АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И АНАЛИЗ
РАЗРАБОТАННОСТИ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 7
2 НАИМЕНОВАНИЕ МС И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 10
3 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ 13
3.1 Описание технологического процесса пресса шаговой формовки 13
3.2 Описание функций контроля и управления со стороны изделия по
отношению к внешним устройствам 14
3.3 Аварийно-блокировочные функции 15
3.4 Основные технические характеристики мехатронного устройства 16
3.5 Технические требования к листовой заготовке 17
3.6 Характеристики устройств управления мехатронной системы 19
4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ МЕХАТРОННОЙ
СИСТЕМОЙ И ЕЕ ОПИСАНИЕ 20
5 ГИДРОСИСТЕМА ПРЕССА ШАГОВОЙ ФОРМОВКИ 24
6 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОПРИВОДА 30
6.1 Функциональная схема. Принципиальная расчетная схема 31
6.2 Математическое описание гидропривода плунжерного гидроцилиндра 32
6.2.1 Нелинейная математическая модель гидропривода плунжерного
гидроцилиндра 32
6.2.2 Синтез структурной динамической схемы для исследования влияния
нагрузки на работу привода 39
6.2.3 Получение передаточной функции силовой части линеаризованного
гидропривода плунжерного гидроцилиндра 42
6.3 Математическое описание сервоклапана 45
6.4 Контур регулирования скорости 53
6.5 Контур регулирования положения 56
6.6 Расчет усилий пресса шаговой формовки при гибке листа 63
6.7 Исследование работы пресса шаговой формовки с рабочей нагрузкой 68
7 СИНХРОНИЗАЦИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ГИДРОЦИЛИНДРОВ 75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 79
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 80
В выпускной квалификационной работе проводится разработка и исследование математической модели мехатронной системы (МС) пресса шаговой формовки. В рамках исследования приведено описание конструкции пресса шаговой формовки и технологии формовки трубной заготовки. Исходя из технических требований на привод и систему автоматизации мехатронной системы и алгоритмов управления мехатронной системой составлено техническое задание на проектирование.
Актуальность темы исследования, в первую очередь, определяется тем, что на данный момент отсутствует какая-либо реализация математической модели пресса шаговой формовки, а технологические карты и алгоритмы работы пресса составлены опытно -экспериментальным путем. Проведение исследований на математической модели пресса шаговой формовки позволит усовершенствовать составление технологических карт для нового сортамента трубной продукции. Т акже математическая модель сделает возможным разработку и испытание новых алгоритмов автоматического управления мехатронной системой.
Основной целью исследования является усовершенствование технологии формовки трубной заготовки. Для достижения этой цели разрабатывается математическая модель пресса шаговой формовки. Основная задача математической модели - получение алгоритмов работы пресса шаговой формовки, которые позволили бы получать изгиб листа с требуемыми параметрами независимо от изменяющихся с каждым циклом формовки характеристик листовой заготовки.
В рамках магистерской работы была разработана и исследована математическая модель мехатронной системы пресса шаговой формовки участка формовки цеха «Высота 239» ПАО «ЧТПЗ».
Математическая модель представляет зависимость хода гибочного ножа от управляющего сигнала. Задание по перемещению выполняется с требуемой точностью независимо от величины нагрузки на рабочий инструмент со стороны сгибаемой листовой заготовки. При создании математической модели учтены все требования к качеству технологического процесса формирования трубной продукции.
В ходе исследований было выявлено, что взаимодействие гидроприводов верхней балки и нижней балки при формовке трубной заготовке зависит от параметров листовой заготовки. Была получена математическая модель для расчета нагрузки на рабочие инструменты верхней и нижней балок пресса шаговой формовки. При расчете нагрузки учтены такие параметры листовой заготовки как толщина листа, предел текучести, модуль упрочнения металла при растяжении и сжатии листа. Также учтены радиус пуансона, радиус бойка нижнего инструмента, расстояние между бойками нижнего инструмента и глубина прогиба листовой заготовки (ход пуансона).
Исследование полученной математической модели пресса шаговой формовки при формовке трубной заготовки сортамента труб 1420х18,7 мм К60 показало, что требования к ограничению скорости выдвижения рабочего инструмента и точности синхронизации гибочного ножа в конце хода ± 0,5 мм выполняются.
Разработанная математическая модель позволяет изучать алгоритмы работы пресса шаговой формовки при разных параметрах листовой заготовки и рабочего инструмента. В свою очередь, предварительное исследование алгоритмов работы пресса шаговой формовки при вводе нового сортамента труб снижает затраты на изготовление настроечных труб.
