Управление процессом токарной обработки материалов на основе мобильного вибрационного привода с сухим трением

• Автор: Чевычелов, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Анализ состояния вопроса управления процессом токарной обработки материалов на основе мобильного вибрационного привода с сухим трением

1.1 Вибрации в токарной обработке материалов.

1.2 Мобильные вибрационные системы.

1.3 Моделирование систем с сухим трением.

1.4 Уравнения скользящих движений в системах с сухим трением .

1.5 Бифуркации в системах с сухим трением

1.6 Основные результаты и выводы

2 Разработка математической модели мобильного вибрационного привода с регулированием силы сухого трения

2.1 Математическая модель мобильного вибрационного привода

2.2 Расчет границ скользящих режимов движения
2.3 Классификация периодических режимов мобильного вибрационного привода
2.4 Классификация бифуркаций.
2.5 Анализ устойчивости
2.6 Разработка алгоритма поиска периодических режимов и
построения бифуркационных границ
2.7 Основные результаты и выводы .
3 Разработка метода и алгоритма управления процессом токарной обработки материалов с применением мобильного вибрационного привода
3.1 Анализ динамики мобильного вибрационного привода с регулированием асимметрии характеристики сухого трения .
3.2 Анализ динамики мобильного вибрационного привода с
регулированием сухого трения за счет силы нормального давления опоры.
3.3 Метод и алгоритм управления процессом токарной обра
ботки материалов на основе мобильного вибрационного привода
3.4 Основные результаты и выводы .
4 Разработка структуры мобильного вибрационного устройства с сухим трением и экспериментальное определение его характеристик
4.1 Структура мобильного вибрационного устройства на основе дебалансного вибровозбудителя.
4.2 Анализ динамических режимов мобильного вибрационного
привода на основе дебалансного вибровозбудителя
4.3 Экспериментальное определение характеристик процесса
токарной обработки материалов на основе мобильного вибрационного устройства .
4.4 Основные результаты и выводы .
Заключение
Список использованных источников


Имеющиеся результаты касаются, главным образом, динамических особенностей мобильных устройств без учета сухого трения. Более того, до настоящего времени остается невыясненным, какие типы бифуркаций ответственны за возникновение колебательных процессов, обеспечивающих управляемые движения. Таким образом, в настоящее время имеет место противоречие, состоящее в том, что, с одной стороны, необходимо увеличить скорость резания с помощью мобильных вибрационных приводов с сухим трением, а с другой стороны — недостаточно изучены закономерности управляемых движений мобильных вибрационных систем, что сдерживает их применение в технологическом процессе токарной обработки материалов. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проект №1-а «Бифуркационный анализ кусочногладких динамических систем». Объект исследований. Мобильные вибрационные приводы для обработки материалов резанием на токарных станках. Предмет исследований. Бифуркации и закономерности управляемых движений мобильного вибрационного привода для технологического процесса токарной обработки материалов. Цель работы: увеличение скорости токарной обработки материалов и уменьшение мощности резания на основе применения мобильного вибрационного привода с сухим трением. Основная научная задача состоит в разработке метода управления движением резца, особенностью которого является применение мобильного вибрационного привода с сухим трением, обеспечивающего задание требуемого режима резания и исключение бифуркационных переходов. Анализ состояния вопроса управления процессом токарной обработки материалов на основе мобильного вибрационного привода. Разработка математической модели мобильного вибрационного привода с регулированием силы сухого трения. Определение областей пространства параметров, обеспечивающих заданный режим резания. Разработка структуры мобильного вибрационного устройства с сухим трением и экспериментальное определение его характеристик. Научная новизна работы. Математическая модель мобильного вибрационного привода в виде системы дифференциальных уравнений с разрывной правой частью, основанная на описании характеристики сухого трения в базисе разрывных функций, обеспечивающая общий подход к расчету динамических режимов и бифуркационных переходов для разных способов регулирования силы сухого трения. Аналитические соотношения и алгоритмы определения бифуркационных границ, базирующиеся на гибридном алгоритме поиска периодических режимов, основанном на сканировании фазовой плоскости, особенностью которых является учет нарушения условий существования периодических движений, позволяющие определять области параметров мобильного вибрационного привода, обеспечивающих заданный режим резания. Метод управления процессом токарной обработки материалов, состоящий в получении условий реализации скользящих режимов, определении областей требуемых режимов движения резца, обеспечивающий повышение скорости токарной обработки. Методы исследования. Разработанные математические модели, методы и алгоритмы численноаналитического анализа динамических режимов могут быть использованы для моделирования и проектирования широкого класса систем со скользящими режимами движения, в частности — устройств вибрационной механики, прецизионных дозаторов жидких сред, релейных и импульсных систем автоматического управления. Полученные аналитические зависимости пригодны для инженерных расчетов при проектировании мобильных вибрационных приводов для токарных станков с числовым программным управлением. Разработанные структура мобильного вибрационного устройства с сухим трением, метод и алгоритм управления процессом токарной обработки материалов позволяют повысить скорость токарной обработки и уменьшить мощность резания. Реализация и внедрение. Результаты диссертационного исследования внедрены в ОАО «Прибор» (г. Курск) и используются в учебном процессе Курского государственного технического университета в рамках дисциплин «Математические модели процессов и систем» и «Основы теории управления», что подтверждается соответствующими актами.