, классификационная схема ВЗМ, классификация способов регулирования амплитуды колебаний ВМ с инерционными вибраторами, тарировочные графики измеряемых параметров АЭП МВЗМ, результаты статистической обработки измерений АЧХ, силовых, приводных характеристик МВЗМ в установившемся режиме и обработки данных по переходным процессам пуска, динамического торможения и торможения противключением АД вибромашины, документы о внедрении, авторские свидетельства и патент на полезную модель.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Впервые установлено, что рациональные значения амплитуды и частоты колебаний РО ВМ в технологических процессах АПК взаимосвязаны между собой гиперболической зависимостью и имеют среднестатистическое значение скоростного фактора для АПК – V = А = 0,39 м/с. Обосновано, что регулирование частоты и амплитуды колебаний должно быть плавным (коэффициент плавности частоты Кпл = 1,11 и амплитуды Кпл.А = 1,10) с диапазонами регулирования частоты D = 50:1 и амплитуды DА = 72:1. Определены конкретные показатели регулирования и скоростного фактора ВМ для отраслей АПК.

2. Основными факторами системы АЭП-ВМ, позволяющими уменьшить энергопотребление, являются: в установившихся процессах – слагаемая момента сопротивления, обусловленная трением в подшипниках вибратора от центробежных сил дебалансов; наличие клиноременного вариатора скорости и в переходных процессах – момент инерции дебалансов, синхронная угловая скорость и начальное скольжение торможения АД.

3. Получена система дифференциальных уравнений, позволяющая исследовать динамику процессов в системе АЭП-МВЗМ на ПК в различных по отношению к резонансу режимах. На основе полученных амплитудно-частотных, силовых и приводных характеристик разработаны методики расчета универсального саморегулируемого вибратора для различных ВМ с регулируемыми параметрами и рационального энергосберегающего АЭП.

4. Для определения механических и энергетических характеристик рабочих машин обоснована и разработана методика тарированного асинхронного двигателя, оценено влияние технологической нагрузки на выбор мощности двигателя коэффициентом 1,3. Установлено, что самыми энергонасыщенными узлами ВМ являются вибратор (за счет трения в подшипниках до 70%), клиноременной вариатор скорости (до 29%).

5. Разработана методика экспериментальных исследований амплитудно-частотных и приводных характеристик АЭП-МВЗМ.

Проверена адекватность разработанной математической модели АЭП-МВЗМ с экспериментальными данными при уровне значимости по критерию Фишера, равному 0,05.

6. Исследования переходных процессов пуска и выбега системы показали превышение в среднем резонансных амплитуд относительно рабочих соответственно вертикальных колебаний РО в 4,2 и 6,1 раза, поворотных – 4,3 и 5,5 раза, что более чем в 2 раза превышает допустимые значения по эксплуатационным требованиям, равным 2…4.

Это указывает на необходимость уменьшения времени разгона и эффективного электрического торможения при остановке.

7. Проведено сравнение между применяемым торможением противовключением АД-МВЗМ и предлагаемым динамическим торможением от постоянного тока. Установлена низкая эффективность применяемого торможения противовключением (резонансные амплитуды выше допустимых). Доказана целесообразность применения динамического торможения постоянным током (1,8 Iн), полученного двухполупериодным выпрямлением однофазного переменного тока, что одновременно обеспечивает снижение энергозатрат только в базовом варианте в 7,86 раза, в проектном – в 15,2 раза (с 7,4 кДж до 0,5 кДж).

8. Обоснованы и разработаны на уровне изобретения конструкции регулируемых, саморегулируемых и адаптивных инерционных вибраторов, обеспечивающих ограничение резонансных амплитуд колебаний при переходных процессах и регулирование амплитуды от частоты как по гиперболическому, так и по любому другому закону.

9. Технико-экономические расчеты показали, что АЭП-МВЗМ с регулируемыми параметрами амплитуды и частоты позволяет снизить мощность привода в 2–2,5 раза, уменьшить энергию при переходных режимах в 9,3 раза, снизить потери мощности в установившихся режимах в 4,3 раза и увеличить КПД в 1,8 раза.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

–  –  –

1. Яруллин, Р. Б. Определение закона и параметров регулирования инерционного вибропривода зерноочистительной машины [Текст] / Р. Б. Яруллин // Вестник ЮУрГУ. Сер. «Энергетика». – 2010. – Вып. 13. – № 7. – С. 16–17.

2. Яруллин, Р. Б. Уравнение движения асинхронного электропривода виброзерноочистительной машины с регулируемыми параметрами [Текст] / Р. Б. Яруллин // Вестник КрасГАУ. – 2010. – № 5. – С. 10–12.

3. Яруллин, Р. Б. Расчет мощности асинхронного двигателя многорешетной виброзерноочистительной машины с регулируемыми параметрами [Текст] / А. Г. Возмилов, Р. Б. Яруллин // Вестник КрасГАУ. – 2010. – № 5. – С. 111–113.

4. Яруллин, Р. Б. Ограничение резонанса в переходных процессах асинхронного электропривода зарезонансной виброзерноочистительной машины [Текст] / А. Г. Возмилов, Р. Б. Яруллин // Вестник КрасГАУ. – 2010. – № 1. – С. 145–147.

5. Яруллин, Р. Б. Технико-экономическая эффективность виброзерноочистительной машины с регулируемыми параметрами [Текст] / А. Г. Возмилов, Р. Б. Яруллин // Вестник ЮУрГУ. Сер. «Энергетика». – 2010. – Вып. 13. – № 14. – С. 61–62.

6. Яруллин, Р. Б. Уравнение момента статического сопротивления многорешетной виброзерноочистительной машины [Текст] / Р. Б. Яруллин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2007. – № 9. – С. 5–6.

7. Яруллин, Р. Б. Интенсификация технологических процессов АПК с использованием вибромашин [Текст] / Р. Б. Яруллин // Техника в сельском хозяйстве. – 2007. – № 6. – С. 53–54.

8. Яруллин, Р. Б. Вибрационные технологии в процессах АПК [Текст] / А. Г. Возмилов, Р. Б. Яруллин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2007. – № 12. – С. 31–34.

9. Яруллин, Р. Б. Характеристика распределения мощности вибросемяочистительных машин с регулируемыми параметрами [Текст] / И. М. Кирпичникова, Р. Б. Яруллин // Вестник КрасГАУ. – 2004. – № 6. – С. 169–174.

10. Яруллин, Р. Б. Экспериментальное исследование динамики асинхронного привода виброзерноочистительиой машины с винтовым колебанием рабочего органа [Текст] / Р. Б. Яруллин // Совершенствование электрооборудования сельскохозяйственных предприятий и аграрных комплексов : сб. науч. тр. МИИСП. – М., 1982. – С. 19–25.

11. Яруллин, Р. Б. Методика расчета характеристики момента статического сопротивления вибрационной машины с винтовым колебанием рабочего органа [Текст] / И. Г. Баженов, Р. Б. Яруллин // Применение новейших математических методов и вычислительной техники в решении инженерных задач : сб. науч. тр. МИИСП. – М., 1977. – Т. XIV. Вып. 10. – С. 66–71.

–  –  –

12. Яруллин, Р. Б. Динамика вибрационных зерноочистительных машин. Проблемы электропривода [Текст] : монография / Р. Б. Яруллин. – Уфа : Уфимск. гос. академия экономики и сервиса, 2007. – 189 с.

13. Яруллин, Р. Б. Энергетические аспекты асинхронного электровибропривода машин в технологических процессах АПК [Текст] /

Р. Б. Яруллин // Научные исследования : информация, анализ, прогноз :

16-я книга коллективной научной монографии; гл. 41 / Воронеж. гос.

пед. ун-т. – Воронеж, 2007. – С. 468–486.

14. Яруллин, Р. Б. Проектирование асинхронного электропривода вибромашин с регулируемыми параметрами [Текст] / Р. Б. Яруллин, А. И. Евстафьев // Инновации и перспективы сервиса : сб. науч.

статей VI Междунар. науч.-техн. конф., 9 декабря 2009 г. – Уфа :

Уфим. гос. академия экономики и сервиса. – С. 326–330.

15. Яруллин, Р. Б. К проблеме развития инерционных вибраторов зарезонансных виброзерноочистительных машин с регулируемыми параметрами [Текст] / Р. Б. Яруллин // История науки и техники. – 2006. – № 5. – С. 117–121.

16. Яруллин, Р. Б. Оценка экономической эффективности сепарации многорешетной зерноочистительной машины на основе асинхронного электровибропривода с регулируемыми параметрами [Текст] / Р. Б. Яруллин // Сб. научн. статей междунар. научн.-техн.

конф., 14–15 декабря 2005 г. – Уфа : УГИС, 2005. – С. 34–37.

17. Яруллин, Р. Б. Зарезонансный вибросепаратор с вертикальной осью вращения дебалансов [Текст] / Р. Б. Яруллин // Инновации и перспективы сервиса : сб. науч. статей III Междунар. науч.-техн. конф., 20–21 декабря 2006 г. – Уфа : Уфим. гос. академия экономики и сервиса. – С. 3–5.

18. Яруллин, Р. Б. Методика экспериментальных исследований асинхронного электропривода виброзерноочистительной машины с регулируемыми параметрами [Текст] / Р. Б. Яруллин, А. А. Тюр // Электрификация сельского хозяйства : Межвуз. науч. сб. / Башкирский государственный аграрный университет. – Уфа, 2004. – Вып. 4. – С. 169–172.

19. Яруллин, Р. Б. Регулирование амплитуды колебаний рабочих органов виброзерноочистительных машин [Текст] / Р. Б. Яруллин //

Формирование механизма экономического роста в Российской Федерации и Республике Башкортостан в координатах мирового развития :

Материалы всерос. науч.-практ. конф., 5–6 февраля 2004. – Уфа, 2004. – Ч. 1. – С. 277–282.

20. Яруллин, Р. Б. Асинхронный электродвигатель на базе разработанных роторов для вибросепаратора семян с регулируемыми параметрами [Текст] / Р. Б. Яруллин // Вестник УГИС. – Уфа, 2001. – № 1. – С. 271–278.

21. Яруллин, Р. Б. Исследование динамики асинхронного электропривода многорешетного вибросепаратора семян [Текст] / Р. Б. Яруллин // Юбилейный сб. науч. тр. Уфимского технолог. ин-та сервиса. Сек. : «Техническая проблема сферы сервиса». – Уфа, 1997. – С. 74–79.

22. Яруллин, Р. Б. Уточненная математическая модель асинхронного электропривода вибросепаратора семян с регулируемыми параметрами [Текст] / Р. Б. Яруллин // Юбилейный сб. науч. тр.

Уфимского технолог. ин-та сервиса. Сек. : «Технические проблемы сферы сервиса». – Уфа, 1997. – С. 79–89.

23. Яруллин, Р. Б. К расчету нагрузочных диаграмм приводного электродвигателя вибромашины с винтовым колебанием рабочего органа [Текст] / И. Г. Баженов, Р. Б. Яруллин // Применение электроэнергии в сельском хозяйстве : сб. науч. тр. МИИСП. – М., 1977. – Т. ХIV. – Вып. 6.

24. Яруллин, Р. Б. К вопросу расчета приводных характеристик вибрационной машины с винтовым колебанием рабочего органа [Текст] / И. Г. Баженов, Р. Б. Яруллин // Применение электрической энергии в сельском хозяйстве : сб. науч. тр. МИИСП. – М., 1976. – Т. ХIII. – Вып. 6. – С. 65–70.

25. Яруллин, Р. Б. Экспериментальное определение некоторых параметров вибрационной зерноочистительной машины с винтовым колебанием рабочего органа [Текст] / Р. Б. Яруллин // Применение электрической энергии в сельском хозяйстве : сб. науч. тр. МИИСП. – М., 1976. – Т. XIII. – Вып. 6. – С. 61–65.

26. Яруллин, Р. Б. О необходимости регулирования частоты колебаний рабочих органов вибрационных зерноочистительных машин [Текст] / Р. Б. Яруллин // Электрификация сельскохозяйственного производства : сб. науч. тр. МИИСП. – М., 1975. – Т. ХII. – Вып. 3. – Ч. II. – С. 162–168.

27. Яруллин, Р. Б. Анализ существующих систем электроприводов вибрационных зерноочистительных машин [Текст] / Р. Б. Яруллин // Электрификация сельскохозяйственного производства : сб. научн. тр. МИИСП. – М., 1974. – Т. XI. – Вып. 3. – Ч. II. – С. 37–41.

Авторские изобретения, патенты:

28. А.с. 1498559 СССР, МКИ ВО6В 1/16 Вибровозбудитель / И. Н. Латыпов, Р. Б. Яруллин (СССР). – № 4329013/24-28 ; Заяв.

от 16.11.87 ; Опубл. 07.08.89 ; Бюл. № 29.

29. А.с. 1542634 СССР, МКИ В07В 1/28 Вибросепаратор / Р. Б. Яруллин, М. С. Габдуллин (СССР). – № 4347613/31-03 ; Заяв. от 21.12.1987 ; Опубл. 15.02.90; Бюл. № 6.

30. Пат. на полезную модель 70167 Российская Федерация, МПК ВО6В 1/16. Универсальный адаптивный вибровозбудитель / Р. Б. Яруллин ; заявитель и патентообладатель Р. Б. Яруллин. – № 2007123624/22 ; Заявл. 04.06.07 ; Опубл. 20.01.08 ; Бюл. № 2.

Подписано в печать 11.03.2011 г. Формат 60х84/16.

Гарнитура Times. Печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 64 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Челябинская государственная агроинженерная академия»

454080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 75



Pages:     | 1 ||







 
2016 www.konf.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, диссертации, конференции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.