Анализ режимов работы привода приемно-намоточных механизмов и роторных узлов с синхронно-реактивными двигателями машин химических волокон методами математического моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Низяев, Денис Сергеевич

• Низяев, Денис Сергеевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Низяев, Денис Сергеевич

х\нл силилип

1,1, гиЛс лпглпч.^иГъпл шлишн п ттг^п а иринышлсдлиитп,

1 л , краткий оозор литературы по исследованию синхронно-реактивного электропривода, ,,,,

1.3. Общая характеристика быстроврядушщихся узлов машин

для производства и переработки химических волокон

1.3. 1. Классификация и в и е м н о - к зм о т о ч н ых механизмов (ПНМ). используемых в машинах для производства и переработки химических волокон

1.3,2. привод о ы с т р о в р ащающих с я узлов машин примени емых

в производстве химических волокон и в других отраслях промышленности

1.4. Требования к электроприводу быстроврашдощихся узлов машин для производства химических волокон

1.5. Актуальность исследования индивидуального привода оыстровращающихся роторных узлов машин химволокон

1.6. Постановка задачи исследований.

2. ДИНАМИЧЕСКИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПНМ И РОТОРНЫХ

- гг.- тт~-,~ ъп, гту,гатл\.' л д г «пптпптг тгт т п тП ттттмтэлтг О-У

¿ОЛиС) Ш¥Н11и1ЦМЛ иНШио1иЛ1Е»ШЭЛЕШ 11ГПП иД

2.1. Основные элементы и классификация динамических моделей ПНМ,

2.2. Динамическая модель механической части ПНМ, момент

инерции и момент сопротивления,

2.У. математические модели ПНМ и роторных узлов, имеющих самостоятельный привод

2, ¿5,1, основная математическая модель привода ПНМ и ро-

32

торных узлов с синхронно-реактивным двигателем (СРД)

2.3.2. Определение соотношения между коэффициентами гармонических составляющих индуктивноетей и взаимных индуктивноетей статора СРД и их числовых значений

2.3.3. Уравнения равновесия напряжений СРД

2.3.3.1. Математическая модель СРД в двухфазной системе координат

2.3.3.2. Система дифференциальных уравнений., приведенная к нормальному виду относительно статорных токов

2.3.3.3. Система дифференциальных уравнений, приведенная к нормальному виду относительно потокосцеплений

2.3.3.4. Специальная математическая модель СРД

2.3.3.5. Математическая модель СРД с постоянными коэффициентами, записанными относительно потокосцеплений

2.3.3.6. Математическая модель СРД с постоянными коэффициентами, записанная относительно токов

2.3.4. Математическая модель СРД с постоянными коэффициентами. записанная относительно потокосцеплений, при

учете постоянных магнитов (модель СДПМ)

3. ЧИСЛЕННО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВЫХ I НЕУСТОЙЧИВЫХ РЕШЕНИЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРИВОДА ПНМ С СРД

3.1. Математическая модель привода ПНМ с СРД

3.1.1. Исходная неавтономная система дифференциальных уравнений динамики привода с СРД.____

3.1.2. Исходная автономная система дифференциальных уравнений динамики привода с СРД

3.1.3. Система уравнений фазовых портретов

3.2. Устойчивые и неустойчивые решения математических

моделей на синхронной скорости

3.2.1. Устойчивость системы уравнений, описывающий механическую часть

3.2.2. Устойчивость полной системы уравнений

3.2.2.1. Общая характеристика исследований

3.2.2.2. Определение характеристического уравнения для

первого установившегося режима

3.2.2.3. Определение характеристического уравнения для

второго установившегося режима

3.3. Анализ устойчивости установившихся режимов по системе механических уравнений и по полной системе уравнений

3.4. Установившиеся режимы на несинхронных скоростях

3.4.1 Дополнение к общей характеристике динамики ОРД

3.4.2. Выявление совокупностей параметров и характеристик, неприемлемых для поддержания требуемых режимов

работы ОРД

3.4.3. Исследования установившихся режимов на несинхронных скоростях

3.5. Переходные процессы и установившиеся режимы ОДПМ..,

3.5.1. Установившиеся режимы ОДПМ..,,,

3.5.2. Численно-графическая схема определения установившихся режимов

3.5.3. Численно-аналитическая схема определения установившихся режимов

3.5.4. Переходные процессы ОДПМ,

3.6.Квазиустановившиеся режимы и разгон двигателя ОРД

4. ВЫБОР МЕТОДА ЧИСЛЕННОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ШДЕЛй СРД

4.1. Общая характеристика главы..,

4.2. Влияние шага интегрирования на результаты счета на

примере базового варианта привода с СРД

4.3, устранение счетной неустойчивости коррекцией методологии вычисления правых частей уравнений в процессе интегрирования

4.4, Причины появления счетной неустойчивости в процессе интегрирования математической модели,

4.5, Апериодические процессы для уравнений описывающих движение продольной оси ротора и счетная неустойчивость,,,,,

4.6, Влияние момента нагрузки и приведенного момента инерции на статические и динамические характеристики

машинных агрегатов на основе ОРД - привода,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ, ,,,,.,

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ режимов работы привода приемно-намоточных механизмов и роторных узлов с синхронно-реактивными двигателями машин химических волокон методами математического моделирования»

ВВЕДЕНИЕ

Текстильная промышленность - одна из наиболее материалоемких отраслей, Затраты на сырье составляют свыше 80% стоимости продукции, Снижение материальных затрат только на 1% позволяет увеличить прибыль отрасли на 500 млн, руб. (в ценах 1990 года), В этом направлении проводится большая работа, которая находит отражение в соотношении темпов роста товарной продукции и материальных затрат, Широко внедряется ассортимент тканей менее материалоемких структур из натуральных и химических волокон,

Из общего количества химических волокон, перерабатываемых в текстильной промышленности, £7%, используется в шерстяной отрасли, 45% - в шелковой, 15%, - в хлопковой, 8% - в льняной и 5% - в производстве нетканых материалов,

Высокие потребительские свойства химических волокон и экономическая эффективность их производства обеспечивают постоянный и все увеличивающийся спрос на них для производства текстильных изделий, Ежегодный прирост доли химических волокон в общем балансе сырья для текстильной промышленности, объем их производства как в нашей стране, так и за рубежом продолжают расти,

Для производства химических волокон требуется разработка новых технологий, совершенствования существующего технологического оборудования, разработка новых высокопроизводительных машин для их производства и переработки, Одной из существенных частей указанных машин являются быстроврапрющиеся роторные узлы: вытяжные цилиндры, галеты, приемно-намоточные механизмы (ПНМ) и др., как правило имеющие индивидуальный электропривод, в котором чаще всего используются синхронно-реактивные электродвигатели (ОРД) и синхронные двигатели с постоянными магнитами (СДПМ). Использование указанных электродвигателей необходимо потому, что колебания

линейной скорости нити ведет к браку (неровноте линейной плотности. обрывности последней),

Конструктор создающий ПНМ и роторные узлы с индивидуальным приводом стоит перед дилеммой, выбирать электродвигатель малой мощности, при котором время выкода бобинодержателя на установившийся режим велико и требуются специальные системы управления для его снижения, либо большей мощности, при котором системы управления, как правило, не требуется, однако повышается потребление электроэнергии, Исходя из сказанного приходится подбирать двигатель наименьшей мощности, но не требующий разработки системы управления для вывода бобинодержателя на заданный режим, Решение указанной проблемы является актуальной и важной.

Цель диссертации состоит в разработке методов, алгоритмов и программного обеспечения для моделирования работы привода ПНМ и быстровращающихоя роторных узлов с СРД и СДПМ на ЭВМ, позволяющих выдать инженерные рекомендации конструктору по выбору двигателя, на основе изучения его возможных режимов работы. Разработки могут быть включены в САПР машин химических волокон.

Для добтижения общей цели в работе намечались следующие задачи:

1) разработать комплекс математических моделей СРД с целью определения базовой для исследований, ее оценка с точки зрения полноты учета свойств и параметров двигателя и ПНМ.

2) разработать математическую модель привода ШМ и быстровращающихоя роторных узлов с СДПМ,

3) на основе исследования установившихся режимов работы СРД на синхронной скорости, получить аналитические соотношения злек-ромагнитных параметров двигателя, для данных режимов,

4) выполнить оценку устойчивости и запасов устойчивости привода ПНМ и быстровращающихоя роторных узлов с СРД,

а

5) разработать методы, алгоритмы и программное обеспечение для расчета установившихся режимов работы привода ШМ и быстров-ралрошихся роторных узлов с СДПМ,

8) получить условия выхода привода ШМ и быстровращающихся роторных узлов с СРД на промежуточные (несинхронные) скорости,

7) исследовать возможность прохождения приводом ПНМ и быстровращающихся роторных узлов с СРД серии квазиустановившихся режимов в условиях пуска и реализации при этом управляемого пуска (за счет выбора законов изменения формы и частоты питающего нал-ряжения) .

8) исследовать влияние механической части привода ШМ и нагрузки-на переходные процессы в СРД, с учетом исходного положения ротора относительно статора,

9) исследовать возможность появления счетной неустойчивости процессов численного моделирования привода ПНМ и быстровращающих-ся роторных узлов с СРД из-за влияния произвольного выбора шага интегрирования и за счет дискретизации математической модели.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1, Разработаны методы, алгоритмы и программное обеспечение для моделирования работы привода ПНМ и быстровращающихся роторных узлов с СРД и СДПМ на ШМ, Эти разработки позволяют выдать инженерные рекомендации конструктору по выбору двигателя.

2, Теоретически показано существование множества сочетаний значений параметров привода, соответствующих разнообразным по форме, но неприемлемым для практического использования переходным процессам, приводящим к установившимся процессам с несинхронной скоростью вращения ротора.

3, Теоретически спрогнозирована и подтверждена численным экспериментом возможность существования переходных процессов привода ПНМ и бысхроБращающйхоя роторных узлов с СРД, отличающихся

практическим отсутствием, при синусоидальном питании, колебательности (типа колебательного звена 2-го порядка), или наоборот присутствием апериодичности (типа апериодического звена 1-го порядка) .

4, Дан вариант объяснения возможности появления счетной неустойчивости при интегрировании математической модели привода ПНМ и быстровращающихся роторных узлов с ОРД, с выбранным постоянным шагом интегрирования с использованием теории устойчивости систем уравнений с запаздыванием.

5. Определены соотношения для электромагнитных параметров математической модели привода ПНМ и быстровращающихся роторных узлов с ОРД и СДШ на установившихся режимах привода, при синхронной скорости вращения ротора,

Практическая значимость работы:

Предложенные методики, алгоритмы и программное обеспечение для вывода привода ПНМ и быстровращающихся роторных узлов с ОРД и ОДПМ на заданные режимы работы позволяют конструктору сократить время на правильный выбор двигателя при выполнении всех требований ТЗ к приводу ПНМ и быстровращающихся роторных узлов.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедр "Проектирование машин текстильной и легкой промышленности" , "Автоматизации производственных процессов", курсовое и дипломное проектирование,

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ СИНХРОННО-РЕАКТИВНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МАШИН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

1.1. Роль химических волокон и нитей в промышленности

Производство химических волокон и нитей решает важнейшую задачу увеличения ресурсов текстильного сырья для выработки изделий технического назначения и товаров народного потребления. В настоящее время около 651 общего выпуска химических волокон и нитей направляется на получение товаров народного потребления. Так, искусственные и синтетические волокна используются для создания более: 90%. шелковых. 851 шерстяных. 50% льняных, 15% хлопчатобумажных тканей, 50% трикотажных полотен и чулочно-носочных изделий, Особенно высокую экономическую эффективность имеет использование химических волокон в изделиях технического назначения.

В целой по промышленности с 75 по 90 гг. производство искусственных волокон и нитей осталось практически на прежнем уровне, а синтетических увеличилось в £ раза /3,24/, К сожалению, в нашей стране с 90го года, по объективным причинам, производство химических волокон снизилось, однако в развитых промышленных странах тенденция развития производства химических волокон сохраняется,

Первое место среди химволокон занимает полиэфирные волокна и нити, на долю которых приходится около 50% общего производства, что обусловлено их хорошей, технологически легко выполнимой переработкой и возможностью получения изделий со специфическими свойствами и оригинальным внешним видом. Второе место по обьему производства занимают полиамидные волокна и нити (30%). Их выпускают преимущественно в виде нитей, применяемых для производства

технических изделий и товаров народного потребления. Третье место (15%) среди синтетических волокон и нитей занимают полиакрилнит-рильные, которые вырабатываются, главным образом, в виде шерсте-подобных волокон и применяются для изготовления одежды, Среди других синтетических волокон и нитей следует отметить полиолефи-новые, основным видом которых являются полипропиленовые, применяемые в производстве ковровых изделий, нетканых материалов,

В производстве искусственных волокон и нитей ведущее место занимают вискозные (90%), Вискозные текстильные нити составляют 15%, а технические около 10% от общего выпуска химических волокон, Ацетатные волокна и нити выпускают как в виде нитей, так и в виде волокон.

Потребность в новых материалах, обладающих термо-жаростой-костью, повышенной прочностью, электропроводностью и другими специальными свойствами, привела к получению новых видов химических волокон и нитей, обладающих наряду с известным целым комплексом других свойств, в ряде случаев превосходящих свойства традиционных материалов, таких как металлы, их сплавы, графит и др. Это, например, углеродные, стеклянные и другие нити,

При анализе производства химических волокон, в развитых промышленных странах, отмечается постоянная тенденция к расширению ассортимента волокон для различных областей применения и улучшению их потребительских свойств, что определяет актуальность исследований в области производства химических волокон,

1,2. Краткий обзор литературы по исследованию синхронно-реактивного электропривода

Процесс создания высокопроизводительных машин для формирования химических нитей и волокон из расплавов и растворов, а также

по переработке нитей из искусственных и естественных волокон сопровождается комплексной автоматизацией всех этапов создания конечного продукта, что в свою очередь предполагает обратить особое внимание на проектирование специального электропривода для этих машин, например, такого как'синхронно-реактивный электропривод,

Теория синхронных электрических машин в настоящее время разработана практически полно. Первые исследования по теории синхронной машины опубликованы, в основном, в трудах Р,Парка, Однако в этих работах непосредственно осуществлялся переход к преобразованным уравнениям, выраженным в координатных осях, вращающихся со скоростью ротора, а не из уравнений равновесия напряжений реальной машины, содержащих периодические коэффициенты,

Фактически одновременно с Парком теорию синхронной машины разработал А,А,Горев, В его работах даны существенно обоснованные уравнения синхронных явнополюсных машин, Однако уравнения синхронной машины Парка-Горева учитывают только первую гармонику переменного коэффициента взаимоиндукции между обмотками статора и ротора и вторую гармонику коэффициента самоиндукции статорных обмоток, вызванную магнитной ассиметрией ротора,

В общую теорию синхронных машин большой вклад внесли А.И.Важнов, И.П.Копылов. Е.Я.Казовский, С.А.Ковчин, Д,П,Петелин, Я,Б,Данилевич и др. Серьезные работы выполнены и за рубежом авторами И.Конкордиа, Э.Леви и М.Панцер, Т.Лейблем, Б,Скотт, Т.Лино и П.Краузе и др.

Первые фундаментальные исследования специальных синхронных машин, в частности ОРД в значительной степени разработаны в трудах Е.В.Кононенко, Е.М,Голдовского, А.И.Адаменко, А,В,Берендеева, Ю,А.Браммера, И,И,Талалова, А,м,Лангена и др. Вопросы определения основных параметров и размеров ОРД рассматриваются в трудах Е.В,Кононенко, И,Л,Осина, В,В,Ралле, А.В.Корицкого, И.М,Постнико-

ва и др. Свойства ОРД при частотном регулировании скорости изучались в работах А.И.Бертинова, Б.А.Егорова, 0,Б,Певзнера, А.М.Быстрова и др.

В работе А,М.Лангена показана ориентировочная методика расчета пусковых и рабочих характеристик СРД, основанная на методе дифференцирования магнитной энергии, П.Ш.Сринивасаном получены уравнения для потребляемых токов и врашэюших моментов СРД при синхронном и асинхронном (в начале пуска) режимах с учетом неравномерности воздушного зазора и несимметричности параметров обмотки ротора, но без учета высших гармонических магнитодвижущих сил обмоток двигателя.

В диссертационной работе А.В.Кривцова получена на основании решения линеаризованной системы уравнений Парка-Горева обобщенная передаточная функция ОРД.

В настоящее время особое значение приобретает проектирование и создание высокоскоростных ПНМ. что обуславливает особое внимание к проектированию высокоскоростного электропривода, При этом возникают проблемы с переходными и установившимися процессами, происходящими в двигателе. Так, например, проблемы, связанные с втягиванием в синхронизм. Этим и некоторым другим задачам посвящены работы С,М,Лаврентьева, Е.З.Регельмана, В,А,Климова, Л,0,Ма-зина, И.И.Матюшева, А,Л,Шапошникова, А.М.Быстрова и др.

В последнее время большое внимание заслуживают работы по изучению теории, режимов работы, методов расчета явнополюсных синхронных машин с постоянными магнитами (СДШ). Эти вопросы находят свое отражение в работах Е.В.Кононенко, А,Ш,Фрадина, Р.Л.Рабкина, 3.А.Толкачева, А.В.Смагоринского и др.

1.У. иощая характеристика быстровращаюзщхся узлов машин для производства и переработки химических волокон

Во всех машинах производства и переработки химических волокон и нитей одним из основных узлов являются быстровращаюпщеся роторные механизмы. Это приемки-намоточные механизмы (ПНМ) различных видов и типов, вытяжные и транспортирующие цилиндры, обогреваемые галеты, напорные и дозирующие насосы и т.д. Многие из них имеют индивидуальный привод.

1,3,1, Классификация приемно-намоточных механизмов (ПНМ), используемых в машинах для производства и переработки химических волокон

Практически на всех машинах для производства и переработки химических нитей используются ПНМ, причем различного типа и вида, Конструктивная схема ПНМ определяется характером принимаемой на бобину нити, технологическими требованиями к результату работы ПНМ - паковке, традициями машиностроительного предприятия, разрабатывающего и изготавливающего ПНМ /8.28/, По типу привода ПНМ делятся на:

- механизмы с тангенциальным приводом (Фрикционного типа);

- механизмы с аксиальным приводом (бесфрикционного типа);

- механизмы с аксиально-тангенциальным приводом (смешанного типа),

В механизмах с тангенциальным приводом движение от двигателя передается на фрикционный цилиндр, вращающийся с постоянной угловой скоростью. Вращение на бобину, а следовательно и на паковку, передается посредством фрикционной передачи с фрикционного цилиндра, Тем самым поддерживается постоянство линейной скорости принимаемой в паковку нити, (например, Ш-1000-КС18, Ш-600-КШ24

и т.д.).

В механизмах с аксиальным приводом движение от двигателя передается непосредственно на бобину, Постоянство линейной скорости принимаемой на паковку нити осуществляется с помощью . специальных систем автоматического регулирования (САР) угловой скорости бобины, Входной величиной САР является диаметр паковки (БП-340-0), либо натяжение наматываемой на паковку нити (А1исо1ог),

В механизмах смешанного типа (Ватта*:) вращение бобины с паковкой осуществляется, как с помощью фрикционной передачи от фрикционного цилиндра, так и непосредственно передачей вращения от двигателя на бобину с паковкой, например, в начальный момент времени.

Наиболее простым, экономически выгодным и надежным способом получения постоянной линейной скорости принимаемой на паковку нити является тангенциальный привод. Это связано с большой сложностью САР, применяемых при аксиальном приводе, особенно для высокоскоростных ПНМ,

По типу применяемых двигателей ПНМ делятся на:

- с синхронно-реактивными двигателями;

- с синхронными двигателями с постоянными магнитами;

- с асинхронными двигателями.

Если применение синхронно-реактивных двигателей и синхронных двигателей с постоянными магнитами в качестве двигателей ПНМ более менее однотипно, то применение асинхронных двигателей значительно более редко, Последнее вызвано сложностью получения постоянной линейной скоростью принимаемой на паковку нити при асинхронном двигателе в качестве двигателя ПНМ, это особенно важно в формовочных, формовочно-вытяжных и других машинах для получения химических нитей.

По типу подвеса бобинодержателя, либо фрикционного цилиндра

Приемно - намоточный механизм мсшины ПП-1000 ■

1 - пакобка; & - фрикиионнаи цилиндр; 3 - подбес ; 4 - ираонобешибающий груз; 5 - рачаг угрооляющеш_грузд: б-корпус машины;

дВцгатепь. Рис. ^ £

Приемно - намоточный механизм малим ПН-600 , ПН' 1000'ПС1в

обт сб СССР л! 37^224, 638526

б

1 - лакобка; 2 - сррикционмь/и ирпиндр; 3 - лодбес, 4 - ураонобешибаюидии груз ;

5 - рачае урабнобешибающего груза ^

6 - корпус машины'

Рис . ¿X ;

(прикатывающего ролика) НИМ делятся наг

- с рычажным (маятниковым) подвесом (рис. 1 Л).;

- с четырехзвенным подвесом (рис, 1,2);

- с подвесом в виде каретки поступательного движения(рис, 1,3),

Тип подвеса определяется в основном весовыми характеристиками паковки, необходимостью автоматического съема паковок после наработки, устройством для заправки и перезаправки нити при наматывании паковок, а также традициями проектирования и изготовления ПНМ,

При необходимости автоматизации процесса съема паковок после их наработки чаще всего на подвесе закрепляется фрикционный цилиндр, либо прикатывающий ролик. Ось бобинодержателя крепится к корпусу машины, либо устанавливается в револьверной головке, тоже закрепленной в корпусе машины, что облегчает разработку механизма сьема паковок и заправочного устройства.

По числу одновременно наматываемых на одном ПНМ паковок последние делятся на:

- механизмы для наматывания одной паковки (рис, 1,4)

- механизмы для наматывания К паковок (рис, 1,5)

Число одновременно наматываемых на одном ПНМ паковок обычно определяется техническим заданием на разрабатываемую машину и зависит от общего веса паковок, которое необходимо снять с одного рабочего места, веса и размеров паковок, которые необходимы для последующих операций их переработки, степенью автоматизации процесса сьема паковок (особенно если суммарная масса паковок, снимаемых с одного ПНМ, превышает 12кг,) с бобинодержателя,

По характеру крепления бобинодержателя на подвесе или корпусе машины ПНМ делятся:

- с консольным креплением бобинодержателя

а) с неподвижной осью бобинодержателя.

Приемно - намоточный механизм машины Нб-З-КЖЗ

5 б

1 - пакобка; '

2. - сррикционнаи цилиндр;'

3 - подбес ;

^ - пнебмоцилинбры урабнобешибающего

механизма, 5 - напрабляющие штанги; б-корпус машины.

Рис. /.Д'

/Чехйнизмн Эля нАМАтыЗлния: — о9цои лМоЬки

о-

Рис. ák

_ ß/ паковок

Рос. 15:

б) вращающейся осью бобинодержателя; - с двухопопрным креплением бобинодержателя.

При консольном креплении оси бобинодержателя бобинодержа-тель, как правило, представляет собой монолитное тело, (например ШМ машин ПН-1000-КС68, ПН-600-КШ24 и т.д.), в то время как при двухопорном креплении бобинодержателя, последний чаще всего представляет собой две вращающиеся конусные втулки, в которых крепится бобина (например, бобинодержатель машины ТВ-1, ПНМ машины НВ-З-КЖЗ выполнений ВНММСВ (г, Чернигов)).

Характер крепления бобинодержателя определяется возможностями удаления критических угловых скоростей намоточного механизма из рабочей зоны угловых скоростей паковки, реализуемых в процессе наматывания. Как правило, двухопорные бобинодержатели работают при угловых скоростях, которые не превышают первую критическую угловую скорость ПНМ. Консольные же бобинодержатели работают в зоне угловых скоростей, превышающих вторую критическую скорость ПНМ, особенно при высокоскоростной намотке, Существуют схемы консольных высокоскоростных бобинодержателей, работающих в докритической зоне, однако их разработка связана с применением высокоскоростных подшипников с большим внутренним диаметром (> 60 мм),

Низкоскоростные намоточные механизмы с консольным креплением бобинодержателя при большом диаметре бобины ( >100 мм) могут быть спроектированы и работать в докритической зоне угловых скоростей.

Наматывание на одном рабочем месте нескольких паковок, а также их съем, конструктивно проще осуществить путем применения консольных бобинодержателей, В то же время, с точки зрения виброактивности намоточного механизма, надежности работы и долговечности, как правило, преимущество имеют двухопорные бобинодер-

жатели.

Консольные бобинодержатели с вращающейся и невращающейся осью бобинодержателя в принципе взаимозаменяемы, а их разработка и применение зависят от традиций производства и разрабатываемой конструктором компоновочной схемы механизма.

По типу и характеру прижимных устройств ПНМ делятся наг

- с весовым статическим уравновешиванием (рис, 1,1, 1,2),

а) с жестким креплением уравновешивающего груза к подвесу (рис, 1,1, 1,2),

б) с упруго-диссипативным креплением уравновешивающего груза к подвесу (рис, 1,6)(пружинные, пневматические, ременные, гидравлические и т,д,),

- с упруго-диссипативным уравновешиванием (рис, 1,3, 1,7),

- со смешанным уравновешиванием (с уравновешивающим грузом и уп-рого-дйссипатнвным уравновешиванием)(рис, 1,8),

- снабженные системами автоматического управления (САУ) для уравновешивания (рис, 1,9),

Конструкция прижимных механизмов определяется в основном традициями производства, конструктором, и подчинена единственной цели - созданию необходимого из технологических соображений усилия прижима паковки к фрикционному цилиндру (прикатывающему ролику) за все время наматывания паковки, Упруго-диссипативные элементы прижимного механизма следует подбирать так, чтобы не возникали от их применения новые критические скорости ПНМ, расположенные в зоне рабочих угловых скоростей паковки,

По типу движителя фиксаторов бобины (бобин) на бобинодержа-теле ПНМ делятся:

- с ручным приводом,

- с автоматизированным приводом,

а) пневматическим,

б

1 - пакобка ; 2 - фрикционнь/и цилиндр ; 3 - noôôec ; 4-урабнобешибающии груз* 5-рычаг урабмобешибоющего груза; б -упруеобиссипатиомыи элемент; 7-корпус машина.

Рис. i/fe

о

Патент США Патент ФРГ

ht 3672584 Al 1685676

а)

б)

Рис. /-

РЬт. сб. СССР V 562489

!' Г- покобки; 2 - фрикционный цилинбр ; 3 '«3оодбесы, ^-урабнобешибоющий груз; 5-^пругодиссипати£к>е

элементе, ' / £>

/16т. сб. СССР......к/ 578251

1 - пакобка; 2 - фрикционный цилинбр; 3 -пойбес; 4- пнебпоцилинф урабнобешибающего механизма (управляемый), 5,6 - управляющие устпройстба (САУ); 7,8-батчики.

Рил '

б) механическим,

в) пневмомеханическим.

г) электромеханическим,

д) гидромеханическим,

1.3.2, Привод быстровращающихся узлов машин, применяемых в производстве химических волокон и в других отраслях промышленности

Специфика конструкций формовочных машин в силу использования одного и того же метода формования предопределяет и общность используемых механизмов: устройства и механизмы для подачи, распределения, фильтрации и дозировки формовочного раствора или расплава; устройства для плавления гранул полимера; устройства и механизмы для формования; механизмы для вытягивания свежесформирован-ных нитей; устройства и механизмы для отделки, сушки и замасливания; устройства и механизмы для текстурирования химических нитей и жгутов; устройства и механизмы для кручения; устройства и механизмы для разрезания жгутов; приемно-намоточные устройства,

Из всего многообразия механизмов можно выделить четыре основных ГруППЫ!

а) устройства и механизмы для подачи, распределения, фильтрации и дозирования;

б) устройства и механизмы для формования;

в) устройства и механизмы для вытягивания;

г) приемно-намоточные устройства.

Каждое из этих устройств для привода механизмов в том или ином виде использует какой-либо электрический привод.

По своему построению и по структурной взаимосвязи эти приводы могут быть либо индивидуальными, либо общими для ряда мехакиз-

моб. По специфике работы они могут быть подразделены на регулируемые - с переменной скоростью вращения и нерегулируемые - с постоянной скоростью вращения,

Как говорилось ранее, в настоящее время в машинах химических волокон используются электродвигатели различного вида: асинхронные, синхронные, синхронно-реактивные, синхронные с постоянными магнитами и т.д., с преобразователями частоты и с непосредственным питанием от промышленной сети.

Такое многообразие применяемых электроприводов характерно не только для отечественных формовочных машин, но и для их зарубежных аналогов.

Так, в качестве основного электропривода на приемно-намоточных машинах используются синхронно-реактивные двигатели (СРД).

На машине МФ-600-КШ24 для привода дозирующих насосов используется синхронно-реактивный электродвигатель 0Р0-51-4, мощностью 7,5 кВт, для привода прядильных дисков - синхронно-реактивные электродвигатели типа ДРС-370 и ДР0-370НГ, для привода фрикционных цилиндров - ДРС-600.

На машине Ш1-1000-КР18 в качестве привода дозирующих насосов и привода фрикционных цилиндров используется электродвигатель ДР0-450М, в качестве привода прядильных дисков применяется синхронно-реактивный двигатель ДРС-150М.

В агрегате АФВ-ЗЖГ для совмещенного формования, вытягивания и намотки ПА технической нити синхронно-реактивные двигатели используются в приводе приемных цилиндров, вытяжных цилиндров, в приводе фрикционного механизма,

В машине НВ-1000-КЖ9 для производства коврового жгута СРД применяются в приводах первого и второго нагонного цилиндра и приемного цилиндра (рис, 1,10),

В машине МФ-1000-ЖЭ18 привод приемно-намоточного механизма

10 Cl

10 d

lo o(

lo Cl

3/n

Yen?

§

id о

ЪС

о

£ NH

а

i S ^

S g

е S л ^

л О) о.

Н <и ш s:<o 2 «и T^íQda Зла .'S р

Q.O О^ЭЛЛ Л g QJ ölälOJC £ О

<я Эое^о ? а ^ m ^ Щ s: cj iä £Sí3í tí СО

t. ¿ CJ-^ og«Û S X) d

xïafea Бею ^aOÖ QJ ^ û-a 5 о

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Низяев, Денис Сергеевич, 1998 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1, Официально-документальные материалы

1,1, ГОСТ 3Л127-93 ЕСТД, Обще правила выполнения текстовых технологических документов,

2, материалы конференций, симпозиумов

2.1, Сборник тезисов докладов на научно-технической конференции в НПО Ихимтекстильмашп, - Чернигов, 1992, - 212 с,

2.2, Климов В,А,, Шапошников А,Л,, Низяев Д,С, и до, 0 развитии неявных расчетных схем и статистических оценок точности в интегрировании систем дифференциальных уравнений// Тез, докл, на междун, конф, "Математика, Компьютер, Образование", Москва-Пущи-но, 27 февраля-23 марта 1995,

2.3, Климов В,А,, Знтин В,Я, , Низяев Д,С, Эксплуатационные свойства машинного агрегата с приводом на основе ОРД в производстве химических волокон// Тез, докл, на междун, конф, "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве55 (ПРОГРЕСС - 96), 19-22 ноября 1996,

2.4, Литвинчук В,Л,, Климов В,А,, Низяев Д,0, "Схема пробных невязок в решении систем линейных алгебраических уравнений (задачи автоматизации моделирования)"// Тез, докл, на междун, научно- технич, конф, "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве'*, (ПРОГРЕСС - 97)} Иваново, 28-30 октября 1997,

2.5, Литвинчук В,Л,, Климов В,А,, Низяев Д.С,, Штейнер П,М, и др, 0 проблеме оценки сертификационных характеристик химических нитей высокочастотными методами// Тез, докл, на междун, конф, "Математика, Компьютер, Образование". Дубка, 29 января-3 февраля

2,о, Сигачева В,В, , Дедус А.Ф. , Литвинчук BJ,; низяев Д,С, и до, Линейные базы данных и перспективы применения в диагностических системах//Тез, докл, на IX Межд, коорд, совет, ''Автоматизация процессов управления техническими средствами исследования и использования мирового океана5', СПб, , 22-24 ноября 1994,

2.7, Шапошников А,Л,, Энтин В,Я,, Низяев Д,С, и до. Метод задания формы решения в интегрировании и контроль точности вычислительного эксперимента// Тез, докл, на междун, конш, ''Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве" (ПРОГРЕСС - 96), 19-22 ноября 1996,

2.8, Шапошников А,Л,, Лукичев С,И., Низяев Д,С, и до, Компонентный анализ как аппарат распознавания динамических процессов колебательной формы./ /Тез, докл, конт, с междун, участием, посвящ, 60-летию академика РАН Ю,И, Журавлева "Математические методы распознавания образов", Пущине, 25-30 сентября 1995,

2.9, Шапошников А,Л,, Жабко А,П,, Климов В,А,, Низяев Д,С, Контоль точности интегрирования и устойчивость динамических систем с чистым запаздыванием// Тез, докл, ¥111 Всероссийской конференции (РАН вычисл, центр) "Математические методы распознавания образов", М, - 1997,

2.10, Шапошников А,Л,, Жабко А,П,, Низяев Д,и, Нетрадиционный вычислительный эксперимент в распознавании свойств сложного нестационарного нелинейного динамического обьекта// Тез, докл, "Математические модели нелинейных возбуждений, переноса, динамики, управления в конденсированных системах и других средах55 -Тверь, 2-5 июля 1996,

2.11, Шапошников А,Л,, низяев Д,С, Условия устойчивой работы на синхронных режимах синхронно-реактивного двигателя приемно-на-

моточных механизмов// Конференция по машинам и аппаратам текстильной и легкой промышленности и их системам/ ОПГУТД, -СПб,, 15-17 апреля 1998,

2,12, Шапошников А,Л,, Жабко А.П., Климов В,А,} Низяев Д,0, "К настройке параметров алгоритмов численного интегрирования уравнений электропривода переменного тока5'// Тез, докл, на меж-дун, научно-технич, конф, "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве", (ПРОГРЕСС - 97)5 Иваново, 28-30 октября 1997,

3, Книги

3.1, Амосов А,А,, Дубинский Ю, А, , Копченова И,В, Вычислительные методы для инженеров; Учеб, пособие, - М.; Высш, шк,, 1994,- 544 с,; ил,

3.2, Ачкасов Ю,М,, Захаров В,А,; Сорокин В,Н, Система точного электропривода переменного тока,- Известия ТЛИ, Томск, 1970, т,211,

3.3, Бахвалов Н.С,, Жидков Н,П,, Кобельков Г,М, Численные методы, - М,; Наука, 1987,

3.4, Весекерский В,А,, Попов E.IL Теория систем автоматического регулирования, - М,: Наука, 1975, - 768 с,

3.5, Бессонов Л,А, Теоретические основы электротехники, М,, 1973,

3.6, Вехман Э,А,, Калашников В,К,, Попов Г,А,, Смирнов В,В, Уриновский Д,0,, Чарахчьян И,И, Синхронные реактивные двигатели погружного типа для атомных электростанций. Труды ВНЖЭМ, М, , 1971, т, 36,

3.7, Быстров А,М,, Кожухин С,М,, Пастин С,Б, Проблемы применения регулированного электропривода в легкой промышленности, В кн.; Автоматизированный электропривод в промышленности, -М, г

Энергия , 1974,

3.8, Важнов А,И, Основы теории переходных процессов синхронной машины, - М,г Госзнергоиздат, 1960, - 312 с,

3.9, Важнов А. И. Переходные процессы в машинах переменного тока, - Л,: Энергия, 1980, - 256 с,

3.10, Волков Е,А, Численные методы, - М: Наука, 1987,

3.11, Горев А,А, Переходные процессы синхронной машины, М,,

1950,

3.12, Деккер К,5 Вервер Я, Устойчивость методов Рунге-Кутты для жестких нелинейных дифференциальных уравнений, - М,: Мир, 1988,

3.13, Калиткин H.H. Численные методы, - М,: Наука, 1978,

3.14, Климов В,А, и др, АСУП в текстильной и легкой промышленности, - М,: Легпромбытиздат, 1986, - 284 с,

3.15, Климов В,А, и др, Проектирование систем автоматизации технологических процессов в красильно-отделочном производстве,

М,: Легпромбытиздат, 1989, - 250 с,

3.16, Климов В.А, и др, Математическое моделирование динамики электрических машин переменного тока: Учеб, пособие,-СПб,: Жзд-во СПб университета, 1995,-380 с,

3.17, Климов В,А, и др, Высокоскоростные приемно-намоточные механизмы для химических нитей, - М,, 1991,

3.18, Кононенко Е,В, Синхронные реактивные машины, - М,i Энергия, 1970, - 209 с,

3.19, Конкордиа Ч, Синхронные машины. Переходные и установившиеся процессы, - У,: Госзкергоиздат, 1969, - 266 с.

3.20, Коновалов Л,Ж,, Петелин Д,П, Элементы и системы электроавтоматики, - М,: Высш, шк, 1S8D, - 192 с,

3.21, Коритысский Я,И, Динамика упругих систем текстильных машин, М,, 1982,

3.22, Копылов л,IL Электрические машины, - 1-L 1986,

3.23, Копылов И.Ii. Математическое моделирование электрических машин, - М,, 1987,

3.24, Коротеева Л,В,, Озерский О,Н,, Яскин А,П, Технологическое оборудование заводов химических нитей и волокон, - М,: Легпромбытиздат, 1987,

3.25, Кузнецов В,А,, Ялунина Г,В, Основы метрологии: Учеб, пособие, - м,: Изд-во стандартов, 1995,-280 с,

3.26, Ломоносов В,Ю,, Поливанов K.M., Михайлов 0,П, Электротехника, - М,: Энергоатомиздат, 1990, - 400 с,

3.27, Мак-Кракен Д, , Дорн У, Численные методы и программирование на ФОРТРАНЕ, - ш,: Мир, 1977,

3.28, Матюшев И,И, Климов В,А,5 Мазин Л,С, и др. Высокоскоростные приемно-намоточные механизмы для химических нитей, - м,: Легпромбытиздат, 1991, - 256 с,

3.29, Осин И,Л., Шакарян КЗ,Г, Электрические машины. Синхронные машины/Под ред, Копылова И,П. - М,: Высш, шк, 1990, - 304 с,

3.30, Отчет о научно-исследовательской работе "Разработка конструктивно-унифицированного ряда приводов машин химических волокон", СКТБ МХВ, 1993,

3.31, Прошков А,Ф, Расчет и проектирование машин для производства химических волокон, М,, 1982,

3.32, Прошков А,Ф, Машины для производства химических волокон, М,, 1974,

3.33, Рабкин Р,Л,, Смагоринский А,Б,, Фрадин А,Ш, Автоматизированные электроприводы машин для производства синтетических нитей, - Л,: Машиностроение, Ленингр, отд-ние, 1982, - 167 с,

3.34, Регельман Е,3,, Рокотов Н,В, Приемные механизмы машин для производства химических волокон, - Л,: Изд-во ЛГУ, 1988,

3.35, Регельман Е,8, Машины для формирования химических и

минеральных волокон, - Л,: Изд-во ЛГУ, 1972,

3.36, Самарский А,А,, Гулин А,В, Численные методы, - М,: Наука, 1989,

3.37, Толкачев 3,А, Моделирование динамических режимов работы в электроприводзх текстильных машин, - Л,: Изд-во ЛГУ, 1981,-160 с,

3.38, Усенко В,А, Переработка химических волокон, М,, 1975,

4, Статьи

4.1, Дедус Ф, Ф, Классические ортогональные функции как аппарат оптимизации аппроксимации// Работа-технические системы в текстильной и легкой промышленности / Под ред. В, А, Климова,-М,: Легпромбытнздат, 1991 - 312с,

4.2, Климов В,А,, Лаврентьев С,М, Анализ нелинейных эффектов взаимодействия электромагнитных полей в синхронно-реактивных машинах, Изв, Вузов, Технология текстильной промышленности, - Иваново, 1983, № 5, с, 103.

4.3, Климов В,А,3 Лаврентьев 0,М, Общий анализ переходных процессов синхронных реактивных машин, Изв, Вузов, Технология текстильной промышленности, - Иваново, 1983, Ш 6, с, 45,

4.4, Климов В,А,, Шапошников А.Л. Исследование математических моделей динамических систем текстильных машин оптимизационным методом задания формы решений, - Изв, вузов. Технология текстильной промышленности, 1979, N4, с,74 - 76,

4.5, Лаврентьев С,М, Моделирование закона управления электроприводами переменного тока, Межв, сб, науч. тр, "Моделирование и оптимизация систем управления производственными процессами в текстильной и легкой промышленности", 1989, с, 89-91,

4.6, Мазин Л,С, Предельные возможности стабилизации силы контактного взаимодействия, Межвуз, сб, науч, тр. "Методы и

средства автоматизированного контроля и регулирования в текстильной и легкой промышленности'/ 1991, с.126-131,

4.7, Мазик Л,0,, Опухай ПЛ. Анализ быстроврашающихся роторных узлов текстурирующе-вытяжных машин, Межвуз, сб, науч, тр, г'Моделирование и оптимизация систем управления производственными процессами в текстильной и легкой промышленности55, 1989, с,7-12,

4.8, Матюшев ИЛ, Формы паковок и законы раскладки нити на крутильни-вытяжных машинах для химических волокон/7 Ким, волокна, 1979, №4, с,112-115,

4.9, Низяев Д,0, и до, Интегрироване системы дифференциальных уравнений синхронно-реактивного двигателя непредставимых в форме Коти. записанной в преобразованных координатах, методом последовательно-побуждающей связки уравнений, // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, РосАПО N1960333 от 24,07,1996,

4.10, Низяев Д.С. и до, Интегрироване системы дифференциальных уравнений синхронно-реактивного двигателя непредставимых в Форме Киши, записанной в фазных координатах, методом последовательно-побуждающей связки уравнений. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, РосАПО №960334 от 24,07,1996,

4.11, Романов В, Е.. Червяков В, В, Принцип создания ориентирующих и предметных баз данных как концепция Формирования информационного обеспечения аналитических представлений сложных Функций// Моделирование систем автоматизации и контроля технологических процессов текстильной и легкой промышленности: Межвуз, сб, науч, тр,/ СПГУТД - СП-г., 1992, с, 102-107,

4.12, Шапошников А.Л., Климов В,А,, Знтин В,Я,, Низяев Д,0, Обобщение оптимизационного метода задания формы решений дифференциальных уравнений на случай сложной конфигурации кривых,// Исс-

ледовакие и разработка механизмов машин и средств автоматизации в текстильной и легкой промышленности: Межвуз, об, науч. то,/ ОПГУТД - СПб,, 1998, с, 6-12,

4.13, Шапошников А,Л,, Шпехт И,А. , Климов В,А,, Знтин В,Я, Обшая концепция метода последовательной минимизации невязок и ее применение для интегрирования процессов в синхронно-реактивном двигателе методом ординатных шагов// Моделирование систем автоматизации и контроля технологических процессов текстильной и легкой промышленности: Межвуз, сб, науч, то,/ С1ШТЛП, -Л,, 1992, - 15 с,

4.14, Червяков В,В,,Климова Е.В,,Сигачева В,В,, Акопджанян Г,А,, Низяев Д,С, Аналитические представления одномерных функций и линейные базы данных//Межвуз, сб, науч, тр,/СПГУТД -СПб,, 1994,

5, Диссертации

5.1, Толкачев 3,А, Проблемы теории, разработки и исследования бесфрикционных приемно-намоточных механизмов для машин синтетического волокна. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, ЖТЛП им. С,М, Кирова, -Л, 1978, - 500 с,

5.2, Оигачева В,В, Развитие теоретических основ диагностирования механизмов разветвленной структуры ткацких и трикотажных машин с реализацией в автоматизированных системах, Диссертация на соискание уч,ст, д,т,н. Л,, 1991,

5.3, Шапошников А,Л, Исследование рабочих режимов синхронно-реактивного электропривода приемно-намоточных механизмов машин для производства химических волокон (в фазных координатах), Диссертация на соискание уч,ст. к,т,н, Л,, 1982,

5.4, Шпехт И, А, Расчет параметров приводов с синхронно-реактивными двигателями машинных агрегатов для производства химических волокон методами математического моделирования. Диссертация на соискание уч, ст, к,т,н, СП-г., 1992,