ANALIZA OBLICZENIOWA MODELU DYNAMICZNEGO SUM SAMOTOKOWEGO UKŁADU NAPDOWEGO W OPARCIU O METODY NUMERYCZNE PAKIETU MATLAB/SIMULINK

Transkrypt

1 Jans Flasa Poltechnka Cstochowska Cstochowa ANALIZA OBLICZENIOWA MODELU DYNAMICZNEGO SUM SAMOTOKOWEGO UKŁADU NAPDOWEGO W OPACIU O METODY NUMEYCZNE PAKIETU MATLAB/SIMULINK A COMPUTATIONAL ANALYSIS OF DYNAMIC SUM MODEL-OLLE TABLE OF DIVING SYSTEM BASED ON NUMEIC METHODS FOM MATLAB/SIMULINK PACKAGE Abstract: Ths artcle presents adaptaton of mathematcal model n a vew of real asymmetrcal load that occrs n roller table lne. Present descrptons of load torqe of electromechancal systems were eqvalent to the sage of load torqe as ther ndcators to nomnal torqe of drvng engne. The analytcal descrpton of torqe based on my analyss of load wold allow the ntrodcton of mathematcal real corse model of the load sbstttng those of ndcators. On the bass of condcted research of smlated dynamcal states by means of MATLAB/SIMULINK program I receved corses of eqvalent parameters havng drect nflence on the complete load n a system that occrs n a sngle table roller n a set of rollers or n a drvng system. Ths artcle shows only selected corses of electromechancal drvng system becase of very extensve mathematcal and IT methods necessary to condct an antcpatory analyss. 1. Wstp Anala stanów dynamcnych kładów elektromechancnych sprowada s do rowana nastpjcych agadne: - okrelene schemat knematycnego kład elektromechancnego - sformłowane model matematycnego c- c elektrycnej cc mechancnej kład - dentyfkacja parametrów kład elektromechancnego po strone elektrycnej mechancnej - okrelene ewntrnych obce - wykonane oblce symlacyjnych stanów dynamcnych godne pryjtym akresem - weryfkacja pomarowa wynków oblce symlacyjnych na model recywstym (stanowsko badawce kład premysłowy) [1]. Tak sposób analy stanów dynamcnych jest stosowany do kładów elektromechancnych [2] [3] [4] awerajcych elementy wyposaena samotokowych htncych ln transportowych. Motoredktorowe kłady napdowe htncych ln transportowych wag na specyfcne warnk pracy ms spełna specjalne wymog. Do wymogów tych nale m. n.: - slnk napdowy o wksonym momence rorchowym - redktor baty o specjalnej konstrkcj - kład transportowy dostosowany do wymogów technologcnych pracy ln transportowej. 2. Anala casowa Anala casowa połoena element transportowanego na rolkach samotok powala na okrelene prebeg moment obcenowego w case alenego beporedno od składowych sły reakcj w -tej rolce pry cym ropatrywane połoena płata w os prostopadłej do kernk transport molwa okrelene symetr sł reakcj w -tej rolce. W ogólnym prypadk okrelene recywstego moment obcena -tej rolk samotokowej ln transportowej sprowada s do wynacena alenoc (2.1) [1]: ( A ) ( t) M ( Tw ) ( M A ) ( t) M = gde: ( B ) ( t) M ( T ) M = (2.1) w M B ( ) ( t) - moment obcena w lewym łoysk -tej rolk - moment obcena w prawym łoysk -tej rolk. Analjc aleno (2.1) mona okrel warnek obcena -tej rolk: obcene symetrycne ( A ) ( ) ( B t M ) ( t ) M = (2.2) obcene nesymetrycne ( A ) ( ) ( B t M ) ( t ). M (2.3)

2 W cel clena akres pracy wprowadono warnek pracy ln transportowej okrelony alenoc (2.4) który jednocene okrela warnek pracy stablnej samotokowej ln transportowej: A 2m (2.4) gde: A - dłgo element transportowanego m - modł samotok. Uwgldnajc rodaje kładów napdowych ora momenty obcena bdce składowym obcena kład napdowego opracowałem klasyfkacj obce samotokowych ln transportowych wgldnenem nastpjcych agadne: alenoc dłgoc element transportowanego od modł samotok połoena element transportowanego w os prostopadłej do kernk transport jednorodnoc prekroj element transportowanego w os prostopadłej do os rolk kład transportowanego jednorodnoc serokoc element transportowanego [1]. Prypadek A < 2m onaca prac nestabln w prypadk której element transportowany o odpowednej stywnoc w chwl dojca do rolk + 1 rolk dera w rolk w pnkce + 1 na wysokoc y lconej od os rolk. Prypadek pracy nestablnej predstawono na rys G y osga warto maksymaln. Wystpowane sły darowej G podcas pracy nestablnej samotokowej ln transportowej (warnek A < 2m ) ma charakter łoony we s wystpowanem nastpjcych agadne: prebeg sły darowej w case wpływ sły darowej na obcene wystpjce w rolce ln samotokowej wpływ sły derenowej na symetr obcena w podporach rolk ln samotokowej jawska odkstałcena mejscowego element transportowanego jawska odkstałcena powerchn rolk w mejsc styk elementem transportowanym na ln samotokowej wpływ powerchn odkstałcena element powerchn odkstałcena rolk na prac rolk (jawsko tarca darowego) okrelenem powerchn tarca w kłade element transportowany rolka wynacenem wartoc grancnego kta dar α tj. kta pry którym element gr transportowany dla prypadk dr y < achowje warnek V 2 x 0 tj. transportowany jest nadal okrelene wpływ sły dar G w rolce +1 na wystpowane sł w rolkach okrelene wpływ sły dar na całkowty moment obcena w rolce + 1 Wystpowane sły dar sprowadonej do wartoc skponej w os rolk predstawa rys ys Ilstracja grafcna prypadk pracy nestablnej samotokowej ln transportowej dr A < 2m y < α - kt derena [1]. 2 Z lstracj grafcnej prypadk pracy nestablnej predstawonej na rys. 2.1 wynka e dla małych któw derena składowa pooma G sły darowej dy do era a składowa x ponowa ys Ilstracja grafcna wystpena skponej sły w pkt. + 1 rolk + 1 gde: l r mowna ropto wystpowana sł reakcj w podporach tej rolk [1].

3 Analjc agadnene wpływ sły dar na całkowty moment obcena w rolce +1 mona pryj w proscen e sła dar G ne ma wpływ na całkowty moment obcena a jedyne wpływa na mocowane espoł łoyskowego rolk podpor. Anala pracy stablnej samotokowej ln transportowej sprowada s do analy połoena pnkt + 1 rys Pnkt + 1 mona traktowa jako pnkt mejscowena sły pochodcej od c- ar element transportowanego pry ałoen sprowadena płata transportowanego do welkoc skponej. W ogólnym prypadk sprowadajc element transportowy do płata mona go predstaw jako brył o sec płascynach. Pryjmjc ałoene jednowymarowo- c w os 0x element transportowy pryjty do dalsej analy predstawono na rys. 2.3 ys Element transportowany pryjtym ałoenam prascajcym [1]. Do analy obcena pryjto nastpjce ałoena: lna transportowa pracje w obsare pracy stablnej (warnek godne alenoc 2.4) obcene ln jednorodne element transportowany posada kstałt wymary godne rys Dla tak pryjtych ałoe mona okrel warnek symetrycnego nesymetrycnego obcena rolk samotokowej ln transportowej pochodcego od element transportowanego. Ilstracj grafcn okrelena warnk symetrycnego nesymetrycnego obcena rolk samotokowej ln transportowej predstawono na rys ys Ilstracja grafcna okrelena warnk symetrycnego nesymetrycnego obcena rolk samotokowej ln transportowej [1]. Warnek symetrycnego obcena rolk samotokowej ln transportowej dla stalonej chwl cas okrela aleno (2.5): A A = B = B = 05 G = 0 (2.5) Warnek nesymetrycnego obcena rolk samotokowej ln transportowej dla stalonej chwl cas okrela aleno (2.6): A B 5 l r < < + 05 l r. (2.6) 0 3. Anala symlacyjna. Zakres oblce Symlacj oblcenow dla prypadków okre- lonych jako statycne wynacalne ora statycne newynacalne preprowadłem w programe MATLAB/SIMULINK [8] dla kład aslana stywnego 3x380[V] 50[H] ora nastpjcych danych konstrkcyjnych rolk samotok: - dłgo rolk l r = 1500 [mm] - rednca rolk d r = 260 [mm] - rednca wał rolk d w = 120 [mm] - dłgo cop wał rolk l c = 250 [mm] - prełoene całkowte p r = 24 Dane do prypadków oblcenowych yskałem opracowa prac nakowo badawcych realowanych pre Zakład Masyn Napdów Elektrycnych akres analy pracy samotokowych ln transportowych [5] [6] [7]. Dla kładów statycne wynacalnych dłgo element transportowanego wgldnajc pryjte ałoena pry wynacan sł w tych kładach jest równa modłow samotokowej ln transportowej godne alenoc (2.7): A = m (2.7)

4 gde: A - dłgo element transportowanego dla kład statycne wynacalnego m - modł samotok. Dla kładów statycne newynacalnych dłgo element transportowanego jest kadoraowo okrelana popre współcynnk a okre- lajcy obejmowane elementem transportowanym akładanej loc rolek samotokowej ln transportowej godne alenoc (2.8): A ' = a m (2.8) ' gde: A - dłgo element transportowanego dla kład statycne newynacalnego a - współcynnk. W nnejsym artykle pragnłem prybly stany dynamcne w (SUM) samotokowym kłade napdowym dlatego te wybrałem jeden seroko omawanych prypadków w [1]. Zasymlowany stan pracy to stan dynamcny - rorch pod obcenem obcenem recywstym symetrycnym dla prypadk statycne newynacalnego P1/SN. Dla wybranego prypadk P1/SN predstawam yskane prebeg casowe M e = M(t) rys.3.2 I = I(t) rys. 3.3 n = n(t) rys. 3.4 nastpjcych stanów dynamcnych wymsonych odpowednm momentem obcena M obc P1/SN rys Prypadek P1/SN charakteryje s nastpjcym ałoonym parametram: = 3 m 1 = m 4 = 025[m] A = 25[m] m 2 = m 3 = m B = 06 l r C = 03 d r m = 1[m] ys Prebeg obcena M P1/SN obc prypadk P1/SN [1]. dla ys Prebeg casowy moment elektromagnetycnego slnka M e = M(t) dla prypadk P1/SN [1]. ys Prebeg casowy prd stojana slnka I = I(t) dla prypadk P1/SN[1]. 4. Podsmowane Anala obce samotok daje podstaw do analtycnego okrelena recywstych momentów wystpjcych w espole rolk samotok jak równe ma scególne nacene dla technk abepece oblce wytrymało- cowych ora na jej podstawe mona dokona okrele dla premysłowego kład napdowego parametrów grancnych nebdnych pry wykonywan prac projektowych wgldnenem stanów dynamcnych. Predstawona anala oblcenowa ne wycerpje agadne wanych wpływem stanów dynamcnych na prac motoredktorowych kładów napdowych w warnkach recywstych nemnej powala na ch bardej scegółow anal popre wgldnene pry projektowan dobore lb anale kład stnejcego wpływ drga wystpjcych w stanach dyna-

5 mcnych które w nektórych warnkach recywstych s porównywalne casowo e stanam pracy stalonej. [1]. Flasa J.: Stany dynamcne samotokowego kład napdowego motoredktoram konstrkcj specjalnej pry wgldnen recywstych obc- e - praca doktorska Poltechnka Cstochowska 2002r. [2]. Kovac K P. ac J.: Transente Vorgänge n Wechselstrommaschnen. Ung. Akad. d. Wss. Bdapest 1959r. [3]. Leonhard W.: Enführng n de egelngstechnk Veweg & Sohn Branschweg/ Wesbaden 1984r. [4]. Kosmol J. Serwonapdy obrabarek sterowanych nmerycne. WNT 1998 ISBN [5]. sek A. oman A. Gsorsk A. Ls M.: Impedancja prtów wrnka slnka samotokowego typ SSP/ dla rónych materałów prta VIII Sympojm rodowskowe Zastosowane Elektromagnetym w Nowocesnych Technkach Technologach Wgerska Górka maja 1998 r s [6]. Praca nakowo-badawca nr rej. BZ-21-01/93/ Projekt techncny wykonane motoredktorów kład napdowego samotoków ln COS Hty CZSTOCHOWA Opr. nr 01 - Projekt techncny redktora batego typ 2SM-325HCS-24/265 do napd cg samotokowego COS/22-54 (opracowane nepblkowane) Poltechnka Cstochowska Instytt Elektronk Systemów Sterowana Zakład Masyn Napdów Elektrycnych Cstochowa [7]. Praca nakowo-badawca nr rej. BZ-21-01/93/ Projekt techncny wykonane motoredktorów kład napdowego samotoków ln COS Hty CZSTOCHOWA Opr. nr 02 - Projekt techncny redktora batego typ 2SM-325HCS-24/300 do napd cg samotokowego COS/1-21 (opracowane nepblkowane) Poltechnka Cstochowska Instytt Elektronk Systemów Sterowana Zakład Masyn Napdów Elektrycnych Cstochowa [8]. W. Tarnowsk - Kompterowy system symlacj SIMULINK wprowadenem do MATLABA; Wydawnctwo Ucelnane Wysej Skoły Inynerskej; Kosaln Ator Jans FLASZA Poltechnka Cstochowska Wydał Elektrycny Al. Arm Krajowej 17 tel./fax.: (0 34) e-mal: fje@el.pc.cest.pl ys Prebeg casowy prdkoc obrotowej slnka n n(t) dla prypadk P1/SN [1]. 5. Lteratra