автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Разработка и исследование станочного узла подачи на активных магнитных опорах

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ • КОМИТЕТ РФ ПО ДЕЛАМ НАУКИ И ВНСШЕЯ ШКОЛЫ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЭЧАМЕНИ СТШОИНСТРУМЕНГАЬШ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

АХМЕДХОДЗКАЕВ РУСТАМ МУБОРАКХОДЖАЕВИЧ

УДК 621. 9.06-219.2( 043.3)

' РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СТАНОЧНОГО УЗЛА ПОДАЧИ НА АКТИВНЫХ МАГНИТНЫХ ОПОРАХ

Специальность 05. 03.01.-процессы механической

и физико-химической обработки,станки и инструмент

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 19£2

Работа выполнена в Московском Ордена Трудового Красного Знамени станкоинструменгальном институте.

Научный руководитель: Официальные оппонектьс

- доктор технических наук профессор ЮТ К Э.

- доктор технических наук профессор БЕЛЯЕВ а Г.

- кандидат технических наук КИРИЛЛОВ В. К

Еедуеее предприятие - ШКБ АЛ и СО

.щита состоится " /Г „часов

га заседании специализированного совета К иоЗ. 42.05 в 1!ос-к^ском ордена Трудового Красного Знамени станкоинструмен-тальном институте по адресу: 1014,72, ГСП. Ыосква, Вздковский переулок, д. 3-й, телефон: 289-43-16.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Шскоаако-го сгаккоикструментального института.

Автореферат разослан"

/л

1952 .

Учена! секретарь специализированного совета к. т. н. , доцент

Поляков В, П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность работы. Особеностью развития современного станкостроения является повыжние производительности, точности, надёжности и долговечности станков и координатных машин, • что обусловлено значительным повышением требований к качеству выпускаемой продукции.

Для обеспечения высоких показателей качества, современные мэталлорежувде станки и координатные маштаы веб чаце оснащаются системами автоматического регулирования точности обработка и измерений, дискретными система«! программного управления,- которые осуществляют автоматическую подналадку положения рабочих органов и детали. Кроме того, проблема повышения производительности потребовало создание новых конструкций различных узлов и механизмов станков и координатных машин обеспечивающих исключительно высокие скорости двияения, обеспечивая одновременно высокую равномерность движения и точность установочных перенесений.

Равномерность движения и точность установочных перемещений зависит главным образом от динамических свойств упругой системы привода и характера трения в направляющих.'

При использовании традиционных направляющ« скольжения, качения, в ряде случаев не обеспечивает точности (равномерности) перемещений подвижных узлов. Причиной этого является непостоянство силы кинетического трения в области малых .скоростей и изменения силы статического трения в зависимости от продолжительности неподвимюго контакта, что приводит к появлению скачков при установки узла. Поэтому, одним из основных припятствий на пути повышения скорости движения, точности изготовления и измерения является наличие трения в направляющих.

В связи с этим в настоящее время станкостроителей и приборостроителей привлекла идея использования в направляющих подвижных узлов активного магнитного подвеса, достоинство которого- позволят повысить точность, равномерность движения и долговечность станочных узлов и координатных машин. Это и определяет актуальность работы.

Цель работ . Улучшение показателей качества станочных узяо® на осю»е исследования и обоснования использования активных магнитных «ф О&Щ в углах координатных перемещений.

tteTO№i «сс^эжшииа. Езбота представляет собой теоретическое и экспериментальное исследование и расчеты на ЭВМ.

Теоретические исследования основаны на использовании сб-.шх яг шгний теорий колебания, электротехники., электронеха-е:веских аппаратов, динамики станков, численных методов pess-^ н„4 систем алгебраических и дифференциальных уравнений.

Экспе риме нтальное исследование проводилось на специально разработанном и изготовленном стенде (макете) узла подаш tía направляющих с AMO.

Научная новизна. Основными научными результатми являются:

- взаимосвязь динамических процессов а алгоритма проектирования станочных узлов подачи на АШ;

- зависимость силовых характеристик AMO от управляющих па. раметров системы регулирования, установленая на основе построения алгоритма управления AMO, обеспечивающий требуешй задал двиквния стола; -

- зависимости,, оптимизирующие параметры АШ по критерию минимального веса опоры, обеспечивающая необходимую нагрузочную способность и определяющие механизм образования тягового усилия электромагнитной винтовой передачи (ЭМВП);

Практическая ценность работы.

- установив пая взаимосвязь динамических процессов-а алгоритме проектирования станочных узлов подачи на АМО и зависимости силовых характеристик АГО от управляющих параметров системы регулирования, позволяют на ранних стадиях проектирования оценить необходимые статические и динамические характеристики упругой системы станка з целом;

- разработаны рекомендации по выбору предлокэнных. вариантов шгетр'укцнй А1'0 длл <£гаяочных узлов координатных перенесений;

- Устаноглэникз зависимости, оптюизкрувдие параметры Ж) по криторио тпюа^пото веса опера, обеспечивающая необхеди-г.уп нагрузочную "способность и окредэдяидиз кс.чапнзм образования тягового усилю сыиктрогагтякой шгатовой'передачи, кото-Р'-'з йсполгсоязаи в растяп* столиках, рсолпгозмяи в вяло • ЙРЗГТ>Г".Г{ !П 'ЭР!! ткпа 1ВЧ ГС;

-- ()яр;д?д»ни спсссб'л управлзпкя селгавсй гесткоати и ПЗир&Г'тя АМО. производить здэптацга к внеюпш

узловиги! пг.:."'сса с

Геоультатн рг.5о?и, получешшэ в "оде юоротичос:глх и гиепериментпдышх псс-юдованяй, •' пере дани в 1 "КБ АЛ и СО для дмыЪйгего использования при проектировони:: н исслодоглшгл лродлокэнш« кояструкдай однокоординатиого стола на Д],:о вадтривжгфовальиого станка дет обработке колец иодгдшников кач&ння и трежоордшгагкого станка ююгоцелэвого назначения.

Апрсб'ЦЕп озбот Основные положения работы докладывались на заседаниях кафедри " Конструирование станков и ста-ночньос комплексов" (1990 г. и 1991 г.), на ПТС »йсстанкина.

(12.07.89г.), направлялись на конкурс "Технология и машины будущего" в ГШ СССР (1989 г.), и на заседании технического Совета КС КБ АЛ и СС (1950 г.).

Результаты работы полиостью доложены и обсуждены на заседании кафедры КС и СК Ыоестангаша (1992 г.).

По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы.

Структур;! а обгак габоты. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, о'бших выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 102 страницах машкписного текста, содержит '26 рисунков, 18 таблиц, список литературы из 64 наименований.

СОЛШШМЕ РАБОТЫ.

В шрвоЯ гда&э диссертации на основе стравнктельного а: алкза различных типов направляющих станков и координатных изшн обоснованы преимущества и перспективность применения активного магнитного подвеса в станочных узлах подачи. Выделены основные требования, предъявляемые к высокоточный узлам подачи на AMO.

На основе обзора литературы приведён анализ теоретических и экспериментальных исследований устройств поступательного движения, использующие принцип магнитного подвеса. Это прежде всего высокоскоростные, наземные транспортные системы 1 на "ыаЪштной подушки", магнитная разгрузка традиционных направляющих, бесконтактные транспортные системы в автоматизированной .производстве для перемещения обрабатываемого изделия от станка к станку, высокоточные системы, обеспечивавшие горизонтальное прямолинейное движение исполнительного органа с минимальной погрешность» относительно эталонных (идеальных) направляющих. Рекомендована конструкция бесконтактного защитного, магнитохидкостиого уплотнения.

Рассмотрены и описаны принцип действия, конструкции и основные технические характеристики АШ. Проведен сравнительный анализ конструкция, обзор результатов исследований, конструкций и описан принцип работы бесконтактных электромагнитных винтовых передач, с целью возможности их применения в качестве тягового устройства, для осуществления точных линейных перемещений.

Отмечено, что основными достоинствами активных магнитных опор используемых в разработаном узле подачи, является отсутствие механического контакта между неподвижными направляющими и подвижным узлом, а следовательно отсутствие износа деталей и практически неограниченный ресурс его работа Кроме этого отсутствие трения исключает скачкообразное движение и необходимость в смавке, а также позволяет значительно снизить мощность привода и предельно повысить скорость перемещения. Возможность эксплуатации в вакууме, при высоких и низких температурах, в радиоактивной атмосфере и других специфических

/

средах, расширяет область применения таких узлов. Наличее электронного блока управления позволяет изменять силовые параметры опор и осуществлять микроперемэщения в пределах , воздушного зазора.

Установлено, что большенство работ исследователей и конструкторов направлены на создание узлов с быстровращаадим-ся ротором на АШ. Шесте с тем большой интерес предстовляет применение АШ в качестве опор узлов координатных перемещений в станках и координатно-измерительных машшах.

Поэтому следующие параграфы и разделы диссертации посвящены решению конкретной технической задачи с использованием АШ, а именно исследованию станочного узла подачи на активных магнитных опорах.

tax о ля ко й'лЯ0>гш;эг0 били сйор^.глроваш основные еада-т/ работы.

1. Предлогдаъ конструктивное росение стенда подвеса стола па направлясдос с АМО на основе пятиканальной системы управления ,и построить динамическую модель узла подачи для исследования н опксажя дикамии подобных конструкций.

2. Установить зависимость силовых характеристик Alio от управляющие параметров системы регулирования;

3. Провести обобщенный анализ закона движения электромагнитной винтовой передачи в динамическом режиме.

4. Предложить варианты конструкций АШ для узлов координатных перемещений.

. ? Предложить метод оптимизации геометрических размеров / >Ю по критерию минимума объёма опоры, обеспечивающие задан-и.'то нагрузочную способность.

6. Предлагать метод расчета геометрических и электрических. парамзтров ЭМВП. а таете вывести расчетные зависимости механизма появления тяговой силы.

7. Провести экперишятаяьныз ксехедования статических и динамических характеристик стенда узла подачи на АШ при изменения параметров СУ с целью определен® способов управления силовьст характеристиками ,АШ.

8. Определить целесообразные области технического примз-кения узлов координатных перемещений на АШ и разработать конструкций одноко.ординатного стола кь АЬЮ внутрийлифовашю-го станка для обработке колец подгзшников качения.

Бо t.-rcraf. raasa проведено теоретическое исследование динамики стола на ALSO. Рассмотрен .алгоритм проектирования станочных узлов на АШ.

с сего;:? :::: пзгс p^w??. ' В К'.-ргом рча ое«сг;^квг-.лллого л !rvrc:m ого сбгора пгйллоч1!!п iv}ji'.r.r>,:ryi '-..-к; ¡!0;Ч""л виц>ая.'-.»г с АУО, i'-io/oro p/o. i,

у:(aCcc»i/r::o ста- ;r г:п,7иил гто.тсос' которого, ¿1:-

r.o. с по'юсъп двух Л"0 радиального r.raa и од» to а Л! 10 осе со-

h ■ -

го ?i:n% Iря ?.те;сгрог:тн:г>-нп; ¡гопту^а (i-3, G~7, 8-1С) у;:/¡'.'-•csr:-.;: стсл в г'орт^иг-.льлсй плгзкести по с::;: ?. :: кон- -тург (2-4, б-Ö ). в гсрпзоиталулой плос/оетл по оо:: 1'. Тогл:;« сбсз:о», длл поллого подноса стола ot:»c:i?«üho исправляет1.::: необходимо как мшиггум пг.ть несавшп'э уяракяяег.<х олектро- • '^гаптпих • контуроа, кзгдкй из потерь::: ссетслг дву:: одект-ро!.агнитоп к одного кааада рвг/лкров&пил элзэтро:пгой систем уПрапленил (СУ).

Рагпредгдсшк ;.:асс стола с Al.'O и гзоткоетей упругих связей в опорах симметрично относительно оси У. Креме того, об-снй процесс колебаний в вертикальной плоскости состоит из независимо протекахетх друг от друга колебаний в' плоскости Z0" и в плоскости ZOY. В результате расчётная схема узла подачи сведена к, динамической подели по1сазанноЯ на рис. 2, где röстгсость с/2 и коэФ?ищ:янг сопротивления Д/2 в двул AHO радиального типа a cs и в' А1.Г0 осевого типа.

Колебания систегш моя» спиоать двумя дкффзренци&льньпга

у

уравнениями Лагранп.

Г /

гз0i( -V !:з) ¿С К с,г+с </:()21/ -ft3 1г)<Ь*(с(2 h ba)<*x-P(t);

J «ХМ-,*/ij <ci2l-i h)^ K^h ~t(s h) & * Ш

+CSo-L^t;,

где: й - масса стола и опор; обобс&шшо координаты;

- о

рис. 1

^^^Оуж"^ V4\4\4 W\U ч WW WW- WW v\\ w

rtvçv

рис. 2

- s -

рх- радиус инерции стола относительно оси X; Р(Ь)~ внешнее воздействие; И О - момент от внешней нагрузки. Система уравнений (1) описывает чисто механические процессы, происходящие в узле подачи. Учитывая, что жёсткость

и демпфирование в АШ обеспечивается управляемой электромагнитной силой,4 рассмотрено движение тела в активном магнитном подвесе в виде двух одинаковых электромагнитов, которые удерживаются с зазором относительно неподвижной, ферромагнитной направляйся, рис. 3, для-описания электромагнитны.» н злеют-'

рис. 3

роиеханических процессов в AMO.

Систему уравнений, описываигж колебания опоры под дейс-' твием силы Fa - возвращающей силы и Р( t) ~ силы внешнего воздействия, можно представить з виде:

2 *1

п-г - Fa-Pf t >;

ut"

Ut-

il

(Я-гУ c<w2.

Apí-t , t ñf/í't

Аь1г

(8,+z? (&a+z)

(• Я i,

+ » b¡

(2)

где: г - управляемая координата; номинальный воздушный зазор; а - приведённая масса опоры; Р(С) - обобщенная внешняя нагрузка й равна 14 С)~-!ск -сг*Рс , где к, с - коэффишь

Г

- is..'

енти вязкого трения и упругости; Рс - постоянная составляющая; R - активное сопротивление обмоток; 1Л управлявшие напряжения. иа обмотках: i,.- токи в обмотках электромагнитах (штрихами•обозначена производные токов по времени;; Гу ворв-раиакиш электромагнитная сила;

Решение системы уравнений (2) сводится к отысканию оптимальных управляших напряжений И^ и i/g на обмотках электромагнитах, которые посредством управляющей электромагнитной силой сообашш , бы телу требуемый ьакон движения. Для- этого установим алгоритм формирования программных токов it ~t* и

-¡2, которые удовлетворяют второму уравнению системы (2). Один v таких алгоритмоз с наименьшм расходом энергии на управление, имеет вид:

2FS если, 1>>0;

■ if "О, 2FB/Ap, если, F3 <0; (3)

¿¡-О. если, Уэ-0;

Для реализации предписанных программой (3) значений токов ввоеится следящая система. Управляемой величиной в системе является токи tt и tu, задавшим воздействием - програшые токи i", и , управляющим воздействием - напряжения £/, и на выхода усилителей мощности. Объекты управления описываются двумя последними уревлениями (2). Если в этих уравнениях заменять "j на I* и i, на iP то получим требуемый закон управления Щ (t) и U,(е) о управлением по ошибке слежения ij-ix.

V," Цг)Ли *t>] ^(R^CSo-zf-z)^ ; (4;

ТР.нки образом, система ураытт i ЙЬ описывает поведение стола в одн^координ&тном шаивнсм маг «шном• йодйоео. Коли ,ча-

дать необходимей жесткость и демпфирование ЛМО для стола в зависимости от ткла и величины внешнего поадейсткия и рсчтая систему (.2), то по уравнениям (4) получим упраыы«вд<; тшря-яйиия, обеспечивают*? требуемый закон движыия стола на ЛЬЮ.

Рассмотренный метод построения алгоритма управления опорой мояйт уакя» служить тесритическим обоснованием анаяогич-нмх алгоритмов о переключением электромагнитов, используемых ь ирятиса создания активных магнитных подвесов.

£•( втором разделе проведан обобщенный анализ затока дви-ХМШ &$««ромзгкитноа винтовой передачи а динамическом ре«и-

лз1№ и определен «акон дзияэлия электромагнитной гайки со столом'относительно винта. Для зтого была выполнена расчетная схема перед&чи, рис.' 4, где: электроюг-нсгние силы м>.-хцу ышом и гайкой аакеисюгся неди-КеЯной яру.тлнок дьу.сс^о-. . - . ^«еги дейстьил. При этом,

в кяжзкп мсн-н1т првмям стод и&хофгся -пол я*1йсг2й«м 0.|"-:-ь,упл1х сил: 1Т~ тяговое усилив передачи < даилувмн сила); J - сила инерции отола «я: у ■• зноишя нагрузка икшркшр сила реаакия еди др.); ¡Ь>- сила трггнии » напрайлягошх;

X

Тяговое усилие переда'»! Гг двамтой Функцией смевшая к стола относительно винта т. е -Г (г.). Сила трения сп> в иаправ-ляших практически отсутствует из-за пришивши ДШ т.е. О Внешняя нагрузка <? может задаватся постоянной или изменишься величиной в функции времени или пут Тогда уравнений двиштя

рис. 4,.

стола для одной координаты примет вид:

X - + х X - ЛБ + -X

-ах Щ(х) + 0 + Гп>

где: я-. масса стода; t - время; X - мгновенное значение текущей координаты стола; п - угловая скорость вращения винта; я - таг винта; х - смещение стода /мгновенное значение/. Таким образом, закон дзи; «ния стола имеет вид

Для анализа динамических характеристик электромагнитной виксоаой передачи необходимо прежде всего лианеризоаать нелинейную характеристику тягового усилия Рт(х). При этом зная характер колебаний стола и используя (5),'найдём значение положения и абсолкнной скорости стола. Таким образом выражение кЪ), характеризует закон движения электромагнитной гайки со .столом относительно впита ЗМВП.

В третьей глава приводятся методы расчёта АШ„ и йМИ! для станочных узлов координатных перемещений, обеспечивающие наи-0олм1!и-с силовые характеристики.

Ш ос;.:ве проведенного в главе I анализа конструкций узлов поступательного движения, использующие принцип магнитного подвеса", рекомендовано варианты конструкций АШ дли станочных углов координатных перемещений критериями выбора которых, является целевое назначение проектируемого узла, выораниая конструктивнее схема, величина и направление действия внесшего рабочего усилия к др.

* Разработанный метод расчета ДИ> на примере четыре'*полюс-И'УА опоры радиального типа с магнитосвязанными полюсами,

с

о

воляет определить оптимальные геометрические размеры лыо по критерию минимума объема опори, '¡то очень валмо в ivx случаях когда AMO установлены на: подчилной части узла и до.даы иметь минимальный вес, обеспечиь-щ при этом вадакную нагрузочную способность.

Еыразив параметры магнитной цепи опоры через геометрические размеры, внвечеко вюахешк», которое является главным расчётным соотношением ширины пол,оса к его высоте Ь.

ь 8„8t/¿i0 +клгуО. х:-. » 8„l.ú5h/j¿7y,t

" О. Sh к;.! * 3. СЗ В/у.в)4г ' ;

где: Вт- магнитная индукция в зазоре; Ад- коэффициент заполнения окна;' Jb- допускаемая плотность тока; j}a,j.tt - магнитная проницаемость воздуха и стали; величина воздушного зазора.

Внрзагапе (7) позволяет при выбранных значения:: Вт . k¡ , ■h ' .Рг * получть зависимость bn(W, а затем по выбранным значениям о7 и h найти остальные .поперечные размеры опоры.

• Оптимизация параметров AMO проводится по графическим зависимостям или табличным результатам расчета по преддо.чонноЛ программе на ЭВМ, позволите«« определить и другие геометрические параметре« опоры близки" к оптимальным радтр&к которые, например необходимо изменить по ксструктивнш соображениям. Кроме того установлено, что предлегаемал модель puiwta четырехполюской amo моййг быть использована для расчета оптимальных размеров других рекомендуемых К0нстр"ктивт;.ч .вариантов электромагнитов AMO для узлов координатных нор^мешоиий.

i^ i а и pri.t'^ n^ui ^aMwíi na J . 'i-.*

IEM PC.

Предложен метод расчета ЗМВП, заклшаиоШся в том, чп» • заданому • тяговому усилию расчитивамгся геометрические и

\

эл'чггричесьиэ пг.'рамлтры парадами. Дяя этого рассмотрен мехи-

ии;н: ишям «¡порой силы, рис. Б.. Установлено, что значение

- мгозого уешиш передачи а»~

''//,- г Р

/ I,МША / !

ш'.сиг от в0личииц относя г-чяз'-

ного омицршк-1зитков винты гН гайки, При этом происходит к измсноний магнитной проводимости воудуииого зазора, еная'

магнитную проводимое»/» и об

\

кйкноино при смоаапии гш?лн, а наш шпер-нитки 1и. прихо-дяцисся на воздушный зазор,; можно определить тнгоное уси-

лий передами:

Г,-

0. Ы ■(!»)■ к ёв

Н;

(8)

уёв+х"

Изменяя 'принятые- параметр» пеиедачи, • можно найти зкачения .¡.-и котором получи* М'!к»кк.-Ш1ьну1й тигоьую способность Ь.'/йИ . :

Пт-чьтога^л-й мьтод расчета 3№Л реализована* в виде ирог-р,и > К.-.'' г* (5 ОиЗ ¡1« языке В/о10.

У. .^''-^УЙ с ЦУЛЬЙ ировмркй ройотоумеообности, т^л^км (даотруктнпныг V: «кемШг. шл»?

С!» .УОН.ЧЧ. 1ч-/»«1<.'н,Гд"чО тн!М ;а«ИЯЯ,

«¡..•гм. •«п'лп.Ч'й коноти/.'цй» уа,»а пьд&чн на й АШ,

ииэодегко экон^римонтллышо исолодэвшии» на специальна разработанной юлы* (шз«) уяла подачи. ОоновиоЯ частью программы шютанкй уили подачи предусматривалось исследование возмолпогг,! управлении ста-:ическиим и дииамйческини харакге-

ристиками ¿.W) при различных параметрах СУ, а так ко исследования харартериотм;'. электромагнитной винтовой передачи выбранной р. качестве ?чгсвого ычханизма.

Испиташ'и проводились на Московском заводе автоматических линий в условиях орыгпо-окоперимчнтального участка МСКБ КосЗЛЛ. Система управления AMO исследуемого узла подачи выполнена по принципиальной схеме, разработанной Псковским филиалом Ленинградского политехнического института. ( . Конструктивная схема узла r-одачч приведена на рис. 6, Í где: 1 - стол; Й - активная нп; --•-'•мая опора радиального типа; ■ ' 3 - круглая направляющая; А ~ электромагниты радиального ти, па; Б - иняуктивйке датчики радиаллаого типа; 5 - дмо осезого типа; 7 - дисковыэ электромагниты; 8 - плоская надразлйвдчя; ! О - индуктивный датчик . переметений; 10 - элегаромагниткая гайка (ЖГ); 11 - кольцевая обмотка ЗМГ; 12 - пинт; 13 - двигатель.

Для исследования возможности управления статическими и динамическими характеристиками AU0, "Л сонооаиий проданного описания и анализа функциональной ахет ОУ, опр-дал;шм спссо-бы управления силозши хараетерйп'пш-мн л НО;

1. Регулирвание чувотреитолмюети дотчкгл помданм за счет изменения коэффишойто усиления индуктивного преобразователя.

2. Изменения паргомтров дорреютруюэдго звена (Ш1Л-Регулятора),

3. изнюнешде mnvnvAU продвяритького нятягд ,в р^ютгш склони? üwiírpímnutTon,' '

И'?М;?Р'Ч!К0 CTfifMWOKH* ОД/ДО ДОЮГИК л ОГфО-

Л<шн«и шГ'УЖтой спесо^иот ч ст^тсжй четкости АЮ узлп потчп При рйШЧИМХ ПаряМ'-TP'.lX СУ.

A-A

рис. 6

В результате измерений статических характеристик, двухко-ординатной AMO радиального типа статическая Четкость составила С -1.2 Н/ики и несущая способность F -30 Н.

t Статические характеристики однокоординатной AMO осевого типа опрделялись для следует« двух случаях изменения параметров СУ: '

- изменение козффициета усиления корректирующего звена, рис. 7;

- изменение величины предварительного натяга в обмотках

¡ ' силовых электромагнитов, оис. 8;

f

I В результате проведённых исследований ЭМВП было показа. но, что: ЭМВП является работоспособной в заданном диапазоне осевых нагрузок; передача обеспечивает полное отсутствие кон-I такта винтовых поверхностей винта и гайки, и как следствие, практически полное отсутствие трения; SMBII может совмещать свои действия с функцией предохранительного механизма и муфты сцепления; для устранения зф{екта " электромагнитный люфт" необходимо создать предварительный натяг а полюсах гайки; регулирование тягового усилия передачи осуществляется путем изменения тока в обмотке гайки; изготовление электромагнитной передачи не требует слолиой технологии и дкф/.цитрых материалов; передача не чувствительна к эксцентриситету, вызываемого сборкой или возникающего при работе передачи; нагрузочная способность электромагнитной передачи зависит от параметров резьбовых поверхностей и величин» ноздушиого зазора.

По результатам исследований динамических характеристик AJ.SO построены амплитудио-частотные характеристики, ашрокси-• !,дарованные методом эксперементального модального анализа, используя программу L'GOA'!. Построены графики динамической йзсткости для ipix случаях изменения параметров СУ:

рис. 7

- изменение коэффициента усиления корректирующего звена;

- изменение параметра интегрирующей части корректирующего звена;

- изменение величины предварительного натяга в обмотках силовых электромагнитов;

Исследования статических и динамических характеристик узла подачи на АЮ показали, что их можно изменять в зависимости от внешних Факторов изменением параметров СУ и мозкет быть соизмерима с характеристиками традиционных опор. Кроме того, подтверждено предположение, что жёсткость А1Ю согласуется (приспосабливается) в каждом конкретном случае к имеющимися внесшим условиям работа i

Определены целесообразные области технического примене-узлов координатных перемещений на AMO:

1. Отсутствие механического контакта мевду подвижным узлом и неподвижной направлявшей, отсутствие износа и смазки деталей, возможность работы в вакууме и практически неограниченный ресурс его работы, позволят решить проблемы при создании новых конструкций высокоточных узлов и механизмов координатных перемещений металлорежущих станков, координатно-измерительных машин, в высокочистых производствах фармоцептиче-ской и радиоэлектрнной прошшленостях.

2. Наличие системы управления АШ позволяет расширить технологические возможности за счет:

- возможности получения управляемых осци-лирувдих движений mjiií ыикроперематений узла;

- возможности создания высокоточной системы прямолинейного движения, обеспечивающая коррекцию погрешности направляющ»« и других внешних факторов;

- регулирования жесткости и демпфирования в АШ, позво-

лякдаее осуществлять постоянную автоматическую адаптацию к меняющимуся характеру внешних воздействий при обработки деталей точной механики, материалов опто-электронной прсмышленос-ти (шлифование кварцевых пластин), лазерной обработки.

ОЕДЯЕ ВЫВОДЫ

1. lía основе стравнительного анализа различных типе» направляющих станков и координатные малин и в результате проведенного обзора литератур", рассмотрения и описания принципа действия, конструкций и cckocjíü'X технических характеристик AMO, разработана конструктивная схема магнитного подвеса стола станочного узла для исследования и обоснованы преимущества и перспективность применения активного магнитного подвеса в узлах косрдинатнмх перенесений и подачи.

2. Проведенный обзор и анализ результатов исследований, ' конструкция и принципов работы'бесконтактных электромагнитных винтовых передач, позволил выбрать полкеную конструкцию предан», обеспечивающая наибольшие силовые характеристики. '

3. Предложенный метод построения алгоритма управления магнитны).) подвесом, на примере однокоордикатной А1Ю, в основу которого положено определение оптимальных программных токоз И управляет« напряжений, позволяет установить зависимость силовых характеристик АШ от управляющих параметров системы регулирования, обеспечивающие требуемый закон движения стола. .

4. Проведенный обоопюняый анализ движения электромагнитной винтовой передачи в динамическом режима позволил вывести выражение, характеризующее закон дригения электромагнитной гайки со столом относительно винта.

5. 11а основании проведенного анализа- конструкций уолсв

поступательного движения, использушие принцип магнитного подвеса, разработаны рекомендуемые варианты конструкция AlíO для узлов подачи и координатных перемещений.

6.''Установлено, что разработанный метод расчёта AMO, на примере четырехполюской опоры, позволяет определить оптимальные геометрические размеры АШ ко критерию шнимума веса опоры, обеспечивающие заданную нагрузочную способность, исходя из полученной зависимости ширины полю к его высоте..

?. lia основании предложиного метода pac¡4íía ЭЛВП, позволяющего по вадано«у «тяговому усилию psounmsütb геокегркчес-кке н электрические параметры «ередачл, уотсийвлйи раочотйьм: аависимоотяии механизм образования тягового youfúiíí BUÜ1L

8. На основании проведенного анализа принципа действия фушадоиальной схе*а СУ AMO определены способи управления к-личиной силовых характеристик АЫО.

9. Исследования статических и дшодичоскях caparro риски узла подачи .на ШО показал;:, что их мошэ изклшть и ешяяж-мости от шзаиих факторов' изменением п&раазтрои СУ и быть соизмерима с характеристиками традиционных опор. Кроуо того, подтверэдеио предаодог-зниз, что Четкость Ш) согласуется (приспосабливаете.1:) в кшздо{.1 конкретно« случаа к кмзу^я-иися вкеекки условиям работы.

10. В результате эклерлызнтального исследования Э1.ШП показан« зависимости силовых характеристик передачи от параметров рейсовых поверхностей а внешней нагрузки.

11. По результатам проведенных исслэдешшй, сделай ¡завод, что наиболее целесообразно применений Alia в у&лоа подачи и координатных перемещений для: достижения вшоких скоростоЛ переьйк-ений,'расширение технологических возможностей;- обаспо-

чения заданных условий обработки, за счет управления характеристиками AMO.

12. Наличее электронного блока управления позволяет изменять силовые параметры АШ и осуществлять микроперемещения в пределах воздушного зазора

13. На основании результатов, полученных при теоретических и экспериментальных исследованиях макета, совместно с MC КБ АЛ и СС разработаны:

- конструкция однокоординатгюго стола на AMO, для инутри-| шлифовального станка по обработке- колец подшипников качения; j - конструкция трехкоор".;:.-'.гяого станка многоцелевого назначения.

! Основные результаты работы отражены в следующих публикациях: j 1. • Станочный узел подачи на активных кагнетних опорах, // Отчет по КИР Н 86-38, раздел 8. Научный руководитель темы Г£ута ЕЭ. . tí ; Шсстанкин, 1988 г. 2. Больсагин а П., Ахкедход;яаев Р. ¡I особенности расчета погрешности обработки при шифовании.//Совершенствование уровня технологии и автоматизации в машксстроекии республики: Тезисы к докл. науадо-практипеской конференции. Дуианбе,Д5£3. ■3. Пуа а Э., Хируицэв RA., Тукачэв A.A., Ахыедходтаев Р.!/. Ста- , ночное оборудование нового поколения из модулей на октпзнсм нагнитном подвесе с сстевш НУ. !1: Носстаккин (в печааО, 4: Лхмздходжзев Р. М. Состояние вопроса создания устройств поступательного движишя iía принципе магнитного подвеса.- Н.: Шсстанккн,- Цеп. во ВНИИТЗЫР М 516., 1S92 г, 5. Пуа Е Э., Лхмедходжаев P.M. Исследование дшашод д ряакат актксних магнитных опор узлов лодачи. - IL :1Ьсстанкин,- Леп. во ЕНШЗМР N 521. , 1992 г.