Структурно-параметрический синтез электропривода с нелинейностью типа "люфт" в кинематической цепи

• Автор: Саранцев, Станислав Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Анализ точностных характеристик электропривода координатнорасточного станка

1.1 Общие сведения о назначении, конструкции и принципе действия координатно-расточного станка модели 2440СФ

1.2. Анализ возмущений, приложенных к подвижным органам станка

1.3. Анализ технических решений, повышающих показатели точности координатно-расточных станков

1.4. Постановка задачи исследования

2. Анализ структур систем электроприводов, содержащих нелинейность типа «люфт»

2.1. Аппаратные и программные способы компенсации нелинейности типа «люфт» в кинематической цепи электроприводов

2.2. Разработка устройства автоматического измерения люфта

2.3. Применение метода гармонической линеаризации к определению динамических показателей качества электропривода с нелинейностью типа «люфт» в кинематической цепи
2.4. Оценка области частот управляющих воздействий электропривода координатно-расточного станка с нелинейностью типа «люфт» в кинематической цепи
Выводы по главе
3. Структурный синтез электропривода с эквивалентным линейным звеном, аппроксимирующим нелинейность типа «люфт» в кинематической цепи
3.1. Аппроксимация нелинейности типа «люфт» эквивалентным линейным звеном в частотном спектре управляющих воздействий
3.2. Оценка точности аппроксимации нелинейности типа «люфт» эквивалентным линейным звеном

3.3. Синтез структурной схемы электропривода с линейным звеном, эквивалентным нелинейности типа «люфт» в кинематической цепи
Выводы по главе
4. Синтез корректирующего звена, компенсирующего нелинейность типа «люфт» в кинематической цепи электропривода
4.1. Включение корректирующего звена в структуру электропривода
4.2. Математическое представление корректирующего сигнала при воспроизведении гармонического сигнала задания
4.3. Методика формирования сигнала коррекции нелинейности типа «люфт» при воспроизведении гармонического сигнала, удовлетворяющего условию (Азд >10с)
Выводы по главе
5. Экспериментальное исследование динамических показателей качества электропривода с нелинейностью типа «люфт» в кинематической цепи
5.1. Конструкция экспериментального стенда
5.2. Электропривод экспериментального стенда
5.3. Измерительно-регистрирующий комплекс экспериментального стенда
5.4. Результаты исследований электропривода, содержащего нелинейность типа «люфт» в кинематической цепи, на экспериментальном стенде
5.5 Техническая реализация задачи структурно-параметрического синтеза электропривода с нелинейностью типа «люфт» в кинематической цепи
5.6. Результаты исследований по повышению точности и производительности отработки круговой траектории на координатно-расточном станке модели 2440СФ
Выводы по главе
Заключение
Библиографический список Приложение

Введение
Машиностроение как системообразующая отрасль отечественной экономики, определяющая уровень производственного и кадрового потенциала страны, обороноспособности государства, а также устойчивого функционирования всех отраслей промышленности, является основой подъёма экономики России и придания ей инновационного характера.
Станкостроение России в настоящее время существенно отстает от ведущих мировых производителей металлорежущих станков (Китай, Япония, Германия, Италия, Южная Корея и др.) [6, 9]. Объем российского производства металлорежущих станков в 2011 г. составил (по данным Росстат) всего 164 млн. долл. Для сравнения, объем производства металлорежущих станков в Китае в 2011 г. составил (по данным Gardner Inc.) 27,7 млрд. долл., в Японии - 18,4 млрд. долл., в Германии - 13,5 млрд. долл., в Италии - 6,2 млрд. долл., в Южной Корее - 5,6 млрд. долл [13].
Российский рынок металлорежущих станков в настоящее время формируется преимущественно в результате импорта (импортная зависимость более 94%) [7, 10, 12]. Конкурентоспособную продукцию станкостроители выпускают только в небольших объемах. Основной доход предприятий обеспечивают ремонт и модернизация старого оборудования (в среднем 80%), доля собственных новинок несоизмеримо мала[4]. Развитие отечественного станкостроения - задача, важность которой для обеспечения технологической безопасности и ускорения темпов экономического развития страны несомненна [8,11].
Руководством Российской Федерации поставлены четкие стратегические задачи перехода от сырьевой экономики к инновационной, её модернизации и технологическому развитию. На основе федеральной целевой программы "Национальная технологическая база" на 2007 - 2016 годы принята подпрограмма "Развитие отечественного станкостроения и инструментальной промышленности"

техническом мануале к системе УЧПУ TNC 320 (HEIDENHAIN) [58]. Для создания корректирующего воздействия в память УЧПУ станка (TNC 320, NC Software 340 55х-04) записывается величина люфта, которая измеряется при юстировке станка (для системы без обратной связи по положению, показанной на рисунке 2.3, величина люфта берется как разница между заданным и пройденным расстоянием подвижного органа станка).
Для осуществления коррекции, в память УЧПУ необходимо записать время, за которое система должна будет компенсировать люфт. Допустим, что величина люфта равна 0,03 мм, а время, за которое люфт должен быть пройден - 15 мс. Тогда при каждой смене направления движения подвижного органа в течение 15 мс электропривод будет поддерживать скорость его подачи 120 мм/мин.
Рисунок 2.3. Функциональная схема электропривода подачи
Данный способ эффективен с точки зрения достигаемой точности системы. Однако для его реализации необходимо на малой скорости выбирать зону люфта, что негативно влияет на качество обработки поверхности детали, поскольку для обеспечения высокого качества необходимо обеспечивать постоянную скорость резки. Особенно ярко это проявляется при выполнении движений сложной геометрической формы во время получистового и чистового фрезерования.