Мехатронный комплекс стана прокатки прецизионных сплавов

• Автор: Коняшин, Владимир Игоревич
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 210 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И АКТУАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ

1.1. История развития машин для прокатки металлов

1.2. Технологические процессы и оборудование прокатного стана

1.3. Электроприводы и мехатронные системы современных прокатных станов

1.4. Математическое и компьютерное моделирование мехатронных систем прокатных станов

1.5. Задачи и особенности автоматизации прокатных станов

1.6. Выводы, постановка задачи и определение методов исследования

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ ЛИНЕЙНОГО ПРОКАТНОГО СТАНА

2.1. Разработка методики моделирования мехатронной системы прокатного стана
2.2. Математическое описание динамических процессов в главной линии прокатного стана ДУО-ЗОО
2.3. Математическое описание колебательных процессов в рабочих клетях «ДУО» линейного прокатного стана
2.4. Математическое описание компонентов мехатронной системы линейного прокатного стана ДУО-ЗОО
2.5. Математическое описание пластических сил трения при прокатке
2.6. Математическое описание «машинного» трения в подшипниках прокатных станов
2.7. Математическое описание пластически деформируемых сред
2.8. Модель технологической нагрузки
2.9. Разработка модели мехатронного комплекса прокатного стана 300
Выводы

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ В МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЕ СТАНА ДУО-ЗОО
3.1. Анализ прокатного стана как объекта управления в мехатронной системе
3.2. Исследование и моделирование нагрузки в мехатронной системе..
при прокатке
3.3. Исследование колебательных процессов при захвате слитка валками
3.4. Исследование автоколебаний в мехатронной системе при установившемся режиме прокатки
Выводы
4. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАТРОННОГО КОМПЛЕКСА
ПРОКАТНОГО СТАНА
4.1. Разработка и промышленная реализация мехатроппого комплекса
4.2. Экспериментальные исследования и проверка мехатронной модели стана
4.3. Экспериментальные исследования и идентификация сил трения при прокатке на стане ДУО-ЗОО
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Принципиальные схемы разработанного оборудования
Приложение 2 Компоненты мехатронного комплекса
Приложение 3. Схемы Simulink-моделей мехатронной системы
Приложение 3. Документы об использовании результатов диссертационной работы
Приложение 4. Документы об участии в конкурсах

ВВЕДЕНИЕ
Современное развитие мехатроники происходит под влиянием практических потребностей совершенствования систем управления движением в различных областях техники. Значение и роль мехатронных систем убедительно демонстрируются многочисленными примерами их применения в различных областях: машиностроении, робототехнике, микроэлектромеханике и др. Неоценимый вклад в теорию и практику исследования мехатронных систем внесли выдающиеся российские и иностранные ученые: C.JT.
Зенкевич, Ю.П. Коськин, A.C. Ющенко, Ю.В. Подураев, С.Г. Герман-Галкин, В.Е. Пряничников, Ю.В. Павловский, Охоцимский, С.В. Кулешов, Р.Т. Шрейнер, В.Я. Распопов, М. Вукобратович, Исии Т., Bichop R.H., R.C. Dorf, Pelz G., F.C. Moon и многие другие [1-22].
Важнейшим приложением мехатроники являются промышленные автоматизированные комплексы и технологические агрегаты в различных отраслях промышленности, в том числе, при прокатке металлов. Назначение мехатронных систем в этом случае - выполнение механической работы по изменению формы металлического слитка, управления его движением в процессе обработки, а также координация всех подсистем прокатного производства. Различными вопросами исследования работы прокатного оборудования (преимущественно прокатных станов) и процессов прокатки занимались отечественные ученые: А.И. Целиков, С.Н.Кожевников,
В.И.Большаков, С.Л. Коцарь, О.С. Лехов, Ф.К.Иванченко, П.И. Полухин, A.A. Королев, В.С.Смирнов, А.П. Чекмарёв, В.В. Веренев, P.A. Яковлев, П.В. Крот [23-43]. В работах этих авторов глубоко исследованы и рассматриваются различные процессы и компоненты прокатного производства.

модели на натуру. Затем в производственных условиях проводились поверочные эксперименты в ограниченном числе. Такой путь экспериментального исследования применяется и в настоящее время при исследовании влияния условий деформации на изменение свойств и структуры металла. Однако постановка подобных экспериментов постоянно сопряжена с большими затратами материалов и простоями оборудования [64].
Существующие методы решения этих уравнений можно разделить на два вида: аналитические и численные. Отличительной особенностью всех задач, решенных аналитическими методами, является последовательное введение допущений, позволяющих довести решение до численного результата. Так, во многих задачах, решаемых аналитическими методами, используется гипотеза плоских сечений, согласно которой в металле отсутствует уширение. В результате решение задачи объемной деформации сводится к решению задачи плоской деформации. Однако в некоторых случаях эти допущения противоречат друг другу. Например, Павлов И.М. [71] для определения нейтрального сечения исходил из равномерного распределения напряжений по очагу деформаций, а в известных работах [68, 91] представлены решения, противоречащие указанному допущению. Построение компьютерной модели, базирующейся на противоречащих гипотезах, может привезти к непредсказуемому результату. По этой причине все аналитические методы, относящиеся к решению уравнений теории пластичности, справедливы только для класса задач, к которым применимы установленные допущения [82].
В отличие от аналитических методов, численные методы являются приближенными. Наибольшее распространение получили три численных метода: метод конечных разностей, метод конечных элементов и метод граничных разностей.
Метод конечных разностей - сеточный метод решения дифференциальных уравнений, заключающийся в замене производных на разностные схемы. Другими словами, производные заменяются на