Синтез гидромеханических позиционирующих устройств металлообрабатывающего оборудования

• Автор: Сидоренко, Валентин Сергеевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 423 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Обозначения характеристик, параметров объектов и процессов. ВВЕДЕНИЕ
1. Гидромеханические позиционирующие устройства металлообрабатывающего оборудования. Состояние вопроса. Цели и задачи исследования.
1.1 Области рационального применения гидромеханических устройств металлообрабатывающего оборудования.
1.1.1 Функциональные задачи, требования к механизмам позиционирования.
1.1.2 Особенности, сравнительная оценка приводов гидромеханических устройств.
1.1.3 Задачи поиска и реализации новых схемотехнических решений гидромеханических устройств позиционирования.
1.2 Исследование гидромеханических позиционирующих устройств.
1.3 Цели и задачи исследования.
2. Принципы построения и разработка схемотехнических решений гидромеханических позиционирующих устройств (ПГМУ) повышенного быстродействия и точности. Общая модель динамической системы.
2.1 Обоснование принципов построения, обобщение и описание модели функционирования ПГМУ.
2.2 Синтез управляющей части механизма позиционирования с гидравлическими линиями связи.
2.2.1 Многофункциональное управляющее устройство.
2.2.1.1 Разработка вращающегося распределителя, автономного задатчика перемещений.
2.2.1.2 Расходно-регулировочные характеристики проточной части вращающихся распределителей.
2.2.2 Идентификация гидромеханических процессов в контуре гидравлического управления ПГМУ.
2.3 Разработка схемотехнических решений гидромеханических устройств позиционирования с улучшенными динамическими и энергетическими характеристиками.
2.4 Выводы.

3. Анализ обобщенной математической модели. Иерархия моделей динамической системы ПГМУ.
3.1 Постановка задачи оптимального управления механизмами позиционирования .
3.2 Обобщенная математическая модель управляемой динамической системы гидромеханического позиционирующего устройства.
3.3 Обоснование и разработка методов решения задачи оптимального быстродействия ПГМУ.
3.4 Исследование поведения динамической системы гидромеханических позиционирующих устройств.
3.4.1 Исследование линейных моделей динамической системы ПГМУ.
3.4.1.1 Аналитическое решение задачи оптимального быстродействия на основании принципа максимума Понтрягина.
3.4.1.2 Проверка адекватности решения задачи оптимального быстродействия методом Нейштедта.
3.4.1.3 Приближенный метод решения задачи оптимального быстродействия ПГМУ.
3.4.1.4 Определение точности позиционирования.
3.4.2 Поведение нелинейной динамической системы ПГМУ.
3.4.2.1 Анализ полной модели управляемой динамической системы ПГМУ.
3.4.2.2 Программная реализация исследований полной модели ПГМУ.
3.4.2.3 Вычислительный эксперимент.
3.5 Анализ устойчивости движения ПГМУ.
3.6 Выводы.
4. Структурно -параметрическая оптимизация ПГМУ.
4.1 Многокритериальная задача синтеза оптимальных схемотехнических решений.
4.2 Выбор оптимальной структуры гидромеханического устройства позиционирования.
4.3 Параметрическая оптимизация конкурирующих структур ПГМУ.
4.4 Выводы.
5. Экспериментальные исследования ПГМУ с механогидравлическими связями.

5.1 Цели и задачи экспериментальных исследований.

5.2 Организация экспериментальных исследований.
5.2.1 Методика и программа исследования.
5.2.2 Специальное стендовое оборудование.
5.3 Исследование поведения гидромеханической системы различных структурных вариантов ПГМУ.
5.3.1 Обоснование исследуемых схемотехнических решений ПГМУ.
5.3.2 Исследование и сравнительный анализ конкурирующих вариантов ПГМУ.
5.4 Влияние структуры и параметров ПГМУ на качество позиционирования.
5.4.1 Исследование внутренних процессов программного гидропривода ПГМУ.
5.4.2 Исследование устойчивости рабочих процессов позиционных циклов.
5.4.3 Влияние основных параметров ПГМУ на качество позиционирования.
5.5 Выводы.
6. Совершенствование механизмов позиционирования металлообрабатывающего оборудования.
6.1 Широкодиапазонный гидравлический программный привод.
6.2 Механизм поворота и фиксации револьверной головки токарного полуавтомата 1740РФЗ.
6.3 Координатно-сверлильный станок с механизмами позиционирования заготовки и подачи инструмента.
6.4 Гидромеханическое устройство подачи входных и выходных валков пресса.
6.5 Механизм подачи ротационного гибочного комплекса.
6.6 Общая характеристика промышленной апробации результатов работы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Создание станочных систем базируется чаще всего на решении задач автоматизации первого уровня, то есть уровня локальных автоматических систем, которые наиболее просто и экономично реализуются позиционными системами программного управления [24,30,49,62].
Такие системы объединяют приводы, передаточные и преобразующие механизмы, систему управления и обеспечивают рабочие и установочные перемещения рабочих органов станков по заданной программе с необходимыми быстродействием и точностью. Учитывая, что в этих случаях важна не траектория движения, а факт достижения инструментом или заготовкой заданной координаты, нет необходимости применять следящие приводы. Задачу успешно решают программные приводы [50, 56, 86, 100]. Однако, при увеличении точности
позиционирования и необходимости удержать рабочий орган в заданной позиции после останова при внешних воздействиях, фиксировать или расфиксировать его в процессе обработки, известные программные приводы уступают высокоточным следящим приводам [5,24,41].
В этой связи актуальны вопросы совершенствования программных приводов, отвечающих указанным выше требованиям. Как известно, их стоимость в 3-5 раз меньше следящих в позиционных системах, которыми оснащено более 60% металлообрабатывающего оборудования [6,24,41,56,64].
Автоматизированные приводы с оптимальной управляемой динамической системой предполагают управление траекторией в процессе движения «на ходу». При этом важно корректно формировать моменты переключения управления, адаптировать их к внешним воздействиям. В этих условиях особое значение приобретает управляющая система привода, обеспечивающая формирование и передачу управляющих воздействий.
По типу системы управления позиционные гидромеханические системы разделяются на разомкнутые и замкнутые. Первые просты, экономичны используют гидродвигатели, обеспечивающие прямое и