Введение к работе
Актуальность работы. Устойчивое развитие общественного производства неразрывно связано с интенсификации рабочих процессов технологического оборудования. В этих условиях возрастают требования к целевым механизмам как к вновь создаваемым механизмам технологического оборудования, так и к модернизируемым действующим.
Такие механизмы, оснащенные различными системами приводов, обеспечивают исполнительные движения инструмента, заготовки и оснастки, формирующих поверхности деталей.
Эффективность металлообработки во многом определяет как индивидуальные характеристики отдельных приводов, так и взаимные кинематические и силовые связи много двигательных систем приводов. Особенно важно это для разветвленных гидроприводов, обслуживаемых, как правило, одним источником питания.
В этих условиях сохраняется актуальность научно-технической задачи улучшения кинематических, силовых и энергических характеристик как автономных, так и функционально связанных гидравлических приводов рабочих движений (главных и подач) технологического оборудования, повышающих эффективность металлообработки.
Рабочие циклы механизмов подачи формируются установочными, врезными, рабочими, а так же позиционными движениями с изменением направления движения инструмента или заготовки.
Основным направлением решения задачи является организация оптимальных режимов работы гидроприводов подачи как на отдельных участках, так и на всем рабочим цикле обработки.
При такой постановке задачи совершенствование механизмы подачи должно осуществляться на основе автоматизированных, многопозиционных гидроприводов повышенного быстродействия и точности управления рабочим циклом. Приводы должны обладать адаптивными свойствами для согласования их характеристик с другими рабочими движениями при изменяющихся условиях обработки.
Обладая известными преимуществами, гидромеханические системы широко применяются в металлорежущем оборудовании, где они обеспечивают высокие производительность и качество обработки деталей.
Цель диссертационной работы: повышение эффективности гидрофициро-ванного технологического оборудования созданием позиционного гидропривода подачи повышенного быстродействия и точности.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
-
На основе анализа известных схемотехнических решений и состояния научных исследований, обосновать технические требования и принципы построения автоматизированного позиционного гидропривода механизмов подачи повышенного быстродействия и точности.
-
Разработать многофункционное устройство позиционирования, для управления рабочим циклом механизма подачи, определить его основных гидромеханические характеристик.
-
Разработать обобщенную математическую модель и исследовать поведение гидромеханической системы рабочих движений сверлильной головки.
-
Вычислительным и натурным экспериментами исследовать динамическую систему привода подачи, установить влияние кинематических и силовых параметров на точность и быстродействие исполнения элементов рабочего цикла.
-
Провести апробацию и внедрение результатов исследований предлагаемых решений и рекомендации.
Методы исследования. Для решения проведения исследований задач использовались методы синтеза рациональной структуры привода, численные методы математического моделирования, мониторинга гидромеханической системы, многофакторного эксперимента, статистической обработки.
Научная новизна. В диссертационной работе получены результаты, характеризующиеся научной новизной:
-
Обоснована структура, и предложены дополнительные управляющие гидравлические связи в разветвленной гидромеханической системе рабочих движений, согласующие взаимодействие приводов главного движения и подачи в рабочем цикле, что необходимо для подержания заданного процесса обработки.
-
Предложен модельно и технически реализован многопараметрический гидромеханический датчик, установлены его расходно-перепадные характеристики, что позволяет описывать кинематические силовые и энергические характеристики гидропривода, необходимые для мониторинга и исследования нестационарных динамических процессов гидропривода.
-
Предложена обобщенная математическая модель гидромеханической разветвленной системы рабочих движений инструмента и заготовки, что позволило описать её поведение и траектории движения в реальном времени и пространстве, обосновать способ адаптации привода подачи к внешним воздействиям.
-
Установлено зависимости, раскрывающие влияние гидравлических, кинематических и силовых факторов на длительность и точность выполнения участков перехода на рабочую подачу, врезания, рабочего хода при обработке отверстий, что необходимо для разработки управляющих программ автоматизированным гидроприводом.
5. Установлено влияние коэффициента замедления kv и усилия торможения на длительность и точность перехода на рабочую подачу, что позволяет определять зоны минимального устойчивого врезания инструмента. Практическая значимость работы заключается:
-
Технически реализовано многофункциональное устройство позиционирования с многопараметрическим датчиком, обеспечивающее задание, исполнение рабочих циклов подачи инструмента с заданным временем и точностью исполнения.
-
Разработаны компьютерные управляющие программы организации типового рабочего цикла сверлильной головки, что сокращает затраты времени и средств на накладку оборудования.
-
Адаптивный гидропривод зависимой подачи инструмента поддерживает стабильную подачу на один оборот инструмента, и обеспечивает повышение эффективности процесса обработки.
-
Апробацией и внедрением результатов исследования, предлагаемых технических решений и рекомендаций на производстве и в учебном процессе ВУЗа подтверждается их техническо-экономическая целесообразность.
Реализация результатов работы
Результаты работы внедрены в учебно-лабораторный практикум дисциплины «Гидрофицированное техническое оборудование» в ГОУ ВПО ДГТУ на кафедре «Гидравлика, гидропневмоавтоматика и тепловые процессы», и на Заводе металлоконструкций ЗАО «ЗМК» (г. Кисловодск) в координатно-сверлильном полуавтомате с гидроприводом подачи инструмента.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:
XII Международной научно-технической конференции «Промышленная гидравлика и пневматика», ДНТУ (г. Донецк, Украина) в 2011 г.; Научно-технических конференциях «Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии» Донского государственного технического университета 2011 г., 2013г.; Юбилейная международная конференция «Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии» Донского государственного технического университета 2012 г.; Международной научно-технической конференции молодых ученных «Динамика и виброакустика машин», Самарский государственный аэрокосмический университет 2012 г.; журнал Вестник ДГТУ; журнал Фундаментальные исследования; журнал Инженерский вестник Дона.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ в печатном и электронном виде, три из них в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, одна в международном изданиях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, общих выводов, списка литературы и приложений. Результаты исследований представлены на 165 страницах основных текста, включающего 80 рисунков, 12 таблиц, библиографию из 91 наименования. Содержание приложений изложено на 15 страницах.
