Аннотация: представлены результаты исследований влияния динамических параметров при переходных режимах функционирования на процесс энергосбережения в технологических машинах. Задача энергосбережения  решается методом динамического анализа и синтеза технических систем. Динамическая модель двигателя и рабочего процесса смоделирована на основе их механических характеристик. Уравнение баланса мощности в нелинейной динамической системе составлено и решено аналитически. Установлены оптимальные режимы пуска машины.

Ключевые слова: энергосбережение, технологическая машина, техническая система, двигатель, рабочий процесс, режим пуска

 

MATHEMATICAL MODEL OF A STARTING REGIME AT THE TECHNOLOGICAL MACHINE

Korshun V.N., Kuchar I.V., Karnaukhov A. I.

Siberian State Technological University, Krasnoyarsk, Russian Federation

 

Summary: presents the results of a study on the influence of dynamic parameters on energy conservation process in the technological machines. Energy saving problem is solved by a dynamic analysis and synthesis of technical systems. The results of study of energy-efficient parameters of starting regime are described. Dynamic models of the motor and working process are simulated using their mechanical characteristics. Power balance equation in nonlinear dynamic system is compiled and solved analytically. The start-up modes of the machine are optimized.

Key words: energy conservation, technological machine, engineering system, motor, working process, power balance, start-up regime.

Введение.

К неэффективному расходованию энергии приводит длительная работа технологических машин и агрегатов при переходных режимах. Цель статьи - Обоснование энергосберегающих режимов пуска технологической машины, включающей двигатель, рабочий орган и упруго-диссипативную муфту.

Методология. Динамическая модель, предназначенная для обоснования энергосберегающих параметров и режимов, включает линейную (цепную) систему, состоящую из динамических моделей элементов, начиная двигателем и заканчивая рабочим органом, а также моделей связей между элементами. В качестве параметров моделей элементов машины выступают силовые (Q) и скоростные факторы ( q ), а также время (t) [1]. Поскольку механическая энергия в технологических машинах, выполняющих   механические движения,   оценивается параметром мощности, то в качестве моделей принимаются механические характеристики  Q=f( q ), где f – функциональная зависимость. Отметим, что данный метод может использоваться для обоснования, как рабочих, так и переходных режимов работы.

К переходным режимам функционирования мы относим режимы пуска и останова (выбега) при действии активных сил (пуск под нагрузкой) либо при их отсутствии (холостой пуск и останов). Нарушение динамического равновесия может происходить вследствие изменения угловой скорости, например при изменении активных сил, действующих на рабочий орган, а также при изменении параметров двигателя или передаточных механизмов. По окончании переходного процесса динамическая система переходит в установившийся режим функционирования. О переходных процессах можно говорить только при условии существенной идеализации условий их функционирования. При обосновании энергосберегающих параметров стремятся уменьшить время переходного процесса либо величину мощности.

Модель режима пуска. Воспользуемся уравнением динамического равновесия технологической машины в виде [2]

По первому варианту угловая скорость не превышает значений w0. По второму варианту угловая скорость может превышать значения w0 при любых значениях динамических параметров. Второй вариант пуска машинного агрегата следует признать нерациональным, поскольку при его реализации возникают большие нагрузки и в результате затухающих колебаний, расходуется больше энергии, время переходного процесса в данном случае возрастает. При обосновании энергосберегающих параметров машинных агрегатов следует задавать tма ³ 4×tз. Из графиков, представленных на Рисунке 1, видно, что с ростом величины tма увеличивается время разгона. Это часто является нежелательным. Для уменьшения времени разгона может быть предложено тривиальное решение – снижать момент инерции агрегата Jпр. Динамический параметр агрегата можно уменьшить за счет увеличения крутизны статической характеристики двигателя s, либо характеристики рабочего процесса k.

Аналогичные результаты были получены при компьютерном моделировании режимом пуска машинного агрегата с электроприводом [4].

 

Список литературы

1.     Коршун В.Н. Основы теории функционирования механической энергии в технологических машинах  // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 8. С. 5-8. 

2.     Коршун В.Н. Энергосберегающие параметры и режимы функционирования рабочих органов полевых машин // Тракторы и сельхозмашины. 2010. № 7. С. 24-28.

3.     Коршун В.Н. Проектирование роторных рабочих органов с учетом параметров привода //Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2008. №9. С. 34-36.

4.     Коршун В.Н. Обоснование энергосберегающих параметров машинных агрегатов с электроприводом //Вестник Красноярского государственного университета. 2015. № 5. С. 188-193.

 

 

List of references

1.     Korshun V.N. Bases of the Theory of Mechanical Energy Functioning in Technological Machines. Traktory i selkhozmashiny, 2013, N 8, p. 5-8.

2.     Korshun V.N. Energy-saving Parameters and Operat-ing Regimes in Field Machine Tools. Traktory i selkhozmashiny, 2010, N 7, p. 24-28.

3.     Korshun V.N. Rotary Working Design with Considering the Drive Parameters. Traktory i selkhozmashiny, 2008, N 9, p. 34-36.

4.     Korshun V.N. The Energy Conservation Parameters Development of the Electric Machines. Vestnik KrasGau, 2015, N 5, p. 188-193.