Особенности проектирования электромеханических систем «Мотор-редуктор-генератор»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки

Планетарно-волновая передача отличается тем, что, с целью передачи более высокого крутящего момента и точности передачи крутящий момент передается через тела качения. За счет того, что шарики в лунках совершают только вращательное движение,

снижены биения передачи, а соответственно и шум при работе.

На конструкцию редуктора подана заявка на изобретение.

© Павлова О. А. 2014

УДК 62.347

В. С. Семенов, А. В. Бейльман Научный руководитель - А. А. Фадеев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ «МОТОР-РЕДУКТОР-ГЕНЕРАТОР»

Представлено направление решения научно-технической задачи разработки привода работающего в широких диапазонах изменения скорости вращения и нагрузок и приведены особенности проектного расчета «мотор-редуктора-генератора».

На сегодняшний день практически вся производственная деятельность человечества базируется на преобразовании электрической энергии в энергию механическую. Электромеханические системы [1] занимают центральное место в подавляющем большинстве технических систем. Основная определяющая их функция - преобразование электрической энергии в управляемую механическую, что обеспечивает возможность регулирования параметров механического движения объектов управления (скорость, ускорение, угловое или линейное перемещение, сила, момент и др.).

В настоящее время для аккумулирования энергии все еще широко используются различного типа электрохимические накопители, которым присущи свои недостатки, среди которых можно выделить недолговечность. Поэтому очень важно найти альтернативу таким накопителям, которые отвечали бы определенным требованиям - это долговечность, надежность, габариты. Одним из них может стать механический накопитель на базе маховика [2], совмещенный с электрической машиной, работающей и как двигатель, и как генератор. Такое устройство способно как запасать и хранить механическую энергию, но также и преобразовывать и отдавать ее в форме электрической энергии для дальнейшего использования. Запасается, как правило, кинетическая энергия вращательного движения маховика, который при заряде электромеханического накопителя раскручивается от источника механической энергии. При разряде запасенная механическая энергия преобразуется в электрическую с помощью электродвигателя, работающего в режиме генератора. Получается, что электромеханический накопитель состоит из трех конструктивно объединенных частей - маховика, электродвигателя и генератора.

Предлагаемая нами конструкция мотор-редуктора-генератора (МРГ) представляет собой электродвигатель и редуктор, соединенные в единый агрегат. В зависимости от варианта включения (подачи) управляющего сигнала на обмотки статора, может работать

в режимах редуцирования, мультиплицирования и рекуперации при торможении.

Мотор-редуктор-генератор (см. рисунок) включает: корпус 1, блок управления 2, зубчатые полые шестерня 3 и колесо 4, внутри которых на полых осях 5, 6, закреплённых на корпусе 1 установлены статоры 7, 8 с обмотками 9, 10, на внутренней поверхности шестерни 3 и колеса 4 расположены постоянные магниты 11, 12, на торцах шестерни 3 и колеса 4 закреплены дисковые ступицы 13, 14, которые за счёт пар подшипников 17, 18 вращаются относительно осей 5, 6. Каждая пара ступиц имеет один полый вал 15, 16, которые благодаря подшипникам 19, 20 совместно с шестерней 3 и колесом 4 вращаются относительно корпуса 1. Блок управления 2 с помощью проводов 21, 22 соединен с обмотками статора через отверстия в осях 5, 6.

Мотор-редуктор-генератор

МРГ работает следующим образом: режиме редуцирования - при подаче напряжения от блока управления на обмотку статора возникает электромагнитное поле, которое взаимодействует с постоянными магнитами и создает вращающий электромагнитный момент, который приводит в движение шестерню. Под действием окружной силы происходит передача крутящего момента на колесо. При подаче напряжения от блока управления дополнительно на обмотку

Секция «Проектирование машин и робототехника»

статора колеса возникающее электродинамическое усилие приводит к увеличению крутящего момента на валу.

К главным характеристикам мотор-генератора [3] относятся: номинальная мощность электрической машины; номинальная частота вращения; номинальное напряжение; число пар полюсов. В зависимости от требуемых главных характеристик, расчет начинаем с определения главных размеров: внутреннего диаметра статора и расчетной длины воздушного зазора.

Основными критериями работоспособности зубчатой передачи являются износостойкость активных поверхностей зубьев и их изгибная и контактная прочность. Определение геометрических размеров зубчатых шестерни и колеса, а в последствии и валов производится в зависимости от крутящего момента создаваемого мотор-генератором.

Особенность проектирования данного устройства заключается в установке мотор-генератора внутри зубчатых колеса и шестерни позволяющей уменьшить габариты устройства, упростить конструкцию и расширить эксплуатационные возможности.

Библиографические ссылки

1. Гуляев И. В. Обобщенная электромеханическая система [Электронный ресурс]. URL: http://coldrik. k66.ru/ems.htm (дата обращения: 19.02.2014).

2. Пат. № 2246034 RU, МПК7 F 03 G 3/08. Махо-вичный накопитель / Н. В. Гулиа. № 2003123507/06; заявл. 05.01.2001; опубл. 10.02.2005. Бюл. № 4. 8 с.

3. Дмитриев В. Н. Проектирование и исследование асинхронных двигателей : учебное пособие. Ульяновск : УлГТУ, 2013. 89 с.

© Семенов В. С., Бейльман А. В., 2014

УДК 621.22.018.8: 532.5.013.12

С. В. Сидоров Научный руководитель - Т. Т. Ереско Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ ГИДРОПРИВОДОВ

Приведено описание установок, имеющих упругие, либо перфорированные стенки для испытания отдельных узлов гидроприводов, что позволяет расширить диапазон экспериментальных исследований течений в рабочих каналах и трубопроводах гидроприводов машин.

При испытаниях отдельных систем гидроприводов машин возникает необходимость в создании стабильного распределения давления и поля скоростей движения рабочей жидкости. Особенно это актуально для исследований потерь давления в гидромагистралях, а также в регулирующей гидроаппаратуре при оптимизации формы обтекаемых элементов и запорных поверхностей клапанных устройств от условного прохода и конфигурации сечения каналов во вновь проектируемых гидропневмоударных агрегатах [1] и гидростатических направляющих металлорежущих станков [2; 3].

Это позволяют осуществить установки для проведения гидродинамических испытаний, показанные на рис. 1 и 2.

В установке [4], приведенной на рис. 1 с целью стабилизации потока жидкости при условиях, аналогичных безграничной жидкости, испытательный канал выполнен с упругими стенками с боковыми окнами, при этом упругие стенки испытательного канала расположены внутри герметичной камеры и сопряжены своими торцами с конфузором, а герметичная камера сообщена посредством пневматической магистрали, снабженной регулирующим вентилем, с вакуум-насосом.

Принцип работы: основной поток проходит через конфузор 3, испытательный канал, состоящий из окон 1 и упругих стенок 2, и создает в эжекторе-диффузоре 5 и в камере 4 разрежение. Дополнительное разреже-

ние обеспечивает подключаемый к магистрали 6 с вентилем 7 вакуум-насос. Это позволяет дополнительно регулировать условия течения в испытательном канале.

В установке [5], приведенной на рис. 2 для изменения степени проницаемости испытательного канала, последний выполнен в виде набора перфорированных колец, связанных между собой и конфузором соединительным устройством.

Рис. 1. Схема установки с упругими стенками испытательного канала: 1 - окна; 2 - упругие стенки;

3 - конфузор; 4 - герметичная камера;

5 - эжектор-диффузор; 6 - магистраль; 7 - вентиль

Принцип работы: основной поток проходит через конфузор 2, рабочий участок 1 и создает в эжекторе-диффузоре 7 и герметичной камере 6 разрежение, под действием которого возникает перепад гидростатического давления АР между испытательным каналом 1 и герметичной камерой 6. Вследствие этого часть ос-