книги из ГПНТБ / Львов И.В. Методика оптимального расчета танковых генераторов с помощью ЭЦВМ информационный выпуск
.pdf
1 ВОЕННАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА КРАСНОЗНАМЕННАЯ АКАДЕМИЯ БРОНЕТАНКОВЫХ ВОЙСК
ИМЕНИ МАРШАЛА СОВЕТСКОГО СОЮЗА МАЛИНОВСКОГО Р.Я.
Инженер-подполковник И.ВЛЬВОВ
МЕТОДИКА рПТИМАЛЫЮГО РАСЧЕТА ТАНКОВЫХ ГШЕРАТОРОВ С ПСМОЩЬЮ *Э Д В М
Информа ционный выпуск
Издание академия
М о с к в а |
1 9 6 8 |
т щ
ж
5 5 5 6 1
Автоматизация и механизация боевых и вспомогательных процессов привели к резкому увеличению потребления электри ческой энергии в танке. Мощность танковых генераторов за по слевоенные годы возросла более чем в 10 раз. Рост мощности генераторов не сопровождался увеличением объема, выделяемо го для их размещение. Это привело к форсированию генераторов по мощности; их удельная мощность повысилась с 34 до 190 в т /к г. Задача оптимального проектирования оронетанховой
техники потребовала решения вопроса о возможности дальней шего форсирования генераторов по мощности. Возникла необхо димость оптимального расчета танковых генераторов.
Проектирование электрической машины представляет собой, как известно, задачу со многими неизвестными. Все попытки найти математические связи между этими неизвестными и одно значно решить задачу о рациональной конструкции привели к неудаче вследствие большого числа' этих овяаей и сложности их характера.
В наотоящее время конструктор, используя минииальвое чис ло закономерностей, проверенных на практике, задает многие расчетные параметры, используя свой опыт, интуицию и искус ство. Жучший, по его мнению, вариант ложится в основу ооадания конструкции. Выполненная конструкция испытывается* и в расчет вносятся необходимые изменения.
Длительность и сложность расчета каждого варианта ив только практически исключают возможность определения опти мального сочетания расчетных параметров, но и затрудняют анализ и корректировку выполненных конструкций.
Появление электронно-цифровых вычислительных маяки (ЭЦВМ) вносит коренное изменение в методику Проектирования
- 4 -
электрических машин. Современные ЭЦВМ при правильно состав ленном алгоритме могут не только просчитать практически не ограниченное число вариантов, но и выбрать из них оптималь ный по заданному параметру.
Оптимальное проектирование привлекает к себе все боль шее внимание как математиков, так и техников Д / , /2 /, /3 / . ЭЦВМ уже использовались при расчете серии асинхронных дви
гателей /4 /, |
при расчете специальных генераторов проф.В.А.Ви |
||
нокуровым, кандидатом технических наук Ю.И. Дедаевым, при |
|||
проектировании гидрогенераторов /5 / . Накапливается |
опыт при |
||
менения ЭЦВМ для расчета электрических |
машин и за |
рубежом |
|
/ 6 / . Степень |
использования ЭЦВМ во всех |
указанных |
работах |
различна.
Для танковых генераторов оптимальное проектирование и расчет с помощью ЭЦВМ до настоящего времени не применялись
иметодика использования ЭЦВМ не разрабатывалась.
Внастоящей работе составление методики оптимального расчета танкового генератора проводилось в такой последова тельности:
а) отработка полного расчета машины известным методом (под полным расчетом следует понимать совокупность механи ческого, электромагнитного, вентиляционного и теплового рас
четов);
б) определение критерия оптимальности, варьируемых переменных и граничных условий поиска;
в) выбор метода оптимального расчета;
г ) |
составление логической схемы расчета; |
д) |
разработка алгоритма оптимального расчета; |
е) |
анализ результатов расчета. |
Эта последовательность, очевидно, будет общей при раз работке оптимального раочета электрической машины любого tint о помощью ЭЦВМ.
Рассмотрен кратко некоторые положения по отработке эта пов указанной выше последовательности оптимального расчета танковых генераторов.
-5 -
Вотработке полного расчета танкового генератора обычным способом основное внимание было уделено созданию методики проверочных вентиляционного и теплового расчетов. Их отсут ствие исключало возможность проведения оптимального расчета, так как именно нагрев узлов генератора определяет в конеч
ном счете степень использования его |
активных материалов. |
В основу вентиляционного расчета |
был положен эксперимен |
тально-расчетный метод, который позволил избежать чисто рас четное определение производительности вентиляторов в систе ме, дающее низкие результаты. Суть этого метода заключается в следующем.
Конструктор на основе опыта электромашиностроения выби рает вентилятор и встраивает его в предполагаемый корпус. Экспериментально по опытам холостого хода и короткого эамыкания (рис. I) определяются исходный напор Ноиии максималь
ная производительность Итасх |
вентилятора при |
извеотной |
||
скорости вращения. Пересчет Нв |
и |
для других скоро |
||
стей |
n L вращения и диаметров |
B fL |
вентиляторов |
производит |
ся по |
известным формулам: |
|
|
|
(D
Определение количества воздуха Q; , проходящего через ге нератор, производится путем совместного решения уравнений характеристик вентилятора и воздухопровода
( 2)
откуда
(»>
- 6 -
Рис. I . Схемы.определения максимального напора и максимальной производительности вентиляторов: а - схема определения максимального напора; б - схема определения максимальной произво
дительности
Определение величины аэродинамического сопротивления z может быть произведено методом замещения. В соответствии с этим методом воздухопровод генератора разбивается на участ ия о аэродинамическими сопротивлениями б- (рис. 2)
|
|
|
- 7 |
- |
где Кд |
- |
динамический |
коэффициент; |
|
S- |
- |
сечение участка; |
|
|
ol |
- |
коэффициент |
потерь. |
|
Значения коэффициентов |
потерь ос , рекомендуемые различ |
|||
|
и е . |
2 . Схема сопротивлений воздухопровода |
|
|||||
ными авторами / ? / , |
/ 8 /, / 9 |
/, Д О /, |
примерно идентичны; |
в |
||||
работе |
отдано предпочтение |
коэффициентам, рекомендуемым в |
||||||
/ 8 / |
для |
авиационных генераторов. |
|
|
||||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
22 |
1, |
(5) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
2,= |
2 |
3 |
аэродинамическое |
сопротивленме входа |
в |
||
|
|
' |
генератор; |
|
|
|||
|
2 =R |
+...*R |
- |
аэродинамическое |
сопротивление канаяав |
|||
*9 якоря;
3 |
" |
|
аэродинамическое |
сопротивление |
надыгкор- |
||
вого участка; |
|
|
|
|
|||
4 |
+ |
аэродинамическое |
сопротивление |
выходу |
|||
гг " |
из генератора. |
|
|
|
|
||
Вычисленное |
по |
выражение (5) звачение 2 |
полно |
прово |
|||
рить по значению |
Z |
, полученному |
из выражения |
(3) с |
flj ; |
||
- 8 -
Qmaxi Н0, снятыми экспериментально. Распределение воздуха по каналам якоря проводится в соответствии с сопротивления ми этих каналов
При |
этом предполагается, что |
параллельные ветви 2 г и |
||
2 3 , соединенные |
в точках |
А и В, |
находятся под одинаковым |
|
напором. |
|
|
|
|
Как |
показало |
сравнение |
расчетных и экспериментальных |
|
данных, возмохная ошибка расчета не превышает 1?^.
Тепловой расчет предлагается выполнять методом тепловых схем замещения! разработанным проф. Алексеевым. Предлагае мая схема замещения танкового генератора представлена на
рис. |
3. |
|
|
|
|
|
В соответствии с этой схемой рассеиваемые потери предпо |
||||
лагаются |
сосредоточенными: |
Рк - |
в щеточно-коллекторном уз |
||
ле; |
Роя |
- в обмотке якоря; |
Рст |
- в стаду якоря; |
Рдп - |
в обмотке дополнительных полюсов; |
PQB - в обмотке |
основных |
|||
полюсов. Отвод потерь производится охлаждающим воздухом че
рез зазор и мехдуполюсное пространство, а также |
через кана |
|||
лы в якоре. |
Направления теплоотводящих потоков |
Р, г- Р1? |
||
показаны на |
схеме. |
|
|
|
Применение метода схем замещения связано с введением |
||||
оледучих допущений: |
|
|
||
а) температура меди коллектора |
одинакова для всего |
|||
его объема; |
то м |
самое для объемов |
меди якоря, |
меди кату- |
■ех основных полюсов, меди катушек дополнительных полюсов, сталк.якоря, стали полюсов и корпуса;
б) отвод тепла в каналы воздухопровода происходит в радаальном направленна;
в) коэффициент подогрева воздуха для всех параллельных воддувных путей машины одинаков.
- 9 -
Наружная поверхность корпуса
*** Ог ~ |
£г, |
* « * |
*» |
Ряс. 3 . Тепловая схеме завеяем я гянерв^ер*