Механика / линейные асинхронные машины / Документ Microsoft Word (6)

УДК 621.313.333.

ПРИМЕНЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С НЕКОТОРЫМИ ПРОИЗВОДСТ-

ВЕННЫМИ МЕХАНИЗМАМИ В АПК

Малайчук Л. М.

Санкт-Петербургский государственный аграрный университет

В статье рассмотрены достоинства и недостатки применения линейных асинхронных двигателей с кор-

мораздатчиками в животноводческих комплексах и самопередвижными тележками в теплицах.

Постановка проблемы. Повышение продоволь-

ственной безопасности России возможно при эффек-

тивной работе агропромышленного комплекса (АПК),

например, тепличных хозяйств, животноводческих и

молочных комплексов. В связи с этим к технологиче-

ским процессам (ТП) в АПК, их машинам и механиз-

мам повышаются требования:

– по энергетическим показателям;

– по управлению технологическими процессами;

– по безопасности;

– по удобству обслуживания;

– по повышению производительности труда.

Цель статьи. В сфере животноводства и теплич-

ного хозяйства используют много машин и механиз-

мов с поступательным или возвратно-поступательным

движением рабочего органа, поэтому возможно рас-

смотреть применение линейных асинхронных двига-

телей для этих агрегатов.

Анализ последних исследований и публика-

ций. Линейные электродвигатели позволяют непо-

средственно осуществить поступательное движение

без механического контакта между первичной (обыч-

но статором) и вторичной (ротором) структурами,

следовательно, исключить передаточный механизм

(рис. 1). При этом значительно упрощается кинемати-

ческая схема, повышается надежность, точность

управления, а сами линейные электродвигатели хо-

рошо приспосабливаются к исполнительному меха-

низму, обладают технологичностью в производстве и

меньшим расходом стали благодаря малоотходному

раскрою [1].

а) б)

Рисунок 1 – Конструктивные разновидности ЛАД:

а – двухсторонний; б – односторонний; 1 – бегун;

2 – индуктор

На практике применяются линейные двигатели

постоянного тока (в основном — шаговые), асин-

хронные (ЛАД), синхронные (ЛСД) и электромагнит-

ные (ЛЭМД). Наибольшее распространение получили

линейные асинхронные двигатели в силу их конст-

руктивной простоты, дешевизны, технологичности

изготовления, надежности, разнообразия конструк-

тивных решений.

Известно о широком и успешном использовании

ЛАД в приводах конвейеров, робототехнических

комплексов, задвижек для трубопроводов, плунжер-

ных насосов, ткацких станков, в рудничном транспор-

те, металлургии и многом другом.

В зависимости от области применения линейные

двигатели можно разбить на три группы [2]:

– для получения механической силы (ｫсиловые

машиныｻ) – это двигатели, в которых определяющим

является пусковое или удерживающее усилие; их ход

бывает коротким или равным нулю, скорость движе-

ния низкой, действие кратковременным, энергетиче-

ские характеристики менее существенны, чем удель-

ные силовые показатели, т.е. сила, отнесенная к мощ-

ности, к массе или к активной поверхности индукто-

ра;

– для получения механической энергии, т.е. для

получения на ограниченном пути максимально воз-

можной энергии (ｫэлектропультаｻ, разгон автомоби-

лей при их разрушающих испытаниях, движение мо-

делей судов и т.п.); кроме линейных двигателей ника-

кими другими приемлемыми средствами аналогичных

результатов не достигнуть;

– для получения механической мощности – это

двигатели транспортных систем и работающих непре-

рывно или с высокими продолжительностями вклю-

чения электроприводов; для таких двигателей среди

прочих существенную роль играют энергетические

характеристики (например, энергетический фактор –

произведение КПД и cosφ).

В агропромышленном комплексе используются

линейные электроприводы колебательного движения

в зерноперерабатывающей и пищевой промышленно-

сти [3], в транспортных системах.

Основные материалы исследования. Один из

перспективных видов внутреннего транспорта пред-

ставляет собой монорельсовый. Такая система может

использоваться как между рядами в теплицах, так и в

животноводческих фермах. В теплицах в качестве

внутреннего транспорта применяются тележки (само-

передвижные) (рис.2), на фермах – кормораздатчики

(рис.3).

Рисунок 2 – Тележка тепличная самоходная ТМС-1 Рисунок 3 – Кормораздатчик для животноводческих и

молочных комплексов

Такой вид транспортной системы обладает рядом

преимуществ, таких как мобильность, экологичность,

организация электропитания от различных источни-

ков, возможность регулирования скорости, организа-

ция управления транспортной системы.

На рис. 2 и 3 показаны механизмы, в которых для

преобразования электроэнергии в поступательное

движение, используется электропривод на основе

вращающегося электродвигателя. Такой системе при-

сущи недостатки:

– необходимость ввода в систему редуктора, в ко-

тором имеются вращающиеся детали, требующие об-

служивания. При этом сам редуктор снижает надёж-

ность системы, КПД в целом;

– наличие ведущих колес, которые с течением

времени стираются, происходит засорение контактной

поверхности, что в свою очередь ухудшает сцепление,

увеличивается сопротивление движению. При этом

сцепление из-за неравномерного износа и степени

загрязнения изменяется в различных местах неравно-

мерно, коэффициент сцепления изменяется с течени-

ем времени, поэтому для передачи необходимого кру-

тящего момента на колеса, необходимо рассчитывать

и подбирать радиус ведущих колёс, который ограни-

чен особенностями направляющей конструкции.

Альтернативным типом электропривода моно-

рельсовых транспортных систем может быть ли-

нейный асинхронный привод, который имеет явные

преимущества:

– отсутствие звена передачи тягового усилия

ｫколесо - двутаврｻ, то есть упрощение кинемати-

ческой схемы (рис. 4).

– отсутствие вращающихся деталей,

следовательно, повышение надёжности;

– возможность более точного регулирования

скорости;

– организация электропитания от различных

систем;

– уменьшение габаритов;

– увеличение грузоподъёмности, а равно и

производительности;

– использование нормального усилия для

разгрузки роликов;

– более простая конструкция, возможность

перестановки тележки и кормораздатчик на другие

линии междурядьев;

– в случае прекращения подачи электропитания

тележка или кормораздатчик могут быть легко

доставлены в необходимое место.

Рисунок 4 – Компоновочная схема линейного асинхронного электропривода с производственным механизмом:

1– двутавр монорельсовый; 2– поддерживающий ролик; 3 – медная или алюминиевая шина; 4 – механизм

регулирования зазора, и откидывания поддерживающих роликов;

5 – индуктор ЛАД; 6 – корзина тележки

Компоновочная схема линейного асинхронного

привода для кормораздатчика построена на основе

двутавра и одностороннего ЛАД (линейного

асинхронного двигателя) с коротким индуктором.

В качестве приводов внутритранспортных систем

возможно применять низкоскоростной ЛАД, который

обладает рядом отличий от высокоскоростного.

Линейному двигателю присуще и недостатки,

вызванные главным отличительным их качеством –

размокнутостью магнитной цепи. Согласно некоторым

исследованиям [4] возникновение концевых эффектов

оказывает большее влияние на рабочие

характеристики в высокоскоростных двигателях. В

низкоскоростных двигателях имеет место достаточно

быстрое затухание волны концевого эффекта, в то

время как в высокоскоростных двигателях затухание

происходит медленно и волна входного концевого

эффекта существует на протяжении всей длины

воздушного зазора. В низкоскоростных двигателях

волна концевого эффекта улучшает характеристики в

наиболее важной области малого скольжения,

увеличивая тяговое усилие, коэффициент мощности и

КПД. Самый главный недостаток линейного

асинхронного двигателя вытекает из его

конструктивных отличий от вращающегося [2].

Сращивание двигателя с производственным

механизмом лишает его универсальности.

Исполнительный орган определяет длину хода

двигателя, силу и скорость движения и нет

возможности спроектировать сам двигатель

оптимально. При значительных отличиях

исполнительных органов исключается возможность

производить линейные двигатели серийно.

Выводы. Несмотря на недостатки можно сделать

вывод, что при прямолинейном движении

исполнительного механизма оправдано применение

линейных асинхронных приводов. Особенно это

актуально для транспортных систем внутри

помещений теплиц, в животноводческих и молочных

комплексах. Применение линейных электроприводов

самопередвижных тележек для теплиц или

кормораздатчиков для ферм позволит повысить

энергетические показатели оборудования,

производительность труда, безопасность и удобство

обслуживания.

Список использованных источников

1. Епифанов А. П. Электрические машины: Учеб-

ник. - СПб.: Лань, 2006. – 272с.: ил.; ISBN 5-8114-

0669-Х.

2. Веселовский О. Н. Линейные асинхронные дви-

гатели: – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 256с.: ил. –

ISBN 5-283-00559-3.

3. Аипов Р. С. Линейные электрические машины

и приводы на их основе: Учебное пособие. – Уфа:

БГАУ, 2003. – 201с. – ISBN 5-7456-0061-6.

4. Ямамура С. Теория линейных асинхронных

двигателей: – Л.: Энергоатомиздат, 1983. – 180с.: ил.

Аннотация

ПРИМЕНЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ АСИНХРОННЫХ

ДВИГАТЕЛЕЙ С НЕКОТОРЫМИ ПРОИЗВОД-

СТВЕННЫМИ МЕХАНИЗМАМИ В АПК

Малайчук Л. М.

В статье рассмотрены достоинства и недос-

татки применения линейных асинхронных двигателей

с кормораздатчиками в животноводческих комплек-

сах и самопередвижными тележками в теплицах.

Abstract

THE ADAPTATION OF THE LINEAR INDUCTION

MOTORS WITH SOME MANUFACTURING

MECHANISM IN A AGRICULTURAL SECTOR

L. Malaichuk

In the article a merits and demerits of the adaptation

of the linear induction motors with the feed carriages in a

cattle-breeding farms and with the movement carts in a

greenhouses are considered.__