Стабилизация амплитуды колебаний вибрационных загрузочных устройств с электромагнитным приводом
Диссертация
Автор: Нгуен Тхи Лан Ань
Название: Стабилизация амплитуды колебаний вибрационных загрузочных устройств с электромагнитным приводом
Справка: Нгуен Тхи Лан Ань. Стабилизация амплитуды колебаний вибрационных загрузочных устройств с электромагнитным приводом : диссертация кандидата технических наук : 05.02.02 / Нгуен Тхи Лан Ань; [Место защиты: Тул. гос. ун-т] Тула, 2008 131 c. : 61 08-5/907
Объем: 131 стр.
Информация: Тула, 2008
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
1 Состояние вопроса Анализ устройств, для стабилизации работы вибрационных загрузочных устройств с электромагнитным приводом
11 Состояние вопроса Значение, принцип работы и вопросы проектирования ВЗУ сЭМПИ
12 Классификация, основные схемы и состояние вопроса построения математического описания электромагнитных приводов, применяемых в ВЗУ
13 Задачи повышения производительности работы ВЗУ с ЭМП и существующие подходы к ее решению
14 Анализ существующих способов повышения стабильности работы ВЗУ с ЭМП
15Вывод ы
2 РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ, ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СКОРОСТЬ ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПРЕДМЕТОВ ОБРАБОТКИ
21 Анализ способов воздействия на скорость виброперемещения
22 Применение регуляторов с шунтом и поворотным статором (или якорем) для стабилизации скорости вибротранспортирования
23 Использование самонастраивающейся системы в ВЗУ с ЭМП
24 Исследование работы регуляторов с шунтом и поворотным статором
25 Исследование влияния массы загрузки на амплитуду колебаний ВЗУ с ЭМП
3 АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ С ШУНТОМ И ПОВОРОТНЫМ СТАТОРОМ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ВЗУ С ЭМП
31 Построение математического описания объекта управления в виде передаточной функции
311 Вывод уравнений динамики ВЗУ с ЭМП
312 Вывод выражения для индуктивности обмотки электромагнита при его питании по схеме с однополупериодным выпрямлением Оценка погрешности его линеаризации
32 Построение системы линеаризованных уравнений
33 Вывод передаточных функций ВЗУ с ЭМП
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАБИЛИЗАЦИИ РАБОТЫ ВИБРАЦИОННЫХ ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ С
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ
41Экспериментальное исследование влияния погружения шунта в статор ЭМП на его электрические параметры
42 Экспериментальное исследование влияния угла поворота статора электромагнита, на электрические параметры ВЗУ
43 Экспериментальное исследование влияния угла поворота якоря электромагнита на электрические параметры ВЗУ
Введение:
Современное машиностроение осуществляет выпуск разнообразных видов технологического оборудования, аппаратов и приборов, средств комплексной автоматизации и механизации, вычислительной техники и систем управления. Оснащение современного технологического оборудования -системами управления, устройствами автоматизации и механизации, является одним из важных направлений научно-технического прогресса, целью которого является исключение утомительного ручного труда, выполнения производственных процессов на высоком интеллектуальном уровне с обеспечением качественной продукции и высокой производительности.
Одним из основных направлений машиностроение производственных процессов является создание высокопроизводительного технологического оборудования (станков автоматов, гибких технологических систем, автоматических линий), функционирование, которого немыслимо без применения современных систем автоматического регулирования и управления, без непрерывной автоматической загрузки его предметами обработки (ПО).
Это в полной мере относится к разработке высокопроизводительного автоматизированного технологического оборудования (станков-автоматов, автоматических линий и т.д.), эффективность работы которого существенно зависит от устройств автоматической загрузки, служащих для непрерывной подачи ориентированных в пространстве изделий в их рабочую зону. В основополагающей работе Г.А. Шаумяна [161] отмечается, что наиболее сложным этапом при автоматизации холостых ходов цикла обработки является создание надежных устройств загрузки предметов обработки ПО различной формы. Автоматизация загрузки позволяет сократить простои оборудования (при ручных операциях время, затрачиваемое на загрузку и выгрузку деталей, в ряде случаев составляет 40 % от общего времени, требуемого на их обработку [67]), облегчает труд рабочего и во многом определяет качественные и количественные показатели всего технологического процесса.
В настоящее время для автоматизации загрузки оборудования штучными ПО широкое применение в различных отраслях промышленности (машиностроительной, приборостроительной, легкой, часовой, радиотехнической и др.) находят вибрационные загрузочные устройства (ВЗУ), которые иногда являются единственным средством автоматической загрузки. Среди них большое распространение получили ВЗУ с электромагнитным приводом (ЭМП). Это объясняется совершенством и простотой их конструкции, надежностью, долговечностью, возможностью быстрой переналадки, использования для широкого ассортимента ПО (в том числе из малопрочных и хрупких материалов), исключением их заклинивания, падения и соударения. Они обеспечивают простоту регулирования амплитуды вибраций, как при настройке, так и в процессе работы и позволяют использовать в одном ВЗУ несколько синхронно действующих приводов при питании от общей электрической сети.
Характерной особенностью функционирования ВЗУ с ЭМП является околорезонансный режим работы, который позволяет снизить величину вынуждающего воздействия, массу и размеры вибровозбудителя, но вместе с тем повышает чувствительность параметров колебаний к изменению массы ПО в бункере, связанным с загрузкой и разгрузкой ВЗУ, а также процессами захвата и ориентирования ПО, имеющими вероятностный характер. Кроме того, на работу ВЗУ оказывают влияние колебания напряжения электрической сети.
Отмеченные факторы приводят к отклонению скорости виброперемещения от номинальной и нарушению стабильности работы ВЗУ. Поскольку для большинства ПО процесс ориентирования возможен только в определенном диапазоне скоростей виброперемещения, выход за границы этого диапазона приводит к уменьшению коэффициента выдачи ПО, что серьезно осложняет процесс загрузки технологического оборудования и накладывает определенные ограничения на его производительность. В тех ВЗУ, где процесс виброперемещения совмещен с технологической обработкой ПО, указанная нестабильность может привести к браку, так как время обработки, как правило, строго фиксировано.
В настоящее время задача стабилизации работы ВЗУ с ЭМП в основном решается путем совершенствования их конструкций (например, путем использования громоздких предбункеров-накопителей), ограничения допустимой массы ПО в бункере, дорезонансной настройки, увеличения расчетной производительности загрузочного устройства и др. Однако, перечисленные и другие меры часто сложны в реализации и не обеспечивают требуемый уровень качества и стабильности.
Наиболее эффективным методом решения этой задачи является введение автоматического управления работой ВЗУ. В большинстве опубликованных работ не были проведены исследования связанные с обоснованием, разработкой и реализацией такого подхода. Системы управления, применяемые в вибростендах [35, 64, 77], не могут быть непосредственно использованы для стабилизации работы ВЗУ, так как по назначению и условиям работы вибростенды существенно отличаются от вибрационных загрузочных устройств. Отдельные вопросы, связанные с построением системы автоматической стабилизации работы ВЗУ с ЭМП рассмотрены в работах [1, 29, 37, 147, 152].
В качестве устройства для регулирования скорости виброперемещения ПО в этой работе используется устройство, работающее на принципе широт-но-импульсной модуляции (ШИМ) питающего напряжения электромагнитного вибратора ВЗУ. Методика проектирования позволяет проектировать системы автоматической стабилизации ВЗУ с ЭМП с использованием и других способов воздействия на скорость виброперемещения.
В настоящей работе в качестве устройства, непосредственно изменяющего скорость вибротранспортирования используются устройства стабилизации тягового усилия электромагнитного привода ВЗУ: при изменении питающего напряжения в сети с шунтом [32] и с поворачивающимся якорем [32]; при изменении массы ПО в бункере ВЗУ - самонастраивающаяся динамическая система с поворачивающимся якорем. Эти устройства имеют ряд преимуществ перед устройствами с ШИМ, такие как более простая конструкция, высокая надежность и чувствительность к изменению управляющего воздействия.
Целью работы является обеспечение стабильности производительности ВЗУ с электромагнитным приводом при изменении массы загрузки бункера предметами обработки и колебаниях питающего напряжения сети.
Научная новизна работы состоит в теоретическом и экспериментальном обосновании использования регуляторов с шунтом и поворотным якорем электромагнитного привода ВЗУ с описанием динамики устройств и условий стабильности амплитуды колебаний бункера.
Основные положения, выносимые на защиту:
• математические модели самонастраивающихся систем стабилизации амплитуды колебаний бункера ВЗУ с шунтом и поворотным якорем;
• результаты исследования динамики самонастраивающихся систем ВЗУ с электромагнитным приводом;
• взаимосвязи между массой загрузки предметов обработки и амплитудой колебания бункера в дорезонансной и зарезонансной настройке;
• уравнение динамики ВЗУ с электромагнитным приводом с питанием его пульсирующим током, отличающееся учетом влияния постоянной составляющей тока на работу устройств регулирования и привода ВЗУ;
•8- результаты экспериментальных исследований функционирования оригинальных устройств стабилизации амплитуды колебаний бункера ВЗУ.
Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, приложения и библиографического списка.