CC BY
14
УДК 62-567/629.113.012.8
А.В. Демин, A.V. Demin e-mail: [email protected] Р.Н. Хамитов, R.N. Khamitov e-mail: [email protected] Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВИБРОЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА
DYNAMICS OF THE ELECTROMAGNETIC VIBROSAFETY DEVICE
В статье рассмотрена имитационная модель виброзащитного устройства транспортного средства в программном комплексе MATLAB Simulink, содержащего неуправляемую резинокордную оболочку и регулируемый электромагнитный компенсатор жесткости. На базе сформированных параметров технического задания для проектирования электромагнитного компенсатора жесткости конкретного виброзащитного устройства проведено моделирование и расчет силы втягивания сердечника в комплексе программ ELCUT. На основании расчетов сделан вывод о влиянии различных видов конструкции и материалов сердечника.
The article describes a simulation model vibration protection device of the vehicle in the software package MATLAB Simulink, unmanaged rubber- containing shell and adjustable electromagnetic compensator stiffness. Formed on the basis of the parameters of technical specifications for the design of electromagnetic compensator specific stiffness vibration protection device is simulated and payment retraction force in the core complex programs ELCUT. Based on calculations concluded influence of various kinds of materials and designs of the core.
220
Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014
Ключевые слова: имитационная модель, резинокордная оболочка, электромагнитный компенсатор жесткости, Simulink, ELCUT
Keywords: simulation Model, Rubber-cordshell stiffness compensation coils, Simulink, ELCUT
В качестве амортизирующих конструкций в сис- темах амортизации объектов могут быть использованы: пружинные, гидравлические, пневмогидравлические, пневматические (см. Рис.1), инерционные, резиновые, пластические амортизаторы. Опыт эксплуатации систем амортизации крупногабаритных объектов показал, что весьма перспективными являются пневматические уп- ругие элементы на основе резинокордной оболочки. В таких опорах отсутствует металлический контакт между подрессоренными и неподрессоренными частями амор- тизируемого объекта и передача вибрационных нагру- зок осуществляется через резинокордную стенку и сжа- тый рабочий газ.[1]
Такой амортизирующий элемент имеет множест- во достоинств, таких как: высокая грузоподъемность, низкая цена, плавность хода автотранспортных систем на основе этого элемента. Для улучшения характеристик гашения колебаний в данный элемент предлагается вне-
Рис. 1. Пневматический амортизатор с резинокордной оболочкой
сти управляемый электромагнитный компенсатор жесткости соленоидного типа, аналогично патенту № 2481506. [2]
Рис. 2. Имитационная модель пневматической подушки (1) с устройством гашения колебаний (прообраз компенсатора жесткости в виде генератора линейного усилия) (2)
221
Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014
Был проведен анализ оптимального усилия, развиваемого соленоидом, результаты представлены на рис. 3.
о --------
О 200 400 500 800 1000 1200 1400 1600
Рис. 3. Зависимость времени переходного процесса от амплитуды силы компенсатора жесткости
Исходя из графика оптимальное усилие, развиваемое соленоидом, равняется 400 Ньютонам. Сравнение графиков перемещения груза показано на рисунке 4.
Исходя от габаритов пневмобаллона и необходимого усилия, был рассчитан соленоид.
Результаты расчета: сечение провода намотки - 2,5 мм , ток при повторно-кратковременном режиме работы - 20 А, количество витков - 330, слоев - 10, внешний шихтованный магнитопровод из электротехнической стали.
Рис. 4. Графики колебаний амортизируемого объекта без компенсатора и с электромагнитным компенсатором, создающим усилие в 400 Н соответственно
Были проведены расчеты в комплексе программ БЬСИТ Профессиональный с различными материалами сердечника, оценено влияние магнитопровода на силу втягивания сердечника. Так, при полностью втянутом сердечнике сила втягивания, рассчитанная комплексом программ БЬСиТ составляет 0,023 Н, что подтверждается теорией и можно принять за погрешность.
222
Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014
2
1
Рис. 5. Осесимметричная модель электромагнитногодемфера колебаний в программном комплексе БЬСЦТ (1 - сердечник, 2 - обмотка, 3 - магнитопровод)
Параметры задачи Б1еи1;: тип задачи - магнитостатика, модель осесимметричная, число ампер-витков в обмотке - 6600, относительная магнитная проницаемость обмотки - 1, относительная магнитная проницаемость электротехнической стали - 4000, модель окружена воздухом, граничные условия - магнитный потенциал равный нулю. При расчетах принималось, что сердечник выдвинут из катушки на 10 мм.
Сила втягивания сердечника в соленоид во многом зависит от материала, из которого изготовлен сердечник. В табл. 1 приведены результаты расчетов в зависимости от материала сердечника.
Результаты расчетов
Таблица 1
Материал сердечника Сила втягивания сердечника с магнитопроводом, Н Сила втягивания сердечника без магнитопровода, Н
Сталь 146.77 9.66
Неодимовый магнит №28Н 343.21 31.57
Магнит Альнико ЬМв37 2.72 9.6
В зависимости от выбранного сердечника сила втягивания может варьироваться в широких пределах. Применение простейшего магнитопровода увеличивает втягивающую силу соленоида на порядок.
Внедрение подобных компенсаторов в штатные системы амортизации позволяет создавать системы амортизации с регулируемыми параметрами, что повышает важнейшие показатели транспортных систем: плавность хода, скорость передвижения, сохранность грузов и т.п.
Библиографический список
1. Хамитов, Р. Н. Системы амортизации крупногабаритных объектов с активными упругими и демпфирующими элементами: монография / Р. Н. Хамитов, Г.С. Аверьянов. - Омск
: Изд-во ОмГТУ, 2010. - 123 с.
2. Пат. 2481506 Российская Федерация, МПСТ^9/04 (2006.01), Е16Б6/00 (2006.01). Электропневматический амортизатор / Р. Н. Хамитов, Г. С. Аверьянов, В. Н. Бельков, А. А. Перчун.- № 2011145781/11 ; заявл. 10.11.11 ; опубл. 10.05.13.
3. Усанов, К. М. Совершенствование технических средств и технологий АПК системами с электромагнитными импульсными машинами : дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.02 / К. М. Усанов. - Саратов, 2009. - 365 с.
