Снижение энергетических потерь в коробках скоростей автоматизированных станков

• Автор: Шипилов, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 209 c. : ил

АННОТАЦИЯ
Целью работы является снижение энергетических потерь в фрикционных муфтах приводов главного движения автоматизированных станков путем воздействия на динамические переходные процессы в приводе при включении муфт,
В диссертации дан анализ преимуществ и недостатков коробок скоростей станков с фрикционными муфтами, проанализированы области применения различных видов привода главного движения металлорежущих станков, определены тенденции развития и перспективы использования основного объекта исследования - муфтовых приводов.
Автором впервые предложено для снижения потерь в муфтах при изменении частот вращения шпиццеля активно управлять динамическим переходным процессом в приводе. Для этого закономерности вщцеления энергии в муфтах проанализированы на математической модели привода главного движения, обобщены и классифицированы приемы структурного и параметрического управления муфтовым приводом станка в переходном процессе. Показан синтез алгоритмов управления приводом на основе оценки энергетических показателей возможных структурно-параметрических состояний системы в переходном процессе. Рассмотрены особенности управления одноступенчатым приводом и сформулированы требования, предъявляемые к муфтам, как активным элементам системы привода. Теоретические положения подтверждены экспериментально.
Результатом работы являются схемы реализации разработанных способов в системах управления приводами станков, а также конструкции фрикционных муфт, перспективные для использования в автоматических коробках скоростей.
Предложенные схемы управления и рекомендации по выбору муфт приняты Краснодарским станкостроительным производственным объединением им. М.Й.Калинина. Эффективность результатов работы доказана внедрением новых схем управления на серийных токарно-копировальных полуавтоматах с экономическим эффектом 103,7 тыс. руб.

1. В В Е Д Е Н И Е
2. ПРИВОДЫ С ФРИКЦИОННЫМИ МУФТАМИ В МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Перспективность применения муфтовых приводов главного движения
2.2. Недостатки приводов главного движения с электромагнитными муфтами на примере токарных гидрокопировальных станков,
находящихся в эксплуатации
2.3. Анализ возможных путей сокращения числа отказов муфт коробок передач по причине
перегрева
2.4. Исследование приводов с фрикционными муфтами
2.5. Цель и задачи исследования
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В МУФТОВЫХ ПРИВОДАХ ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ НА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
3.1. Построение математической модели
3.2. Подготовка исходных данных для расчета
3.3. Процессы в механической части привода при переключении пары муфт под нагрузкой
3.4. Исследование способов управления приводом главного движения станка, обеспечивающих уменьшение тепловыделений в муфтах при их коммутации на холостом ходу
3.5. Сравнение различных способов управления приводом с двухскоростнын двигателем и
двумя муфтами

3.6. Правила выбора способов разгона привода и кинематических вариантов получения частот
вращения шпинделя
3.7. Выводы
4. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ВКЛЮЧЕНИЯ МУФТЫ
В СИСТЕМЕ ПРИВОДА
4.1. Упрощенная модель работы трения муфты
4.1 Л. Соединение муфтой свободно
вращающихся масс
4.1.2. Двухмаееовая система с двигателем
4.1.3. Соединение вращающихся масс при наличии момента сопротивления на
валу одной из них
4.1.4. Общий случай включения пусковой муфты
4.2. Реверсирование муфтой
4.3. Расчет работы трения муфт с учетом жесткости механической характеристики двигателя
4.4. К вопросу выбора двигателя и системы управления
для привода с пусковой муфтой
4.5. Выводы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРИВОДОВ ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ И ГИДРОУПРАВЛЯЕМЫМИ МУФТАМИ
5.1. Экспериментальная установка
5.2. Математическая модель гидроуправляемой
муфты
5.3. Сравнение динамических характеристик электро- " магнитных и гидроуправляемых муфт
5.4. Исследование энергетических потерь в
пусковой муфте

жении в дисках;
- отношение коэффициента трения покоя к коэффициенту трения скольжения;
' - постоянная времени.
Перечисленные параметры для муфт определяются по методике, изложенной в работе / 68/. С учетом ( 3.10)крутящий момент, развиваемый муфтой при включении, определяется зависимостью:
-М‘(. 2-ехр(-t/Te Ху О, Уу V ($у =0) (3-26)
[ м*(1~ехр(-ь/те))2, г,
где X;: » У;; и - утвераедения, истинность которых опре-
* л
деляется по ( 3.7 ... 3.9 ) , при этом определяется по ( 3.24).
При отключении муфты она развивает момент:
'-М*ехр(-?Л/Т;
М-(Ъ #
МШ)-- О, У у К (Бу =0) (з.2Я
М-ехр(-2і/Ту)
при этом истинность утверждения Т)г определяется по ( 3.25 ) ,
Остальные данные (моменты инерции, передаточные отношения) подготавливаются на основе расчетов по чертежам узла.
3.3. Процессы в механической части привода
при переключении пары муфт под нагрузкой.
Прежде чем провести анализ на основе данных, полученных расчетом на ЭВМ, рассмотрим в общем виде функционирование системы, схема которой показана на рис. 3.4.
Связь между моментами инерции ведущих масс У1 и У2 определяется передаточным отношением ГПі . Ведомые массы У3 и связаны передаточным отношением /7?^ , которое принимает различ-