Елементи систем з постійними магнітами для керування вібраційними пристроями - Автореферат

Одним із перспективних напрямків технічного удосконалення та підвищення економічної ефективності вібраційних пристроїв є створення високо-надійних елементів систем (ЕС) з постійними магнітами (ПМ), які дозволяють здійснювати оперативне, безперервне та адаптивне регулювання вібраційного пристрою на оптимальний режим роботи. Зараз у низькочастотних електромагнітних вібраторах (ЕМВ), віброплатформах та інших вібраційних пристроях застосовують компактні і прості у виготовленні механічні циліндричні гвинтові пружини й пластинчаті ресори, для яких характерні явища втомленості, повзучості та практично постійна жорсткість. Оцінюючи ступінь дослідження теми дисертації, потрібно звернути увагу на практичну необхідність побудови математичних моделей ЕС на підставі використання фундаментальних рівнянь теорії магнітного поля, які дозволяють розрахувати їх силові характеристики та оптимізувати масогабаритні показники ПМ, обґрунтувати можливості застосування математичних моделей для випадку живлення обмотки керування (ОК) змінною напругою, визначити залежність між параметрами руху рухомої частини та діючими на неї зовнішніми силами, дослідити функціонування вібраційних пристроїв. встановлення залежностей між параметрами руху рухомої частини і силами, які впливають на неї; Наукова новизна одержаних автором результатів полягає в тому, що: - вперше для магнітних систем вібраційних пристроїв розроблено методику розрахунку регульованих пондеромоторних сил взаємодії між частинами ЕС, відповідно до якої побудована програма на ЕОМ;В роботі розроблено методики чисельно-аналітичного аналізу і розрахунку параметрів основних елементів систем вібраційних пристроїв та їх динаміки, що підтверджено даними експериментальних випробувань. При дослідженні можливостей застосування і питань забезпечення безперервного регулювання встановлено, що елементи магнітних систем з аксіальною взаємодією, а також взаємодією кільцевих аксіально намагнічених тіл найбільш повно задовольняють усім практичним вимогам. На підставі фундаментальних рівнянь теорії електромагнітного поля досліджено магнітну систему з електромагнітною керівною дією за рахунок перерозподілу робочого магнітного потоку довільним регульованим струмом обмотки керування. Доведено, що для цих систем справедливим є використання принципу суперпозиції компонент взаємодії, що визначаються наявністю намагніченого обєму і зовнішнього регульованого струму. Показано, що за рахунок компоненти сумарної сили взаємодії можна здійснити гнучке регулювання пружних властивостей вібраційних пристроїв.

В роботі розроблено методики чисельно-аналітичного аналізу і розрахунку параметрів основних елементів систем вібраційних пристроїв та їх динаміки, що підтверджено даними експериментальних випробувань. Одержані науково обґрунтовані результати в сукупності є суттєвими для розвитку теорії електромеханічних вібраторів, їх проектування і створення з покращеними масогабаритними показниками.

1. При дослідженні можливостей застосування і питань забезпечення безперервного регулювання встановлено, що елементи магнітних систем з аксіальною взаємодією, а також взаємодією кільцевих аксіально намагнічених тіл найбільш повно задовольняють усім практичним вимогам.

2. На підставі фундаментальних рівнянь теорії електромагнітного поля досліджено магнітну систему з електромагнітною керівною дією за рахунок перерозподілу робочого магнітного потоку довільним регульованим струмом обмотки керування. Доведено, що для цих систем справедливим є використання принципу суперпозиції компонент взаємодії, що визначаються наявністю намагніченого обєму і зовнішнього регульованого струму. Показано, що за рахунок компоненти сумарної сили взаємодії можна здійснити гнучке регулювання пружних властивостей вібраційних пристроїв.

3. Одержано аналітичні вирази для складових напруги магнітного поля, які визначають силову взаємодію між частинами магнітних систем. На підставі використання цих виразів побудовано математичні моделі, згідно з якими складена програма для розрахунку на ЕОМ їх силових характеристик. На підставі математичних моделей проведено оптимізацію масогабаритних показників магнітів різних форм. Визначено, що найбільш раціональною формою постійного магніта є форма у вигляді прямокутної призми.

4. Проведено дослідження магнітних систем при живленні обмотки керування змінною напругою. Встановлено, що наведена напруженість вихрового електричного поля не впливає на силові характеристики. Для їх розрахунку можливе застосування розроблених математичних моделей, враховуючи компоненту сили, яка визначається взаємодією обмотки керування і постійного магніту рухомої частини. Вона змінюється за тим же законом, що і напруга, яка її живить. При цьому, рухома частина здійснює гармонічні коливання з частотою, що дорівнює частоті струму живлення і амплітудою пропорційною його величині.

5. На основі аналізу нелінійного диференційного рівняння руху частини ЕС асимптотичним методом теорії нелінійних коливань розраховано амплітудно-частотна характеристика і оцінена стійкість коливань. Розглянуто нестаціонарний режим руху частини і одержано вираз для параметричної передаточної функції, що дозволяє визначити зміни параметрів коливань при зміні гармонічної сили.

6. Проведено теоретичні і експериментальні дослідження електромагнітних вібраторів з системою керування. Встановлено, що застосування в системі елементів керування з їх можливістю адаптивного безперервного регулювання пружними властивостями дозволяє забезпечити оптимальний навколо резонансний режим для різних умов функціонування.

7. Досліджено функціонування електромагнітних вібраторів в режимі віброколивань при живленні їх регульованою по амплітуді синусоїдальною напругою. Проведено розрахунки їх характеристик, що підтверджуються експериментально.

8. Створено комплекс прикладних програм, що дозволяє автоматизувати процес проектування вібраційних пристроїв. На основі методики автоматизованого проектування вібраційних пристроїв розроблено відповідний дослідний зразок.

9. Вірогідність та обґрунтованість наукових висновків і практичних рекомендацій підтверджено узгодженням розрахунків з одержаними експериментальними даними і обумовлено використанням коректних методів досліджень. магнітний вібраційний механічний

1. Чернышов Н.Н. Вопросы разработки элементов систем управления вибрационными устройствами на магнитных подвесах // Електричний журнал. - 1997. - №2. - С. 52-55.

2. Чернышов Н.Н. Особенности функционирования виброколебательных систем с силовыми элементами на основе постоянных магнитов // Техническая электродинамика. - 1998. - №1. - С. 48-51.

3. Чернышов Н.Н. Приближенный расчет объема постоянных магнитов по требуемой жесткости элементов систем для управления вибрационными устройствами // Техническая электродинамика. - 1998. - №4. - С. 78-79.

4. Чернышов Н.Н., Веринский И.М. Анализ элементов систем с постоянными магнитами при питании их обмотки управления переменным напряжением // Электротехника и электроэнергетика. - 1999. - №2. - С. 29-31.

5. Чернишов М.М., Зарубіна Т.В. Розроблення алгоритму для розрахунку аксіальної складової напруженості магнітного поля циліндричного постійного магніту // Праці Інституту електродинаміки НАН України. Електроенергетика. - 1999. - С. 3-7.

6. Чернышов Н.Н. Использование элементов систем с постоянными магнитами для управления вибрационными устройствами. - К.: 1998. - 18с. (Препр. / НАН Украины. Ин-т электродинамики; № 818).

7. Чернышов Н.Н., Богданов Л.Д. Математические модели элементов систем с постоянными магнитами для расчета их силовых характеристик и оптимизации магнитной системы. - К.:1998. - 34с.(Препр. / НАН Украины. Ин-т электродинамики; № 819).

8. Чернышов Н.Н., Веринский И.М. Исследование элементов систем с постоянными магнитами при механическом воздействии на их подвижную часть. - К.: 1998. - 27с. (Препр. / НАН Украины. Ин-т электродинамики; № 817).

9. Чернишов М.М., Боярінцева О.В., Зарубіна Т.В. Математичні моделі вібраційних систем з постійними магнітами для розрахунку їх силових характеристик // Тези доповідей. 3-я Міжнародна науково-технічна конференція ”Математичне моделювання в електротехніці, електроніці та електроенергетиці” Львів: жовтень, 1999. - С. 299-300.

Размещено на .ru