Рисунок 19 Экспериментальная установка решетного стана с ЛАЭСКД. Параметры схемы замещения ЛАД: R1=6,92 Ом, R2'=4,09 Ом, X1=4,86 Ом, X2?=0,254 Ом, Xm= 2,67 Ом.
Программа экспериментальных исследований включала проверку адекватности: теоретических и экспериментальных значений тока ЛАД привода; механических параметров (скорости, амплитуды, частоты) колебаний привода.
Рисунок 20 Экспериментальная установка шелушильной машины с ЛАЭСКД. Параметры схемы замещения ЛАД: R1=4,09 Ом, R2=1 Ом, X1=0,141 Ом, X2=0,85 Ом, Xm=4,7 Ом
Рисунок 21 Экспериментальная установка инерционного конвейера с ЛАЭСКД. Параметры схемы замещения ЛАД: R1=0,5 Ом, R2'=1 Ом, X1=1 Ом, X2'=0,1 Ом, Xm=5 Ом
Установки оснащены современной контрольно-измерительной аппаратурой с многоканальной регистрацией результатов измерений и их математической обработкой на ЭВМ, базирующихся на современных программных продуктах.
Для снятия рабочих характеристик электропривода рабочих органов и их дальнейшего анализа на основаниях экспериментальных установок закреплены датчики и измерительное оборудование:
- датчики линейного перемещения Gefran PY1, представляющие собой переменные резисторы с линейной вольтамперной характеристикой, с выхода которых снимается сигнал об изменении подаваемого на них напряжения;
- датчик тока CSLA1CF.
После этого сигнал посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП) Velleman PCS64i передается на персональный компьютер и выводится в рабочем окне программе WinDSO FG32 с последующим сохранением рабочих характеристик. Полученные зависимости можно экспортировать в математические приложения для последующей обработки.
Далее сигнал обрабатывался в программе Matlab, в результате чего определялся действительный ток, потребляемый индуктором ЛАД, ускорение вторичного элемента, перемещение, скорость и частота колебаний рабочего органа.
Для определения влияния воздушного зазора д на поперечную силу ЛАД FУ построена зависимость FУ=f(д), полученная экспериментальным путем, совмещенная с расчетной (рисунок 22).
Рисунок 22 - Экспериментальная и теоретическая зависимости поперечной силы ЛАД FУ от воздушного зазора д
Сопоставление теоретических и экспериментальных зависимостей показало, что их расхождение не превышает 10%, при погрешности измерений не более 4%, что позволяет использовать разработанные математические модели в практических расчетах и считать их адекватно отражающими физические процессы.
В пятой главе «Результаты производственных испытаний технологических машин с ЛАЭСКД и оценка их экономической эффективности» сформулированы рекомендации по проектированию ЛАЭСКД рабочих органов технологических машин и реализованы их производственные образцы.
Проведены производственные испытания технологических машин с ЛАЭСКД. Полученные данные свидетельствуют о повышении их технологических параметров.
Технико-экономические расчеты показали, что оснащение технологических машин АПК ЛАЭСКД позволяет достичь экономического эффекта: зерноочистительной машины 24200 руб/год со сроком окупаемости 3,1 года; шелушильной машины 963407 руб/год со сроком окупаемости 0,7 года; инерционного конвейера влажного сахара 240000 руб/год со сроком окупаемости 3,0 года; инерционной картофелесортировальной машиной 16649 руб/год со сроком окупаемости 0,8 года.
В приложении приведены документы о внедрении технологических машин с ЛАЭСКД в учебный процесс и производство, вид математической модели инерционного конвейера в среде Simulink /Matlab/.
асинхронный электропривод колебание
Основные выводы по работе
1. Показано, что применяемые электроприводы с преобразователями вращательного в колебательное движение рабочих органов технологических машин усложняют их конструкции, и, как следствие, снижают их технические, эксплуатационные и технологические характеристики. Повышение эффективности технологических машин является важной научной проблемой, решение которой базируется на применении безредукторных линейных асинхронных электроприводов, которые обеспечивают непосредственное преобразование электрической энергии в колебательное движение рабочего органа, причем и сложной формы.
2. Исследованы технологические характеристики машин для послеуборочной обработки продукции растениеводства, что позволило согласовать установку ЛАД в электропривод рабочих органов для обеспечения их сложного регулируемого колебательного движения (амплитуда колебаний до 0,7 м; частота до 5 Гц). Разработаны конструкции ЛАЭСКД на уровне изобретений и способы их практической реализации, что повышает технико-экономические показатели этих машин, а также открывает перспективу создания новых технологических машин.
3. В ЛАЭСКД технологических машин определен диапазон параметров ЛАД (V1 < 10 м/с; 2р>4), для которого предложена методика расчета электромеханических продольной Fx и нормальной Fy сил по «Т» - образной схеме замещения при изменяющемся воздушном зазоре ЛАД.
4. Разработаны и реализованы в среде объектно-визуального моделирования Simulink |Matlab| математические модели ЛАЭСКД рабочих органов технологических машин для послеуборочной обработки продукции растениеводства.
5. Исследования показали, что нормальная сила Fy превышает в 8…10 раз продольную силу Fx. Это позволяет реализовать выраженные продольные колебания рабочего органа с поперечной составляющей. Получены траектории сложного колебательного движения рабочих органов при различных удельных нагрузках и кинематических параметрах ЛАЭСКД.
6. В результате анализа рабочих процессов ЛАЭСКД получены неизвестные ранее взаимосвязи параметров колебаний рабочих органов с режимом работы ЛАД, силами сопротивления движению, напряжением источника питания и параметров ЛАЭСКД, что позволяет проектировать ЛАЭСКД технологических машин АПК с регулируемыми параметрами колебаний.
7. Для проведения экспериментальных исследований спроектированы и реализованы ЛАЭСКД рабочих органов зерноочистительной и шелушильной машин, инерционного конвейера влажного сахара, картофелесортировальной машины. Разработана методика и проведен большой объем исследований различных моделей ЛАЭСКД, что подтвердило адекватность разработанных математических моделей и достоверность полученных теоретических результатов с точностью не менее 90 %.
8. По результатам проведенных исследований созданы машины с ЛАЭСКД рабочих органов (зерноочистительная машина, шелушильная машина, инерционный конвейер влажного сахара, картофелесортировальная установка). Экономический эффект данных устройств достигается повышением эффективности технологического процесса и снижением эксплуатационных затрат. Коэффициент удельной энергетической эффективности зерноочистительной машины МВР-2 (СУ-0,1) повысился на 32,8%, а КПД его привода на 4%; энергоемкость процесса инерционного транспортирования влажного сахара конвейера Ш53-ПТА-3 снизилась на 0,1 кВтч/т, а КПД привода повысился на 8%; увеличение эффективности шелушения зерна гречихи на вальцедековой машине СГР 400 составило 9%. Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ.
9. Выполненные исследования ЛАЭСКД и технологических машин на их основе, разработанные рекомендации и методики расчета ЛАЭСКД, изготовленные и успешно эксплуатируемые машины с ЛАЭСКД позволяют считать выполненной цель работы и могут служить основой для широкого внедрения рассматриваемых ЛАЭСКД при создании разнообразных технологических машин.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
1. Аипов, Р.С. Бункера-питатели с колебательным линейным асинхронным электроприводом ворошителей-задвижек / Р.С. Аипов, А.В. Линенко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2004. - №7. - С. 14-15.
2. Аипов Р.С. Исследование линейного асинхронного электропривода ворошителей-задвижек / Р.С. Аипов, А.В. Линенко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2005. - №5. - С. 29-31.
3. Аипов Р.С. Динамика линейного асинхронного электропривода ворошителей-задвижек бункера-питателя в технологических линиях перерабатывающих предприятий / Р.С. Аипов, А.В. Линенко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2006. - №4. - С. 22-24.
4. Аипов Р.С. Перспективы применения линейных асинхронных двигателей в приводе машин с колебательным движением рабочего органа / Р.С. Аипов, А.В. Линенко // Научный журнал «Труды Кубанского государственного аграрного университета» Серия Агроинженер. - №1/2008г. - С. 35-36.
5. Аипов Р.С. Применение линейных асинхронных двигателей для привода технологических машин / Р.С. Аипов, Ю.Ж. Байрамгулов, А.В. Линенко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - №1. - С. 24.
6. Линенко, А.В. Моделирование работы линейного асинхронного электродвигателя/ А.В. Линенко, В.Ф. Гильванов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2010. - №.3. - С. 19-21.
7. Акчурин С.В. Повышение энергоэффективности инерционного конвейера с линейным электроприводом путем накопления «пусковой» энергии упругими элементами / С.В. Акчурин, А.В. Линенко, В.Ф. Гильванов // Вестник Башкирского ГАУ. - 2011. - №.4. - С. 51-55.
8. Акчурин С.В. Анализ работы привода решетного стана экспериментальной зерноочистительной установки с использованием линейного электродвигателя / С.В. Акчурин, А.В. Линенко, М.Ф. Туктаров // Вестник Ульяновской ГСХА. - 2012. - №2 (18). - С. 97-101.
9. Акчурин С.В. Установка с линейным электроприводом для сортирования картофеля / С.В. Акчурин, А.В. Линенко, М.Ф. Туктаров// Сельский механизатор. - 2012. - №12. - С. 8-9.
10. Акчурин С.В. Математическая модель инерционного движения материала в установках с линейным электроприводом / С.В. Акчурин, А.В. Линенко, М.Ф. Туктаров // Вестник Башкирского ГАУ. - 2013.-№.1.-С. 83-86.
11. Линенко А.В. К вопросу динамической характеристики асинхронного электродвигателя/ А.В. Линенко, Р.Б. Яруллин // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2013. - №.2, т.9. - С. 42-46.
12. Линенко А.В. Математическая модель инерционного конвейера со звеном предварительного разгона линейного асинхронного электропривода / А.В. Линенко, С.В. Акчурин, М.Ф. Туктаров // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ). - Краснодар: КубГАУ, 2014. - №03(097). С. 997-1010.
13. Линенко А.В. Энергетические показатели линейного электропривода решетного стана зерноочистительной машины/ А.В. Линенко, С.В. Акчурин, М.Ф. Туктаров // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2014. - №.1, т.10. - С. 28-32.
Патенты РФ
14. Пат. на изобр. № 2193515 РФ. Шагающий конвейер / Аипов Р.С., Линенко А.В.; заявитель и патентообладатель Башкирский ГАУ.- №2000108731; заявл. 10.04.2000; опубл. 27.11.2002, Бюл. № 33. - 6с.
15. Пат. на изобр. № 2215678 РФ. Бункерный питатель для выдачи порошкообразных материалов / Аипов Р.С., Линенко А.В.; заявитель и патентообладатель Башкирский ГАУ.- №2002101450; заявл. 11.01.2002; опубл. 10.11.2003, Бюл. № 31. - 6с.
16. Пат. на изобр. № 2364564 РФ. Шагающий конвейер / Р.С. Аипов, В.Ф. Гильванов, А.В. Линенко; заявитель и патентообладатель Башкирский ГАУ.- №2008114707/11;заявл.14.04.2008; опубл. 20.08.2009, Бюл. № 23. - 7с.
17. Пат. на изобр. № 2370671 РФ. Насосная установка / Р.С. Аипов, В.Ф. Гильванов, Д.С. Леонтьев, А.В. Линенко; заявитель и патентообладатель Башкирский ГАУ. - № 2008130485; заявл. 22.07.2008; опубл. 20.10 2009, Бюл. № 29. - 5с.
18. Пат. на изобр. № 2380882 РФ. Привод режущего аппарата / Аипов Р.С., Линенко А.В., Леонтьев Д.С., Валишин Д.Е.; заявитель и патентообладатель Башкирский ГАУ. - № 2008147456; заявл. 01.12.2008; опубл. 10.02.2010. Бюл. №4. - 5с.
19 Пат. на изобр № 2417570 РФ. Высевающий аппарат / Аипов Р.С., Валишин Д.Е., Линенко А.В.; заявитель и патентообладатель Башкирский ГАУ. - № 2009135181; заявл. 21.09.2009; опубл. 10.05.2011, Бюл. № 13. - 5 с.
20. Пат. на изобр. № 2422348 РФ. Инерционный конвейер / Р.С. Аипов, С.В. Акчурин, А.В. Линенко, М.Ф. Туктаров; заявитель и патентообладатель Башкирский ГАУ. - № 2010110857/11; заявл. 22.03.2010; опубл. 27.06.2011, Бюл. № 18. - 5 с.
21. Пат. на изобр. № 2446669 РФ. Сепарирующая машина / Р.С. Аипов, С.В. Акчурин, А.В. Линенко, М.Ф. Туктаров; заявители и патентообладатели Р.С. Аипов, С.. Акчурин, А.В. Линенко, М.Ф. Туктаров. - № 2010150378/13; заявл. 07.12.2010; опубл. 10.04.2012, Бюл. № 10. - 7 с.
22. Пат. на изобр. № 2523727 РФ. Инерционный конвейер / Аипов Р.С., Акчурин С.В., Камалов Т.И., Линенко А.В.; заявители и патентообладатели Аипов Р.С., Акчурин С.В., Камалов Т.И., Линенко А.В.- №2013118994/11; заявл. 23.04.2013; опубл. 20.07.2014, Бюл. №20. - 5с.
Основные публикации в других издания:
23. Аипов Р.С. Линейный электропривод бункеров - питателей сыпучих материалов /Р.С. Аипов, А.В. Линенко //Электрификация сельского хозяйства: межвуз. науч. сб. Выпуск 2 // БГАУ. - Уфа, 2000. - С. 38 - 43.
24. Аипов Р.С. Энергетика двухцелевого линейного электропривода / Р.С. Аипов, А.В. Линенко // Электрификация сельского хозяйства: межвуз. науч. сб. Выпуск 2 // БГАУ. - Уфа, 2000. - С. 93 - 97.
25. Linenko A.V. Cleaning of powders using a linear asynchronous motor / . A.V. Linenko // The 2-nd regional inter-university scientific and practical conference of young researchers and specialists with presentations in foreign languages / - Ufa: BSAU, 2001. - p.13.