Ограничение резонанса в переходных процессах асинхронного электропривода зарезонансной виброзерноочистительной машины

УДК 664.91 А.Г. Возмилов, Р.Б. Яруллин

ОГРАНИЧЕНИЕ РЕЗОНАНСА В ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗАРЕЗОНАНСНОЙ ВИБРОЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

Рассмотрены переходные процессы пуска и выбега виброзерноочистительной машины, показана целесообразность осуществления торможения данной машины асинхронным электродвигателем, работающем в динамическом режиме.

Ключевые слова: саморегулируемый вибратор, колебания, частота, амплитуда, резонанс.

A.G. Vozmilov, R.B. Yarullin RESONANCE RESTRICTION IN THE TRANSIENTS OF THE ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE OVER RESONANCE VIBROGRAINCLEANING MACHINE

Transients of the vibrograincleaning machine start-up and running-out are considered; the expediency of the given machine braking by the asynchronous electric motor working in a dynamic mode is shown.

Keywords: self-control vibrator, vibration, frequency, amplitude, resonance.

Исследование динамики электропривода виброзерноочистительных машин (ВЗМ) имеет важное значение. Это объясняется двумя обстоятельствами: с одной стороны, вибромашины зарезонансного режима работы, которые за счет стабильности амплитуды колебаний более предпочтительны, неизбежно при пуске и остановке проходят через резонансные состояния колебательной системы, с другой - колебательное движение рабочего органа постоянно оказывает ответное отрицательное воздействие на приводной двигатель [1-3].

Так, в некоторых случаях при пуске вибромашин в момент достижения значений угловой скорости двигателя до значений частоты собственных колебаний, вследствие увеличения резонансных амплитуд колебаний, возрастает момент сопротивления машины до такой степени, что может быть соизмеримым и даже большим, чем момент пусковой ветви механической характеристики двигателя. Даже при учете упомянутых обстоятельств переход резонансного состояния происходит с увеличением амплитуды колебаний в десятки раз. Причем наиболее интенсивно они проявляются в процессе выбега. При этом происходит быстрое разбалтывание затянутых стыков и повышенный износ соединений, что служит причиной частых поломок упругих связей и ряда других элементов конструкций [3]. Если перегрузки не вызывают непосредственно поломки деталей вибромашины, то они сказываются на их усталостной прочности, снижая тем самым надежность и срок службы машины. По эксплуатационным требованиям превышение резонансной амплитуды колебаний в переходном процессе не должно быть больше 2...4 раз от рабочей [4]. Поэтому ограничение резонансных амплитуд является очень важной задачей.

Установлено [5], что, с одной стороны, наименьшую возможную резонансную амплитуду колебаний, в 2,6 раза меньшую рабочей, можно достичь, начиная торможение при угловой скорости Шот. С другой стороны, [2, 3] рекомендуют собственную частоту колебаний выбирать по возможности небольшой, а торможение при выбеге осуществлять противовключением асинхронного двигателя [6].

Нами были проведены исследования [7] переходных процессов пуска и выбега многорешетной ВЗМ с обычным вибратором, а также проведено сравнение способов торможения - динамического и противовключе-ния асинхронным двигателем. Обработка результатов показала, как при пуске превышение резонансных амплитуд относительно установившихся рабочих (допустимое превышение 2-4 раза) доходит для вертикальной составляющей до 3,26-6,74 раза (в среднем 4,22) и поворотной составляющей до 3,28-7,38 (в среднем 4,25). При выбеге они соответственно составляют 5,22-6,96 (в среднем 6,09) и 3,69-6,97 (в среднем 5,53). Приведенные результаты подтверждают необходимость ограничения резонансных амплитуд в этих процессах. Ограничение резонанса при пуске возможно применением современных асинхронных двигателей серий 5А, у которых пусковой момент имеет такой же порядок, что и критический, а также применением саморегулируемых вибраторов, осуществляя пуск под технологической нагрузкой.

На рисунке 1 представлены зависимости превышения резонансных вертикальной Zp/Zy и поворотной фр/фу амплитуд от кратности С0ОТ/СОр скорости отключения ю0т торможения противовключением

относительно собственной ©р. Видно, что применяемое на вибромашинах торможение противовключением не обеспечивает снижение резонансных амплитуд в пределах эксплуатационных требований и составляет в среднем Zp/Zy = 2,75 и (рр/(рЛ, = 4,38 .

10

8

6

4

2

Фр/Фу

о о

>

О .4! £>сс -V'-, ос с

О о

-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2

а б

Рис. 1. Зависимость превышения резонансной амплитуды колебаний от кратности скорости отключения торможения противовключением (о - экспериментальные точки): а - вертикальные колебания, кривая регрессии Ър/Ъу=3,113-1,212(Шоп/Шр2)+1,279(Шоп/Шр2)2; б-поворотные колебания, кривая регрессии фр/фу=4,409+0,831(Шот/Шрф)2

Вл ияние динамического торможения на резонансные амплитуды колебаний представлены на рисунке 2.

0,5

1,5

2

0,5 1

б

1,5

2 I дт/1н

Рис. 2. Зависимость превышения резонансных вертикальных (а) и поворотных (б) амплитуд колебаний РО МВЗМ от постоянного тока динамического торможения:

1 - выпрямленного двухполупериодно однофазного; кривые регрессии соответственно Ър/Ъу = 6,013/е0,29346

0

0

Анализ полученных результатов показывает, что динамическое торможение по сравнению с торможением противовключением по току относительно средних значений имеет меньшие в 1,2 раза значения, а по моменту - более чем в 2 раза. При этом разброс точек уменьшается, что подтверждает протекание процесса более стабильно. Как видно из рисунка, динамическое торможение, начиная с тока I /1Н =1,8, вполне обеспечивает ограничение резонансных амплитуд в пределах эксплуатационных

требований, составляя в среднем Ъ !Ъ <\,Ьъ <рр/<ру<3,8.

Выводы

1. При пуске многорешетной ВЗМ с обычным вибратором превышение резонансных амплитуд относительно установившихся рабочих в среднем составляет для вертикальных колебаний 4,22 раза, для поворотных 4,25 раза. При выбеге данное превышение в среднем составляет соответственно 6,09 и 5,53 раза.

2. Динамическое торможение асинхронным двигателем многорешетной ВЗМ по сравнению с торможением противовключением является предпочтительным.

Литература

1. Кононенко В.О. Вопросы теории динамического взаимодействия машины и источника энергии // Изв. АН СССР. МТТ. - 1975. - № 5. - С. 19-36.

2. Заика П.М. Динамика вибрационных зерноочистительных машин. - М.: Машиностроение, 1974. - 278с.

3. Вибрации в технике: справ. - М.: Машиностроение, 1978. - Т. 1-4.

4. Аграновская Э.А. Исследование переходных процессов в инерционных вибромашинах с помощью электронной моделирующей установки // Вибрационная техника: мат-лы науч.-техн. конф. - М., 1966.-С. 311-314.

5. Гончаревич И.Ф., Земсков В.Д., Корешков В.И. Вибрационные грохоты и конвейры. - М.: Госгортехиз-дат, 1960.- 216 с.

6. Блехман Н.И., Лавров Б.П. Способ устранения резонансных колебаний вибрационных машин при их остановке // Обогащение руд. - 1959. - № 3.

7. Яруллин Р.Б. Динамика вибрационных зерноочистительных машин (Проблемы электропривода). -Уфа: Уфим. гос. акад. экономики и сервиса, 2007. - 189 с.

'-------♦-----------