Mathematical simulation of the motion law of differential mortar pump piston intended for construction mix = Математичне моделювання закону руху поршня диференціального насоса електромагнітної дії для будівельної суміші

Abstract

The paper is dedicated to the creation of a differential mortar pump with electromagnetic action for pumping finishing material, which is not sensitive to electric energy gaps, and which is at the same time convenient, easy to use, reliable and economical in operation. The paper presents the mathematical model of the working process dynamics of a differential mortar pump with electromagnetic action, which will allow to study common patterns of pumping processes in the pump in the whole, to solve general problems on their calculation and design, to set and solve problems of reliability control, connected with high-frequency pressure oscillations, the problems of structural optimization and optimal design of all its elements. The control system of a pumping unit with vector controlled asynchronous electric drive is proposed on the basis of the concept of inverse dynamics problems in combination with the minimization of local functionality of instantaneous energy magnitudes, which ensures high-quality pressure regulation under the conditions of parametric perturbations activity and has acceptable energy indices.

Роботу присвячено створенню диференціального насоса електромагнітної дії для перекачування оздоблювального матеріалу, який не чутливий до перепадів електроенергії, зручний і простий у використанні, надійний та економічний в експлуатації. Розглянуто результати математичного моделювання нестаціонарних процесів у насосному агрегаті з однопоршневим диференціальним насосом електромагнітної дії. Проаналізовано модель, що містить рівняння руху елементів системи, котрі враховують несталість зведеного моменту інерції штокового механізму насоса, а також електромагнітні явища в електромагнітній котушці. Запропоновано математичну модель динаміки робочого процесу диференціального насоса електромагнітної дії, яка дозволить досліджувати загальні закономірності перекачувальних процесів у насосі в цілому, розв’язувати загальні задачі з їх розрахунку і проектування, ставити і розв’язувати задачі забезпечення надійності, пов’язані з високочастотними коливаннями тиску, задачі оптимізації її структури й оптимального проектування всіх її елементів. Результати розв’язання диференціальних рівнянь математичної моделі, отримані у цій статті, можуть бути рекомендовано для практичної реалізації у вигляді аналітичних залежностей при розробленні методики розрахунку для створення нових конструкцій диференціальних насосів електромагнітної дії та оцінювання їх ефективності. Запропоновано систему керування насосною установкою з векторно-керованим асинхронним електроприводом на основі концепції зворотних задач динаміки в поєднанні з мінімізацією локальних функціоналів миттєвих значень енергії, яка забезпечує якісне регулювання напору в умовах дії параметричних збурень та має задовільні енергетичні показники.