Введение к работе
Актуальность проблемы. Важнейшим направлением научно-технического прогресса в современном обществе является совершенствование технологических процессоз на основе . комплексной механизации и автоматизации производства. Успешная реализация этого направления обеспечивает резкое снижение удельных затрат .производственных ресурсов, повышение качества продукции, значительный рост производительности груда. и другие преимущества.
Дальнейшее повышение уровня автоматизации производства наряду с другими факторами в значительной мерз связано с применением управляемого электропривода (ЭП).
Одной из областей, где ЭП нашли широкое-применение, является швейное производство, а основным направлением работ » области ЭП промышленных швейных машин (ПШМ) является создание автоматизированного ЗП с широким диапазоном регулирования скорости п автоматическим остановом рабочих органов ПШМ а заданном положении с целью комплексної! .механизации л автоматизации,вспомогательных н ручных операций, ведущих к снижению физической а психологической нагрузки на человека, спдяшего за ПШМ.
В этой связи происходит постоянное совершенствование ЭП, его хонструкшш, систем управления, программного обеспечения, т. е. постоянно возрастает наукоем кость ЭП как представителя класса приводов.
Важное значение приобретает проблема испытаний ЭП, так как работоспособностъ, соответствие технических характеристик требования:.! технического задания, надежность и другие показатели, заноженные на этапе проектирования ЭП и обеспечиваемые я пропеесс изготовления,, определяются или контролируются именно в процессе испытаний готового гїздєлші. Качество' проводимых испытаний определяет успех изделия на рынке.
На данный момент в области испытаний ЭП ПШМ сложчягхь сложна? ситуация. С одной стороны: развитие технической базы устрейеп;, используемых ррн испытаниях ЭП ПШМ, сильно отстает от роста требований, предъявляемых нуждами промышленности, что переносит центр тяжести и проведении испытаний па человека, приводит к его сильной загруженности, а также к снижению качества испытаний. С другой стороны: развитие электроприводов, ля усложнение выдвигает требования по усложнению их испытаний (усложнение методик,' технических сездетй); одновременно растут требования по повышению качества ьылускаекоп продукции и, пак следствие, требования по повышению качества испытаний; уплачивается объем работ три испытаниях из-за ростз обьепоз производства ЭП (расширение сферы применений ЭП), а также пз.-за увеличения числа различных модификаций ЗП.
Выходом >п создавшейся ситуации является еэтомзпшцня пронесся испытаний, гак как при аэтоматиззчми достигается сліідумщне преимущества:
- , 4
облеп!СНі(е труда человека, повышение качества испытаний, возможное?!
быстрой адаптации к изменениям условий испытаний, увеличение выпуск:
продукции. . " '
Препятствием для автомат изации яяляется отсутствие общей теоретической г экспериментальной базы d данной области, а также разрозненность опыта, имеющегося в данной сфере. Несмотря на то, что на отдельных предприятиях занимающихся выпуском ЭП, предпринимаются попытки в какой-то мере автоматизировать процесс испытаний ЭП ПШМ, в целом из-за отсутствш хорошо налаженных связей между предприятиями, их различной ориентации і промышленности, закрытости информации, а также из-за сложной методик» испытаний (поскольку сложен сам объект), из-за необходимости использовал дорогостоящие швейные машины различных классов в качестве нагрузи электропривода при испытаниях и т. д., общего подхода к данной проблеме которым можно было бы воспользоваться, не выработано.
Нерешенными в этой связи остаются такие научные задачи как:
неисследованность различных классов ПШМ как нагрузки ЭП, а так>:;і отсутствие средств расчета или определения такой нагрузки при проведенп; "испытаний;
неисследованость функционирования ЭП с классом объектов - ПШМ;
отсутсвие теоретической базы создания автоматизированных испытательны; устройств (испытательных стендов) и методик испытаний на таких устройства: (испытательных стендах).
Поэтому, исходя из всего вышесказанного, можно с уверенностью заключить что проблема автоматизации испытаний электроприводов промышленньг швейных машин представляет актуальную научно-техническую задачу стоящую перед разработчиками и производителями названной продукции.
Целью работы является повышение эффективности и качества испытакн; электроприводов промышленных швейных машин за счет разработки способе . и средств, позволяющих автоматизировать данный процесс.
Автор защищает!
«способ построения обобщенной кинематической модели ПШМ;
методики построения математических моделей:
ПШМ как нагрузки ЭП на осксеє обобщенной кинематической модел ПШМ с использованием уравнения Лагранжа второго рода;
системы ЭП-ДМ (датчик моигита)-ПШМ на базз общих уравнзни механики; _ -
системы 'ЭП-ПШМ с использованием дифференциальных зависимостс функционирования асинхронного электродвигателя, элементов тсори автоматического регулирования;
«выявление оценочного дизпазена момента нагрузки, создаваемого ПШМ і. вал ЭП, основных влияющих фзісг(ір:і!> на точності, измерения врзщинлцег ?/;ілі^і:;л н.ігрузки, co'.:fi.at;ie?.ioi'Q ПІЧМ на н"_:і ЭП, а тдкме установлені
характерного типа и вида нагрузки, влияющего на качество реплировання в системе ЭП-ПШМ;
методики математического моделирования динамики работы ПШМ в качестве нагрузки ЭП и ЭП под нагрузкой (ПШМ);
техническую реализацию автоматизированного испытательного нагрузочного стенда ЭП ПШМ, а тагже методику автоматизированных испытаний ЭП ПШМ.
Научная новизна:
на основании анализа конструкций ПШМ различных классов построена обобщенная кинематическая модель ПШМ, позволяющая свести многообразие реальных ПШМ к единой базовой конструкции.
«построена обобщенная математическая модель ПШМ как нагрузки ЭП с целью получения оценочного диапазона момента сопротивления, возникающего на валу ЭП при его работе с ПШМ..
для выявления факторов, влияющих на точность измерения нагрузки, создаваемой ПШМ на валу ЭП, построена математическая модель системы ЭП-ДМ(датчик момента)-ПШМ.
с целью анализа влияния различных составляющих нагрузки, создаваемой ПШМ на палу ЭП, на качество работы ЭП разработана система цифрового моделирования на ЭВМ динамики функционировать ЭП под нагрузкой.
разработаны конструкция, программное обеспечение, аппаратура стенда и методика автоматизированных испытаний ЭП ПШМ.
Практическая ценность и реализация результатов.
Диссертационная работа выполнена в рамках хоздоговорных НИР по темам №№ 13102, 13202, 95-60, проводимых на АК "Туламашзавод" и КБП с участием автора. Важность народно-хозяйственного значения данной работы подтверждается включением её в тематику отраслевых и межотраслевых опытно-конструкторских И научно-исследовательских работ.
В результате проведенных исследований разработана конструкция испытательного стенда, включающего в свой состав средства измерения нагрузки, создаваемой ПШМ (датчики оригинальной конструкции) и нагрузочное устройство (электропривод постоянного тока). Данный стеид может быть использован при проектировании новых ЭП для различных типов ПШМ ь для испытаний ЭП в процессе производства.
На основании проведенных исследований и разработок обоснована необходимость и показана возможность автоматизации испытаний ЭП ПШМ, ведущей к повышению качества продукции и снижению ее себестоимости.
Результаты диссертационной работы используются на АК "Туламашзавод" в серийном производствз ЭП для вновь проектируемых ПШМ и других вилов ліздсяий.
Поло;лСШ!я і' г:.;год!.:, изло '.'шп.'о я диссертант, щпроко отражены в \v"C;iMiix '"рч; ртмг;.-. г.*':с.;.:і<;... и Л',гн' методичка п\ м:;:ирнплач и
используются в учебном процессе на кафедре "Робототехника и автоматизация производства".
Апробация работы н публикации.
Результаты работы докладывались на международной научно-технической конференции "Проблемы конверсии, разработка и испытания приборных устройств" (Москва-Владимир, 1993 г.), на Всероссийской научно-технической конференции "Диагностика, информатика и метрология - 94" (г. Санкт-Петербург), на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета.
Диссертационная работа докладывалась на кафедре "Робототехника и
автоматизация производства" Тульского государственного университета в 1996
и 1997 гг. *
По теме диссертации опубликовано 5 работ, в числе которых 2 научные статьи в центральной печати, 1 научная статья в сборнике научных трудов Тульского государственного университета, 2 депонированные рукописи в ВИНИТИ, г. Москва.
Структура и объем работы. РаСЬтя состоит из введения, шести глав, основных результатов и . выводов, изложенных на 154 страницах машинописного текста, списка лт^ратуры из 81 наименования и 5 приложений в объеме 67 страниц. Работа содержит 36 рисунков и 5 таблиц. Общий объем работы 221 страница.
