ВВЕДЕНИЕ 6
1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНОГО СТАНКА С ЧПУ 9
2 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ .... 12
2.1 ГРАФИК ЧАСТОТ ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ 12
2.2 ЧИСЛА ЗУБЬЕВ В ПЕРЕДАЧАХ 19
2.3 КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРИВОДА ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ 22
2.4 ЭСКИЗНОЕ ОФРМЛЕНИЕ ПРИВОДА ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ 23
2.4.1 КИНЕМАТИЧЕСКИЕ И СИЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 23
2.4.2 МОДУЛИ ЗУБЬЕВ В ПЕРЕДАЧАХ 28
2.4.3 ДИАМЕТРЫ ВАЛОВ 33
2.4.4 МЕЖЦЕНТРОВЫЕ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ВАЛАМИ 36
2.4.5 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС 37
2.4.6 СХЕМА УСТАНОВКИ ПОДШИПНИКОВ ШПИНДЕЛЬНОГО УЗЛА 42
3 СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ 44
3.1 РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ 44
3.2 РАСЧЕТ ШПИНДЕЛЬНОГО УЗЛА 59
3.3 УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ОПОР ШПИНДЕЛЯ 63
3.4 ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 64
3.5 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС 64
3.6 РАСЧЕТ ПЕРЕДАЧИ ВИНТ-ГАЙКА КАЧЕНИЯ 66
4 СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ПРОДОЛЬНОЙ ПОДАЧИ СТОЛА ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНОГО СТАНКА С ЧПУ 72
4.1 ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ САУ 75
4.2 ПЕРЕХОДНАЯ ФУНКЦИЯ САУ 79
4.3 ПОКАЗАТЕЛИ ДИНАМИЧЕСКОГО КАЧЕСТВА САУ 93
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 107
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 108
ПРИЛОЖЕНИЕ А. НАУЧНАЯ СТАТЬЯ 110
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ПРЕЗЕНТАЦИЯ 111
ПРИЛОЖЕНИЕ В. ПРОГРАММА РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ САУ 112
Современное развитие машиностроительного производства предлагает существенное повышение уровня автоматизации производственного процесса и управления с целью обеспечения выпуска продукции требуемого качества в заданный срок при минимальных затратах. Автоматизация производств неизменно связана с созданием различных систем управления, которые выполняют функции контроля и регулирования производственных процессов, заменяя человека. Сегодня автоматизация процессов производства лежит в основе развития всех отраслей техники. С каждым годом автоматизация охватывает все новые звенья производственного процесса и становится комплексной, вызывая кардинальные изменения в технологии и организации производства [1].
Одним из способов повышения точности обработки при сохранении или даже снижении трудоемкости является автоматизация металлообрабатывающего оборудования путем создания и внедрения САУ, обеспечивающих управление объектами и процессами в автоматическом режиме. Системы автоматического управления (САУ) доказали свою эффективность и нашли широкое применение в машиностроении. Важной задачей в любом используемом оборудовании является повышение показателей динамического качества САУ. К таким показателям относят запас и степень устойчивости, а также быстродействие.
Целью диссертационной работы является исследование показателей динамического качества системы автоматического управления приводом продольной подачи стола вертикально-фрезерного станка с ЧПУ по типу мод. 6Р13Ф3-37.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием основных положений теории автоматического управления с применением средств вычислительной техники. Моделирование САУ и ее элементов выполнялось с помощью математического пакета MathCAD 15.
Объектом исследования является система автоматического управления приводом продольной подачи стола вертикально-фрезерного станка с ЧПУ по типу мод. 6Р13Ф3-37.
Научная новизна.
Предложена математическая модель САУ, позволяющая на стадии проектирования определять диапазон изменения конструктивных и эксплуатационных параметров системы, обеспечивающих заданный характер переходного процесса, и требуемые показатели динамического качества.
Практическая ценность.
Разработаны функциональная и структурная схемы системы автоматического управления приводом продольной подачи стола вертикально-фрезерного станка с ЧПУ по типу мод. 6Р13Ф3-37.
На защиту выносятся: технические характеристики вертикально-фрезерного станка с ЧПУ по типу мод. 6Р13Ф3-37, кинематическая схема станка, функциональная схема САУ приводом продольной подачи стола станка, математическая модель САУ, структурная схема САУ, переходные характеристики САУ, результаты исследования, показатели динамического качества САУ, выводы по работе.
Апробация работы: основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на XII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управления проектами CAD/CAM/CAE/PDM» (Пенза, 2021) и на XXXI конференции «Актуальные проблемы науки образования» (Пенза, 2021)....
1. Разработаны функциональная и структурная схемы системы автоматического управления приводом продольной подачи стола вертикально-фрезерного станка с ЧПУ по типу мод. 6Р13Ф3-37.
2. Предложена математическая модель САУ, позволяющая на стадии проектирования определять диапазоны изменения конструктивных и эксплуатационных параметров системы, обеспечивающих заданный характер переходного процесса, а также требуемые значения показателей динамического качества.
3. Проведенные теоретические исследования показали, что наибольшее влияние на быстродействие, запас и степень устойчивости системы автоматического управления оказывают коэффициенты усиления ki усилителя и к2 тиристорного преобразователя, постоянная времени Тд и коэффициент передачи кд электродвигателя.
4. Установлены диапазоны значений параметров САУ, обеспечивающие наилучшие показатели динамического качества: к1 = 5 ^ 45; к2 = 2 ^ 7; Тд = 0,01 ^ 0,08 с; кд = 1,5 ^ 5 рад/В. Кроме того, при данных значениях параметров наблюдаются также наименьшие статическая и динамическая ошибки работы привода подач станка.
