Аннотация
Разработка следящих гидроприводов на большие усилия, перемещения и частоты механического воздействия на испытуемые изделия является актуальной задачей, поскольку без этих испытаний нельзя поставить продукцию на серийное производство. Следящий гидропривод представляет собой сложный комплекс. Одним из наиболее ответственных устройств в системе является датчик линейных перемещений штока гидроцилиндра, который стоит в цепи обратной связи. Особенность разрабатываемого датчика является в том, что он должен обеспечить высокие точностные параметры. Индустриальным партнером поставлена задача по разработке ряда индуктивных датчиков, для выпускаемых им в рамках импортозамещения следящих гидроприводов. Цель исследования заключается в определении наиболее эффективной конструкции из трех наиболее распространенных на основе цифрового моделирования. В качестве программы для цифрового моделирования был выбран комплекс Ansys Electronics Desktop, который позволяет моделировать электромагнитные процессы. В основу комплекса положен метод конечных элементов. Программа позволяет создать цифровой двойник самого датчика и системы управления к нему. В результате на цифровой модели определены основные характеристики: зависимость выходного напряжения и нелинейности выходной характеристики от перемещения штока. По выбранным критериям наилучшие параметры показал датчик с радиальным расположением обмоток при размещении первичной обмотки внутри, а вторичных измерительных обмоток снаружи. Это преимущество обусловлено лучшим потокосцеплением измерительных обмоток. Моделирование показало, что для повышения точностных параметров датчика необходима цифровая селективная калибровка датчика вместе с токоподводом при помощи системы управления к нему. Основным практическим результатом исследования является уменьшение технических рисков перед серийным производством датчика. Созданная цифровая модель параметризована и может быть использована для исследования индуктивных датчиков с другими размерами и параметрами.
Ключевые слова
следящий гидропривод, индуктивный датчик линейного перемещения, метод конечных элементов, цифровая модель, цифровой двойник, квазистатические характеристики, динамические характеристики
1. Авдеев Б.А. Элементы и функциональные устройства судовой автоматики: учебное пособие. СПб.: Наукоемкие технологии, 2018. 260 с.
2. Шагинян А.С., Болотский В.В. Электрогидравлические усилители: монография. Гомель: Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого», 2001. 105 с.
3. Кузнецов П.М., Москвин В.К. Обзор электрогидравлических приводов, применяемых в промышленных роботах и роботизированных технологических комплексах // Международный научный журнал «Инновационная наука». №5. 2016. C. 144-150.
4. Болюх В.Ф., Олексенко С.В., Щукин И.С. Сравнительный анализ ударных электромеханических преобразователей индукционно-динамического, электродинамического и электромагниного типа // Весники НТУ «ХПІ». 2014. №38 (1081). С. 30-44.
5. Nyce D.S. Position Sensors. John Wiley & Sons, 2016. 392 p.
6. Baxter L.K. Capacitive Sensors Design and Applications. John Wiley & Sons, 1996. 320 p.
7. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: пер. с англ. М.: Мир, 1984. 428 c.
8. Деклу Ж. Метод конечных элементов: пер. с франц. М.: Мир, 1976. 96 с.
9. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 542 с.
10. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: пер. с англ. М.: Мир, 1986, 318 с.
11. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. 392 с.
12. Геча В.Я. Использование конечно-элементных моделей для проектирования фрагментов сложных электромеханических систем // Труды ВНИИЭМ. 1985. Т. 79. C. 79-83.
13. Gandzha S., Kosimov B., Aminov D. Development of system of multi-level optimization for brushless direct current electric machines // International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon). IEEE, 2019. Pp. 355-360. doi: 10.1109/URALCON.2019.8877650.
14. Gandzha S., Kosimov B., Aminov D. Application of the Ansys electronics desktop software package for analysis of claw-pole synchronous motor // Machines. 2019. No. 7(4). P. 65. doi: 10.3390/machines7040065.
15. Разработка инженерной методики расчета магнитных систем с постоянными магнитами на основе метода конечных элементов / С.А. Ганджа, Д.С. Аминов, Б.И. Косимов, Р.Р. Ниматов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2019. № 29. C. 58-74.
16. Лагузов П. Преобразователи сигнала LVDT-датчика от Analog Devices // Мир электронных компонентов. 2009. Вып. 1. С. 21-27.
17. Микросхемы преобразователя сигналов датчиков перемещения 1310НМ025, К1310НМ025, К1310НМ025К. Спецификация. URL: https://optochip.org/docum/store/factory/series/175237/1536308778-4-14389.pdf (дата обращения 08.08.2024)
18. А.В. Микушин, А.М. Сажнев, В.И. Сединин. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб.: БХВ-Петербург, 2010. 832 c.
19. Новый ARM Cortex-M3 микроконтроллер от GigaDevice. URL:https://www.rlocman.ru/review/article.html?di=163692&ysclid=l9wlknrtix952609967 (дата обращения 08.08.2024) 20. STM32F303. URL: https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32f303.html (дата обращения 08.08.2024)
Ганджа С.А., Шабаа А.Х.Х., Ганджа Д.С. Анализ ха-рактеристик линейного датчика положения штока сле-дящего гидропривода на основе цифрового моделиро-вания электромагнитного состояния // Электротехни-ческие системы и комплексы. 2024. № 3(64). С. 78-84. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2024-3(64)-78-84