Введение к работе
Актуальность. Расширение технологических возможностей металлорежущих станков, и в первую очередь многоцелевых станков, обеспечивающих возможность проведения на одном станке различных технологических режимов с использованием современного инструмента, связано в настоящее время с улучшением динамических свойств и увеличением функциональных возможностей электропривода (Ш) главного движения (ГД). Динамические свойства ЗЛ современных металлорежущих станкоз, в том числе и токарно-карусельных, не всегда позволяют обеспечить сложные взаимосвязанные перемещения формообразования и требуемую точность обработки деталей, которые характеризуются относительной погрешностью ID"4 * 10~б. Это обусловленно тем, что ЗПГД выполнены на базе двукратноинтегрирущей системы автоматического регулирования (САР) угловой скорости и синтезированы методом последовательной коррекции без учета упругости валопровода, внутренней обратной связи по ЗДС электродвигателя, изменений тока возбуждения электродвигателя при двухзонном регулировании угловой скорости, вариаций передаточного числа редуктора и приведенных значений момента инерции механизма и жесткости валопровода. Поэтому актуальна задача по разработке САР угловой скорости ЗПГД токарно-карусельного станка (ТКС) с улучшенными динамическими свойствами.
Целью работы является повышение точности и чистоты обработки деталей за счет создания САР угловой скорооти ЗПГД ТКС, обладающей улучшенными динамическими свойствами.
Поставленная цель требует решения следующих задач.
-
Разработка и исследование математической модели силовой части ЗПГД ТКС.
-
Разработка и исследование САР угловой скорости ЭПГД ТКС.
-
Экспериментальная проверка полученных закономерностей и работоспособности САР угловой скорости ЗПГД ТКС.
Методы и средства выполнения исследований. Для решения поставленных в диссертационной работе задач использован аппарат теории автоматизированного электропривода, автоматзїческого управления, дифференциальных уравнений с переменными коэффшщ-
ентами. В основу экспериментальных исследований в работе положены методика определения параметров силової": части ЗПГД ТКС и методика экспериментального исследования САР угловой скорости ЗПГД станка на стенде с имитацией процесса резания.
В соответствии с поставленной целью в диссертации получены новые научные результаты.
-
Математические модели силовой части ЗПГД ТКС, в которых учтены: внутренняя обратная связь по ЭДС электродвигателя; изменения коэффициента электродвигателя при двухзонном регулировании его угловой скорости; вариации приведенных значений момента инерции механизма, кесткости валопровода и передаточного числа редуктора (два последних для ЗПГД ТКС с упругим ва-лопрозодом); а такхе их математические модели в преобразованном виде, в каналах управления которых отсутствуют нелинейности.
-
Критерий оценки влияния вариаций параметров силовой части ЗПГД станка на ее динамические свойства.
-
Аналитическая зависимость амплитуды пульсаций угловой скорости планшайбы в установившемся режиме, которые обусловлены кинематическими погрешностями механических передач, от параметров силовой части ЗПГД стажа.
А. Методика формирования переходных характеристик силовой части ЗПГД металлорежущего станка.
-
Критерии оценки динамических свойств типовых САР угловой скорости ЗПГД металлорежущих станков. Методика настройки типовых САР угловой скорости ЗПГД металлорежущих станков на основе этих критериев.
-
САР угловой скорости ЗПГД ТКС как с идеальным, так и с упругим валопроводами, имеющие ограниченную чувствительностью к внешним (момент сопротивления ЭП) и внутренним (вариации коэффициента электродвигателя, приведенных момента инерции механизма, жесткости валопровода и из-за кинематических погрешностей механических передач для упругого валопровода) возмущениям с улучшенными динамическими свойствами.
-
Методика определения параметров силовой части ЗПГД металлорежущего станка.
-
Стенд для экспериментального исследования ЗПГД металлорежущего станка с имитацией процесса резания.
-
Методика исследования САР угловой скорости ЗПГД металлорежущего станка при вариации параметров его силовой части.
Практическая ценность работы определяется тем, что разработанный ЗПГД ТКС с ограниченной чувствительностью к внешним.и внутренним возмущениям позволяет повысить точность и чистоту обработки деталей. Оценка влияния на динамические свойства силовой части ЗПГД станка ее параметров и зависимость амплитуды пульсаций угловой скорости механизма в установившемся режиме, обусловленных кинематическими погрешностями механических передач, от параметров силовой части ЗПГД станка могут использоваться для анализа и синтеза электромеханических систем. Обе САР угловой скорости ЗПГД металлорежущего станка с улучшенными свойствами могут использоваться в электроприводах машин, изменения параметров силовой части которых в процессе работы отрицательно влияют на точность организации заданного движения. Методика формирования переходных характеристик силовой части электропривода главного движения используется на кафедре электроснабжения промышленных предприятий (ЗИП) Кубанского государственного технологического университета (КубТТУ) в лабораторной работе N 05.6 "Исследование переходных процессов -электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения и упругим валопроводом при ступенчатых внешних воздействиях" по дисциплине "Электропривод", которая внедрена а учебный процесс для студентов всех форм обучения специальности 10.04 - "Электроснабжение промышленных предприятий". Результаты диссертационной работы:
методика синтеза САР угловой скорости ЗПГД металлореку-щих станков, имеющих ограниченную чувствительность к внешним и внутренним возмущениям, как с идеальным, так и с упругим валопроводом;
методика исследования САР угловой скорости ЗПГД металлорежущих станков с имитацией процесса резания;
методика настройки типовых САР угловой скорости ЗПГД металлорежущих станков;
- ыетодика определения параметров силовой части ЗПГД металлорежущего станка
приняты к использованию при наладке электроприводов металлорежущих станков на ДАООТ Краснодарский завод "Нефтемаш". Методика и стенд для экспериментального исследования ШГД металлорежущего станка использованы при выполнении научно-исследовательской работы "Совершенствование технологии и улучшение качества продукции путем модернизации электроприводов станков первой группы механического цеха", выполняемой на кафедре НШ по хоздоговору N 2.41.02.12-94.
К защите представляются следующие основные положения.
-
Математические модели силоеых частей ЗПГД ТКС как с идеальным, так и с упругим валопроводами и их преобразования.
-
Критерий оценки влияния вариаций параметров силовой части ЗПГД станка на ее динамические свойства.
-
Аналитическая зависимость амплитуды пульсаций угловой скорости планшайбы в установившемся режиме, обусловленных кинематическими погрешностями механических передач, от параметров силовой части ЗПГД станка.
-
Методика формирования переходных характеристик силовой части ЗПГД металлорежущего станка.
-
Критерии оценки динамических свойств типовых САР угловой скорости ЗПГД металлорежущих станков. Ыетодика настройки типовых САР угловой скорости ЗПГД металлорежущих станков на основе этих критериев.
5. САР угловой скорости ЗПГД ТКС как с идеальным, таг; и с упругим валопроводами, имеющие ограниченную чувствительность к внешним и внутренним возмущениям, с улучшенными динамическими свойствами.
-
Методика определения параметров силовой части ЗПГД металлорежущего станка.
-
Стенд для экспериментального исследования ЗПГД металлорежущего станка с имитацией процесса резания.
-
Методика исследования САР угловой скорости ЗПГД металлорежущего станка при вариации параметров его силовой части.
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложе-
ш и обсуждены: на научных сешшарах кафедры электроснабпенпя промышленных предприятий КубГТУ (1993 ± 1S35 гг.); на научно-практической конференции "Повышение эффективности работы систем электроснабжения и электрооборудования Кубани", состоявшейся 18-20 апреля 1995 года на кафедре электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 18 печатных работ и получено 2 положительных решения по заявкам на выдачу патентов на изобретение.
Структура работы. Диссертационная работа состоит ка введения, , четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 162 страницах, включая 4 таблицы и 62 рисунка. Список литературы содержит 99 наименований.
