Создание и исследование моноблочных модулей поступательного перемещения с высокими динамическими характеристиками, долговечностью, надежностью

• Автор: Дуери Хайдар Бадых
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 152 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Требования к техническим характеристикам моноблочных электромеханических приводов
1.2. Современное состояние исследований динамики, надежности и долговечности модульных электромеханических приводов поступательного перемещения
1.2.1. Исследование динамических характеристик модульных электромеханических приводов поступательного перемещения

• 1.2.2. Исследования по долговечности и надежности модульных

электромеханических приводов поступательного

перемещения
1.2.3. Современное состояние работ по автоматизированному проектированию моноблочных электромеханических приводов
1.3. Постановка задачи исследования
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ Д ИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МОНОБЛОЧНОГО ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
2.1. Математическая модель моноблочного привода поступательного перемещения
2.2. Анализ динамических характеристик привода
Ф 2.2.1. Анализ устойчивости системы
2.2.2. Анализ характеристик переходного процесса
2.2.3. Определение амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик при различных возмущениях
2.3. Синтез привода по качеству переходного процесса
2.4. Выводы по главе
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ
МОНОБЛОЧНЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ
3.1. Модель надежности ИМ моноблочных электромеханических
приводов
3.1.1. Определение зависимостей для коэффициентов запаса надежности по контактной усталости
3.1.2. Определение зависимостей для коэффициентов запаса надежности по износу

3.1.3. Определение зависимостей для коэффициентов запаса
надежности по деградации смазки
3.2. Влияние параметров исполнительного механизма на надежность и долговечность моноблочного электромеханического привода
3.3. Решение контактной задачи для винтовых звеньев исполнительных механизмов моноблочных приводов
3.3.1. Аналитическое решение контактной задачи для криволинейных профилей ИМ
3.3.2. Численный эксперимент по решению контактной задачи
для винтовых звеньев ИМ в среде Рго/МЕСНАМСА
3.4. Выводы по главе
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК МОНОБЛОЧНЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ
4.1. Объект исследований. Методика испытаний и аппаратура
4.2. Анализ результатов испытаний
4.3. Выводы по главе
Глава 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОНОБЛОЧНЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ С ВЫСОКИМИ ДИНАМИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ, НАДЕЖНОСТЬЮ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬЮ..
5.1. Описание технологии автоматизированного проектирования высоко динамичных МЭМП с высокими показателями по надежности и долговечности
5.1.1. Основные этапы автоматизированного проектирования МЭМП в САО/САМ/САЕ-системах
5.1.2. Твердотельное моделирование и создание конструкторской документации МЭМП
5.2. Описание разработанных конструкций моноблочных электромеханических приводов
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Широкое использование электромеханических приводов (ЭМП) поступательного перемещения в различных сферах промышленности, техники и технологии часто сдерживается недостаточными показателями надежности, долговечности и эксплуатационными характеристиками этих устройств, а также невозможностью обеспечения требуемых динамических характеристик, поскольку подобные требования зачастую являются взаимоисключающими.
Анализ технических характеристик ЭМП показывает, что нагрузочная способность этих устройств должна приближаться к гидравлическим и достигать 10 кН при сравнительно малых габаритах; они должны обеспечивать с одной стороны высокие динамические характеристики (быстродействие, скорости и ускорения выходных звеньев), а с другой - иметь высокие статические характеристики (нагрузочную способность, жесткость, надежность и долговечность при гарантированном самоторможении). То есть необходимо совмещение целого комплекса взаимно исключающих друг друга требований. Для их обеспечения недостаточно использовать ЭМП с традиционными схемами исполнения, поскольку технические показатели входящих в привод элементов имеют ограниченные значения параметров. В ряде случаев обязательно постоянное взаимодействие между электрической и механической частями: подстраивание под направление меняющейся во времени нагрузки, компенсация накопленных погрешностей ИМ, генерирование закона движения в реальном времени с помощью систем управления. Поэтому необходимо использовать ЭМП, выполненных по новым схемам, объединяющие механическую и электрическую части в одном узле.
Появление модульной схемы построения ЭМП на базе вентильных двигателей постоянного тока и роликовинтовых механизмов (РВМ), непосредственно встраиваемых в ротор двигателя, позволило значительно сократить габариты, уменьшить массу, повысить точность перемещения и позиционирования привода. Примерами приводов, выполненных по такой схеме, могут быть приводы управления подвижными объектами (рулевые приводы), медицинских устройств (протезов и искусственных органов), роботов, технологических машин и т.д. Обеспечение технических требований к этим устройствам невозможно без повышения долговечности и надежности приводов, входящих в их состав. Поэтому весьма актуальной является задача по созданию методов проектирования этих устройств с заданными динамическими характеристиками, надежностью и долговечностью.
Исследования нагрузочной способности, долговечности и надежности ЭМП на базе РВМ проводились Д.В. Бушениным [13-15],

Тд = ---—---------- г — постоянная времени обратной связи с учетом
к® $х кр+кмкх)
позиционной нагрузки;
8Х = 31как5 - безразмерный коэффициент скоростной нагрузки.
Исходя из уравнения (2.15), выпишем передаточные функции выходного перемещения для каждого возмущения:
- передаточная функция по напряжению:
и/ (~)-Х2 (р) _ Ки(ГьР + 1) .
”иР)- тт( -~~~А 77—7’ (2-16)
и[р) Ар +Вр +Ср +Ор +
- передаточная функция по возмущению от нагрузки:
ттг г_л х2 (р) (7^ + 1)+7^ + 1]
',2'17)
Передаточные функции (2.16)...(2.17) позволяют получить закон выходного перемещения х2 в зависимости от возмущений.
Для получения динамических характеристик в зависимости от какого-либо параметра а осуществляется последовательное решение системы (2.13) с различными значениями а из диапазона, а остальные параметры фиксированы (табл. 2.1).
Таблица 2.
Примерные значения и рекомендуемые диапазоны изменения параметров
Параметр Размерность Фиксированное значение Диапазон изменений
мм/об 1,5 0.1
Р - 3 1
тг кг 1 0.1..
(Н'м'с)-1 4000 1000
с Н/мм 1000 500
Ъ кг/с 50 0..
к р Н/мм 100 0
^5 Н'с/мм 0 0
В/мм 1 0
В качестве исполнительного двигателя выбран ДБМ70-0,16-2-2 с параметрами Мя =0,77 Нм, Ыхх =1975 об/мин, Урот =7-10"5 кгм2,
и0 =27 В.