Управление термодеформационным состоянием станка на основе автоматизации прогнозирования температурных перемещений исполнительных органов

• Автор: Марусич, Константин Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 242 с. : ил.

Содержание
Термины и сокращения
Введение
1 Обзор состояния тепловых явлений в станках
1.1 Актуальность тепловых явлений в станках
1.2 Переменные режимы работы станка
1.3 Сравнительные испытания станков на холостом ходу и под нагрузкой
1.4 Применение САЕ-систем для создания тепловых моделей в станках
1.5 Современные системы компенсации температурной погрешности в станках
1.6 Выводы и постановка задачи работы
2 Экспериментальные исследования термодеформационного состояния металлорежущего станка
2.1 Методика проведения экспериментов
2.2 Серия испытаний в условиях непрерывного режима работы
2.3 Серия испытаний в условиях нагревание-остывание
2.4 Серия испытаний в условиях переменных тепловых режимов
2.4.1 Серия хаотичных режимов работы
2.4.2 Серия повторно-кратковременных режимов работы
2.5 Экспериментальные зависимости температурных перемещений от температур в металлорежущих станках
3 Моделирование термодеформационного состояния станков
3.1 Математическое описание
3.2 Методика создания программного средства в среде САЕ-системы
3.3 Апробация разработанного программного средства
4 Метод прогнозирования тепловых характеристик станка
4.1 Базовые уравнения метода
4.2 Математическое описание прогнозируемых характеристик
4.3 Автоматизированное построение прогнозируемых тепловых характеристик
4.4 Реализация метода прогнозирования тепловых характеристик
5 Экспериментальная апробация метода прогнозирования
5.1 Прогнозирование температурных характеристик
5.1.1 Прогнозирование температурных характеристик для 1-го типа циклограмм
5.1.2 Прогнозирование температурных характеристик для П-го типа циклограмм
5.1.3 Прогнозирование температурных характеристик для Ш-го типа циклограмм
5.1.4 Прогнозирование температурных характеристик для IV-го типа циклограмм
5.2 Прогнозирование характеристик температурных перемещений
5.3 Средства управления исполнительными органами станка
по снижению его температурной погрешности
Основные выводы и результаты работы
Список использованных источников
Приложение
Термины и сокращения
1 Термодеформационная система станка описывается группами параметров: температурой, перемещениями и их производными. (Для формализации описания тепловых процессов в станках используется системное представление станка - термодеформационная система станка. Термодеформационная система включает упругую систему станка и дополнительные компоненты, формирующие ее тепловое и термодеформационное состояние.)
2 Температурная характеристика - временная зависимость температуры объекта, полученная при определенном тепловом режиме работы.
3 Характеристика температурных перемещений - временная зависимость температурных перемещений объекта, полученная при определенном тепловом режиме работы.
4 Тепловая характеристика - обобщенный термин, включающий две характеристики: температурную характеристику и характеристику температурных перемещений.
5 Температурная погрешность станка - перемещения исполнительных органов станка, обусловленные тепловыми процессами в несущей системе станка, и приводящие к формированию размерной погрешности обработки.
6 Термодеформационное состояние станка - деформированное состояние несущей системы станка, обусловленное ее тепловым состоянием.
ШУ - шпиндельный узел.
НСС - несущая система станка.
ТХ - температурные характеристики.
ХТП - характеристики температурных перемещений.

- теплопроводность через стыки в сопряженные детали и узлы;
- учет сложной конфигурации деталей шпиндельного узла;
- зависимость тепловыделения в опорах от типа установленных подшипников, вида смазочного материала, вязкости смазки, закона изменения во времени частоты вращения шпинделя и нагрузки.
Рисунок 1.10 - Несущая система токарного полуавтомата
В восьмидесятых годах была разработана программа расчетов методом конечных элементов температурных полей и температурных деформаций деталей и узлов станков под руководством А.П. Сегиды [117-119]. С помощью программы проводились расчеты стационарных и нестационарных температурных полей с большей точностью в связи с полным учетом формы деталей, условий теплообмена с окружающей средой, теплового потока, коэффициента теплоотдачи и температуры окружающей среды и их изменения во време-