Аннотация
В настоящее время композиционные изделия широко применяются в различных отраслях промышленности: авиации, судостроении, химической, нефтяной и газовой промышленностях благодаря уникальным свойствам данных изделий – высокой прочности, радиопрозрачности, стойкости к химическим компонентам. При этом постоянно расширяется ассортимент этих конструкций, увеличивается их сложность, возрастают требования к качеству изделий. В связи с совершенствованием технологии процесса намотки к электроприводам, используемым в намоточном оборудовании, стали предъявляться более жесткие требования к быстродействию, возможности адаптации к изменяющимся режимам работы. Выполнить данные требования возможно только при использовании современных средств управления процессом намотки и с учетом всех особенностей процесса изготовления изделий из композиционных материалов. Это вызывает необходимость совершенствования электротехнических систем натяжения механизмов намотки. Упругодиссипативные свойства электропривода натяжных устройств, используемых при намотке изделий из композиционных материалов, до настоящего времени не исследовались. Известные методики синтеза электроприводов не учитывают данные особенности процессов намотки изделий из композиционного материала и поэтому не позволяют синтезировать электроприводы с требуемыми динамическими показателями. В работе исследованы упруго-диссипативные свойства композиционного материала, используемого при намотке изделий. Исследования проведены на математической модели, описывающей композиционную ленту при намотке с учетом возможных изменений параметров в процессе работы оборудования. Показано, что упругую композиционную ленту можно описать звеном второго порядка. В результате исследований получены параметры, связывающие технологический процесс намотки со свойствами материала. Для получения математической зависимости коэффициента затухания и постоянной времени звена второго порядка был использован метод планирования эксперимента. Были определены варьируемые параметры и пределы их изменения, составлена матрица планирования экспериментов. После их обработки удалось получить простые аналитические выражения. Уточнение математического описания тракта намотки позволит синтезировать более быстродействующие электротехнические системы натяжения и улучшить качество наматываемых изделий.
Ключевые слова
намотка, натяжение, композиционные изделия, синтез электроприводов механизмов намотки, математическая модель, упругодиссипативные свойства
1. Технология производства и диагностика качества композитных конструкций ракетно-космической техники. Производство конструкций из волокнистых композиционных материалов: учебное пособие / Комков М.А., Бочкарев С.В., Галиновский А.Л., Нелюб В.А., Тарасов В.А., Романенков В.А., Баскаков В.Д. Старый Оскол: ТНТ, 2020. 344 с.
2. Боголюбов В.М., Братухин А.Ю., Сироткин О.С. Технология производства изделий и интегральных конструкций из композиционных материалов в машиностроении. М.: Готика, 2003. 516 с.
3. Технология вертолетостроения. Технология производства лопастей вертолетов и авиационных конструкций из полимерных композиционных материалов / Слюсарь Б.Н., Флек М.Б., Гольдберг Е.С., Рождественская Н.В., Шевцов С.Н. Ростов на Дону: ЮНЦ РАН, 2013. 230 с.
4. Алсаид М., Саламех А. Обоснование применения многослойных композиционных материалов в судостроении // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. 2019. №2. С.37-47. doi: 10.24143/2073-1574-2019-2-37-47
5. Сидорова В.В. Применение композитных материалов в нефтегазовой промышленности // Гидравлические машины и системы транспортировки нефти и газа: сб. тр. Воронеж, 2019. С. 84-91.
6. Композиционные материалы: Справочник/ Васильев В.В., Протасов В.Д., Болотин В.В., Алфутов Н.А., Бейль А.И., Бунаков В.А., Дымков И.А., Ермоленко А.Ф., Жигун И.Г., Зиновьев П.А., Кинцис Т.Я., Клейменов В.В., Круклиньш А.А., Кульков А.А., Мануйлов В.Ф., Попов Б.Г., Портнов Г.Г., Сироткин О.С., Скудра А.М., Соловьев И.А., Тарнопольский Ю.М., Царахов К.С. М.: Машиностроение, 1990. 512 с.
7. Об одной возможности изготовления роторов высокоскоростных электрогенераторов с постоянными магнитами / П.Г. Колпахчьян, Б.Н. Лобов, И.В. Русакевич, А.П. Микитинский // X Междунар. конф. по автоматизированному электроприводу (АЭП). Новочеркасск, 2018. С. 14-19.
8. Захарычев С.П., Иванов В.А. Влияние технологических условий намотки на свойства полимерных композиционных материалов // Вестник ТОГУ. 2010. № 1 (16). С. 55-64.
9. Болотин В.В., Воронцов А.Н., Мурзаханов Р.Х. Анализ технологических напряжений в намоточных изделиях из композитов на протяжении всего процесса изготовления // Механика композитных материалов. 1980. № 3. С. 500-508.
10. Иванов Г.М., Иванов А.Г. Электропривод в химической и целлюлозно-бумажной отраслях промышленности / Московский государственный индустриальный университет. М.: МГИУ, 2008. 474 с.
11. Файнберг Ю.М. Авторегулирование при холодной прокатке. Харьков, 1960. 189 с.
12. Дружинин Н.Н. Непрерывные станы как объект автоматизации. М.: Металлургия, 1975. 336 с.
13. Холоденко Н.О., Микитинский А.П. Решение задачи математического описания упругой ленты как объекта управления при намотке тел вращения сложной геометрической формы // Экономика, наука и образование в XXI веке: материалы III Регион. науч.-практ. конф. ученых, студентов и аспирантов. Новочеркасск: Лик, 2011. С. 376-380.
14. Микитинский А.П. Математическая модель лентопротяжного тракта станка для намотки изделий из композиционных материалов // Известия вузов. Электромеханика. 2016. № 1. С. 62-66.
15. Аугамбаев М., Иванов А.З., Терехов Ю.И. Основы планирования научно-исследовательского эксперимента. Ташкент: Укитувчи, 2004. 336 с.
16. Адлер Ю.П., Марков Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 278 с.
17. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975. 768 с.
Упругодиссипативные свойства электропривода натяжного устройства станков для изготовления изделий из композиционных материалов / А.П. Микитинский, О.А. Кравченко, Б.Н. Лобов, Д.Ю. Богданов, Ю.С. Кленин // Электротехнические системы и комплексы. 2024. № 1(62). С. 4-10. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2024-1(62)-4-10