Исследование динамики мембранного компрессора с электромагнитным виброприводом

• Автор: Рукавицын, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 146 с. : ил.

1. Изучение состояния вопроса
1.1 Анализ и классификация компрессоров
1.1.1 Классификация компрессоров объемного действия и компрессоры с ГРО
1.1.2 Электромагнитные виброприводы
1.1.3 Системы управления электромагнитными приводами
с обратной связью
1.2 Теоретические основы работы компрессора объемного действия
1.3 Основные свойства и характеристики эластичных мембран
1.4 Цель и задачи исследования
2. Математическая модель мембранного компрессора
с электромагнитным приводом
2.1 Основные принципы построения расчетной модели
2.2 Разработка алгоритма интегрирования дифференциальных уравнений описывающих поведение гибкого рабочего органа мембранного компрессора
2.3 Дифференциальные уравнения движения элементов
привода механизма компрессора объемного действия
2.3.1 Определение параметров усилия, действующего на шток вибропривода
2.3.2 Определение принципов построения управления
активного регулятора электромагнитного привода
2.4 Выводы по главе
3. Расчет конструктивных параметров мембранного компрессора
3.1 Обоснование выбора подхода к решению поставленной задачи
3.2 Расчет гибкого рабочего органа мембранного компрессора
3.3 Численный анализ динамики вибропривода
3.4 Выводы по главе
4. Экспериментальное исследование динамики электромагнитного привода мембранного компрессора и практическая реализация полученных результатов
4.1 Разработка экспериментальной установки
4.2 Методика проведения эксперимента
4.3 Результаты эксперимента и их анализ
4.4 Практическая реализация полученных результатов
4.4.1 Описание конструкции и технологии изготовления электропривода технического устройства
4.4.2 Описание конструкции мембранного компрессора
с симметричными магнитоприводами
4.5 Выводы по главе
Заключение
Литература

Актуальность темы. В современной промышленности используются различные по конструкции, принципу действия и назначению машины и механизмы. Среди них, наибольшее распространение получили машины с приводом от электродвигателей вращательного действия. Данный тип привода исследован достаточно хорошо.
Однако основным недостатком этого вида привода является наличие между двигателем и рабочим органом механических, гидравлических и пневматических преобразователей движения, которые не только удорожают и усложняют конструкцию, но, не редко, являются непреодолимым препятствием на пути повышения эффективности и надежности машины. Это объясняется использованием традиционной кинематической схемы, при которой вращательное движение привода, преобразуется в тот вид движения, который обусловлен назначением рассматриваемой машины. Устранение указанного противоречия возможно путем применения принципиально иных видов приводов. К таким приводам можно отнести электромагнитный вибропривод. Согласованное движение такого привода и рабочего органа упрощает кинематическую схему, снижает массу, габариты, энергопотребление, а также повышает надежность, безопасность и долговечность за счет исключения преобразовательных механизмов и простоты осуществления заданных законов движения рабочих органов.
Все это в равной мере относится к электромагнитному виброприводу мембранного компрессора исследованию динамики, которого посвящена данная диссертация.
Целью работы является повышение эффективности работы мембранного компрессора с электромагнитным приводом за счет разработки уточненной методики расчета основанной на комплексном анализе сложной электромеханической системы включающей в себя электромагнитный вибРезультаты численного решения для плоской мембраны, защемленной по наружному контуру и нагруженной осесимметричной сосредоточенной силой <2„ могут быть выполнены различными численными методами решения дифференциальных уравнений в частных производных, например, Бубнова-Галеркина /25/, Ньютона-Канторовича /93/ и др.
Численное решение с помощью метода Ньютона-Канторовича позволяет с заданной точностью определить прогиб а> и напряжения в произвольной точке мембраны, ее эффективную площадь Рчф и объем рабочей камеры мембраны V.
Результаты численного решения для плоской мембраны, защемленной по наружному контуру и нагруженной осесимметрично давлением р и сосредоточенной силой Q, показаны в виде графиков на рис. 2.5- 2.10, где о> - относительный прогиб в центре мембраны; р и Ц - безразмерные параметры нагрузки по давлению и силе; а - относительное эквивалентное напряжение в опасной точке. Эти величины определены по формулам:
_ <у0 __ рЯ4 0Д
Ю к ;Р Ек4 ; Я тгЕк 4 ; (29)
Опасная точка для мембраны, нагруженной давлением и сосредоточенной силой, находятся у контуров жесткого закрепления мембраны в рабочей камере (г = Я) и у жесткого центра (г = г о).
Относительный объем, вытесняемый мембраной

(2.10)
Относительная эффективная площадь и безразмерный радиус жесткого центра:
/ _ о
7гЯ 2 и Л соответственно.