Основные положения конструирования совмещенных электромеханических машин и устройств (80

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ СОВМЕЩЁННЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ МАШИН Й УСТРОЙСТВ

Загрядцкнй В.И., Свидченко С.Ю., Савескул А.И.

Россия, Орёл, Орловский государственный технический университет

Рассмотрены вопросы синтеза современных машин, механизмов и устройств в единый совмещённый электромеханический агрегат, удовлетворяющий требованиям минимальных массогабаритных показателей, высокого КПД, низкой стоимости.

Synthesis aspects of joint modern machines and devices are considered for achievement of mechariisitis with mass-dimension characteristic minimization, high efficient factor and low cost.

Передача мощности от электродвигателя к рабочему механизму в современном электроприводе часто осуществляется через передаточное устройство с большим числом элементов, подвергающихся износу, трению, что резко снижает КПД системы в целом, увеличивает её массу и габариты, затраты на изготовление и эксплуатацию.

Совмещённые электромеханические агрегаты отличаются меньшей массой и осевыми размерами, меньшими затратами на изготовление и эксплуатацию, большим КПД, что в наибольшей степени отвечает требованиям энергосбережения [1J.

К совмещённым электромеханическим изделиям можно отнести электромеханические преобразователи энергии [2], где в одной магнитной системе, например, совмещаются одновременно функции электродвигателя и преобразователя; планетарный мотор-редуктор [3], совмещающий функции электродвигателя и планетарного редуктора. Совмещение реализуется в кинематической схеме моторколесо [4]. Приведённые примеры могуг быть продолжены.

Эти и другие совмещённые агрегаты позволяют сформулировать следующие основные положения электромеханических совмещённых изделий. Первое положение гласит, что электромеханическое совмещение сопровождается уменьшением числа элементов конструкции (деталей). Электрические машины чаще всего становятся системообразующими объектами. Элементы электродвигателя и рабочего механизма, обладая индивидуальными параметрами и свойствами и выполняющие до совмещения одну рабочую функцию, после совмещения могут расширять и умножать свои функции за счёт механического, электрического, магнитного совмещения, а также за счёт совмещения отдельных функций устройства управления. В совмещённом агрегате связи между отдельными элементами становятся другими.

Прежде всего происходит уменьшение числа элементов:

270

-устраняются такие элементы как муфты, шкивы, приводные ремни и т.д.; -ряд элементов становятся общими - валы, крышки, корпуса, магнитопроводы.

Общим элементам присуще особое свойствомногофункциональность. Они служат для двух и более целей.

При магнитном, электрическом или электромагнитном совмещении должны быть выполнены условия, которые вытекают из поставленных задач при совмещении.

Уменьшение числа элементов за счёт их устранения и совмещение функций приводит к уменьшению массы, габаритов, увеличению плотности «упаковки» деталей совмещаемого изделия.

Второе положение формулируется следующим образом. Электромеханическое совмещение сопровождается появлением некоторого нового свойства (качества). Это можно показать на нескольких примерах.

Электромагнитное совмещение во многих случаях обеспечивает повышение надежности работы устройства Так совмещение двух синхронных электрических машин в одну позволяет получить синхронную машину без узла «кольца-щётки», т.е. бесконтактную.

Замена двух обмоток с разными числами пар полюсов одной обмоткой, вьшолняющие те же функции, даёт возможность получить электрическую машину с увеличенным коэффициентом полезного действия.

Совмещение торцевого асинхронного электродвигателя с осевым насосом приводит к устройству с минимальной массой.

Перечень таких качеств можно продолжить. Это улучшенные пусковые характеристики совмещённых электродвигателей, возможности регулирования частоты вращения, отсутствие взаимоиндуктивности и т.д.

Третье положение гласит: преобразование энергии в одном «отдельном» устройстве влияет на преобразование энергии в другом «отдельном» устройстве.

В качестве иллюстрации обратимся к совмещенному электронасосу, состоящему из торцового асинхронного электродвигателя и насоса Преобразование электрической энергии в энергию движущейся жидкости происходит в два этапа: на первом этапе в двигателе электрическая энергия преобразуется в механическую, на втором этапе в насосе механическая энергия преобразуется в энергию движущейся жидкости. В электронасосе кольцевые магнитопроводы статора жёстко и непосредственно связаны с боковыми стенками корпуса насоса. Вращающиеся магнитные поля вызывают потери в стали магнитопровода. Часть основного магнитного потока электродвигателя вытесняется в боковые стенки насоса и вызывает

271

в них потери на гистерезис и вихревые токи. Это приводит к изменению энергобаланса насоса. С другой стороны изменение параметров перекачиваемой жидкости (температуры, вязкости) влияет на степень нагрева электродвигателя.

Из вышесказанного вытекает четвёртое положение. Создание совмещённого электромеханического агрегата требует изменения конструкции не только системообразующей машины, но и встраиваемой машины.

При этом изменяется технология изготовления совмещённого изделия, повышаются требования к точности изготовления отдельных элементов, изменяется режим эксплуатации и ремонта вновь созданного изделия. Так как параметры совмещаемых устройств влияют друг на друга, то для создания совмещённого изделия потребуется их совместное проектирование и производство. Стремление к функциональному совмещению с пространственным и объёмным сближением двух или более объектов - это естественная тенденция в стремлении получения наибольшей пользы. Это один из возможных путей создания новых изделий при наименьших трудозатратах с высокими технико-экономическими показателями и конкурентоспособными на мировом рынке.

Литература:

1.Загрядцкий В.И., Свидченко СЮ. Энергосберегающие совмещённые электрические машины. Материалы первой региональной научно-практической интернетконференции «Энерго- и ресурсосбережение - XXI век» - Орёл, 2001 С. 262-263.

2.Загрядцкий В.И. Совмещённые электрические машины. - Кишинёв: Картя моддовеняскэ, 1971 - 164 с.

3.Загрядцкий В.И., Кобяков Е.Т., Сидоров Е.П. Совмещение электродвигателя с механизмом как один из методов конструирования - Вестник машиностроения, 2000 № 7, с. 8-10.

4.Крайнев А.Ф. Механика машин. Фундаментальный словарь - М.: Машиностроение, 2000.-904 с.

Загрядцкий Владимир Иванович - д т.н., профессор кафедры ЭиЭ Свидченко Сергей Юрьевич - к.т.н., доцент кафедры ЭиЭ Савескул Артур Иванович - старший преподаватель кафедры ЭиЭ

Россия, 302020, Орел, Наугорское шоссе, 29, ОрелГТУ Тел.: (086-2)41-98-30

272