АЛГОРИТМ УПРАВЛІННЯ АВТОМАТИЗОВАНОГО ШТАМПУВАННЯ ОБКОЧУВАННЯМ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА ВЕРТИКАЛЬНО-СВЕРДЛИЛЬНОГО ВЕРСТАТА - Наукові конференції
Головна
UA RU EN

Вас вітає Інтернет конференція!

Вітаємо на нашому сайті

Рік заснування видання - 2011

АЛГОРИТМ УПРАВЛІННЯ АВТОМАТИЗОВАНОГО ШТАМПУВАННЯ ОБКОЧУВАННЯМ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА ВЕРТИКАЛЬНО-СВЕРДЛИЛЬНОГО ВЕРСТАТА

08.03.2024 14:13

[3. Технічні науки]

Автор: Штуць Андрій Анатолійович, кандидат технічних наук, асистент кафедри електроенергетики, електротехніки та електромеханіки Вінницького національного аграрного університету м. Вінниця



Постановка проблеми

Для реалізації поставлених завдань, пов’язаних з фізичним моделюванням механіки формоутворення заготовок, необхідно розробити обладнання, яке дозволило б гнучко і ефективно реалізувати різні технологічні схеми ШО. Ця розробка може ґрунтуватися на конструкції обкочувального інструментального блоку з конічним валком, наведеного на рис. 1.




Рис. 1. Обкочувальний інструментальний блок з конічним валком для виготовлення заготовок методом ШО: 1 - шток силового навантаження поздовжньої подачі заготовки; 2 - гідроциліндр; 3 - оправка обертального приводу матричного блоку; 4 - матриця; 5 - заготовка; 6 - блок валковий; 7 - валок конічний; 8, 10 - блок циліндричного валка радіального підпору матриці (заготовки); 9, 11 - блок циліндричного валка радіального підпору конічного валка, 12 – штовхач.

Матеріал і результати дослідження.

В роботі розглядається шість можливих варіантів показників ефективності обробки, що характеризують відповідні режими. Детерміновані алгоритми функціонування процесу ШО обробки справедливі для обмеженої області зміни режимів обробки, описуваних емпіричними залежностями, які мають деяким розкидом результатів. Більш перспективним є побудова математичних моделей процесів ШО з урахуванням їх імовірнісного характеру. Роботи в цьому напрямку ведуться, проте немає достатніх відомостей, що характеризують вірогідну природу режимів ШО. Тому зв’язок між параметрами ШО розглядається в детермінованій формі. Структурні схеми систем і робочі характеристики відповідають представленим показниками ефективності [1,2].

Режим 1. Структурна схема для цього режиму враховує зміну стійкості інструменту і дозволяє працювати з екстремальним значенням показника ефективності обробки. На вхід мікропроцесора (МП) з датчиків ДСР, ДСП подають напруги, пропорційні швидкості ШО і стійкості інструменту. У програму розрахунку показника ефективності J1 вводяться поправочні коефіцієнти по швидкості (КШ) і по стійкості інструмента. Мікропроцесор розраховує показник ефективності обробки J2 визначає знак його збільшення і з урахуванням заданих обмежень по максимально допустимій температурі (ШО) (введення апріорної інформації завдання стійкості) і по граничній кутовій швидкості шпинделя (введення апріорної інформації ) відповідно до алгоритму функціонування керування електроприводом шпинделя (ЕПШ). У процесі функціонування система відшукує екстремальне (оптимальне) значення J01 і підтримує роботу верстата в зоні екстремуму при зміщенні J1 щодо швидкості ШО V01.

Подача в зворотньому напрямку встановлюється максимально допустимою за допомогою електроприводу подачі (ЕПП) і в процесі обробки не змінюється. Застосування системи, що забезпечує даний режим, особливо доцільно при ШО свинцю, алюмінію і легко оброблювальних  сплавів, оскільки робочі характеристики J(v) в цьому випадку мають яскраво вираженим екстремумів.

Режим 2. Його структурна схема також представляє екстремальну систему, але на відміну від системи для режиму 1 в ній мікропроцесор МП при розрахунку показника ефективності, J2 додатково враховує зміну глибини ШО за допомогою датчика глибини штампування обкочуванням (ДГШО) і для корекції використовує поправочний коефіцієнт по глибині ШО. Необхідність застосування датчика глибини ШО створює труднощі при реалізації цієї системи.

Режими 3,4. В системі режиму 3 на входи мікропроцесора МП надходять сигнали з датчиків: швидкості ДГШО, подачі, стійкості інструменту. В системі режиму 4 на вхід мікропроцесора МП крім перерахованих надходить також сигнал з датчика глибини різання ДГШО, а в пам’ять вводиться завжди апріорна інформація про глибину ШО. Налаштування верстата на оптимальний режим обробки здійснюється по пошуковій програмі аналогічно розглянутої налаштування для режиму 1. Як показують випробування, такі системи дозволяють знизити собівартість обробки на 50%.

Режими 5, 6. Показники ефективності обробки J5 і J6 мають екстремуми щодо подачі, що дозволяє побудувати системи, які самостійно на оптимальний режим ШО.

В системі режиму 5 на входи мікропроцесора подаються сигнали, пропорційні подачі, і стійкості інструменту, а в програму вводиться завжди апріорна інформація про корекцію зазначених параметрів. Крім того, в програму вводиться інформація про заданої граничної подачі. Після розрахунку показника ефективності J5 за підпрограмою пошуку екстремуму визначаються знаки збільшення показника ефективності і керуючої підпрограми здійснюється видача керуючого сигналу на привід подачі.

В системі режиму 6 програма розрахунку J6 враховує також і вплив зміни глибини ШО на процес обробки. Оскільки екстремальні залежності J (s) мають пологий характер, реалізація АСУ ТП за цими схемами малоефективна.

Всі перераховані схеми можуть бути побудовані на базі мікропроцесорів або цифро-аналогових оптимізаторів.

Враховуючи, що задача не має обмежень, розрахуємо методом невизначених множників Лагранжа наступну систему рівнянь (для спрощення опущені індекси 4):




Де λ-множитель Лагранжа.

Перевірка функціоналу на посилену умову Лагранжа показує що:




Отже J0 має максимум.

Накладаємо на параметри системи наступні обмеження:




Обчислення системи рівнянь з врахуванням обмеження дозволяє знайти оптимальні значення шуканих параметрів: 




Таким чином для автоматичної оптимізації режиму ШО необхідно вести обробку з максимально допустимою глибиною ШО і величиною подачі і при достовірності емпіричних коефіцієнтів підтримувати швидкість відповідно до екстремалів. 

Висновки

У даній науковій роботі було проведено дослідження з метою розробки та вдосконалення алгоритму управління автоматизованим штампуванням обкочуванням системи керування електромеханічного привода вертикально-свердлильного верстата.

Аналіз існуючих методів та алгоритмів управління показав, що більшість з них не враховують специфіку процесу ШО, що призводить до неефективного використання верстата та зниження якості обробки деталей.

Список використаних джерел

1. Matvijchuk, V., Shtuts, A., Kolisnyk, M., Kupchuk, I., Derevenko, I. Investigation of the tubular and cylindrical billets stamping by rolling process with the use of computer simulation. Periodica Polytechnica Mechanical Engineering. 2022. 

Vol. 66, № 1. P. 51-58. 

2. Shtuts A., Kolisnyk M., Vydmysh A., Voznyak O., Baraban S., Kulakov P. Improvement of Stamping by Rolling Processes of Pipe and Cylindrical Blades on Experimental Research. Actual Challenges in Energy & Mining. 2020. Vol. 844. 

P.168-181. 

3. Матвійчук В. А. Розвиток енерго- і ресурсозберігаючих технологій заготівельного виробництва. Техніка, енергетика, транспорт АПК. 2022. № 4 (119). С. 110-119. 

4. Матвийчук В. А. Михалевич В. М. Розвиток процесів локального деформування:  Теорія і практика обробки матеріалів тиском. АТ «Мотор Січ» Монографія: 2016. С. 339-363.

5. Mikhalevich V. M., Lebedev A. A., Dobranyuk Y.V.  Modeling of plastic deformation in a cylindrical specimen under edge compression.  Strength of Materials. Volume 43, Number 6 (2011), P. 591-603.

6. Mikhalevich V. M., Lebedev A. A., Dobranyuk Y.V.  Modeling of plastic deformation in a cylindrical specimen under edge compression.  Strength of Materials. Volume 43, Number 6 (2011), P. 591-603.

7. Михалевич В. М., Добранюк Ю. В., Краєвський О. В. Порівняльне дослідження моделей граничних пластичних деформацій. Вісник машинобудування та транспорту. 2018. – № 2(8). С. 56 64.



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Інші наукові праці даної секції

Конференції

Конференції 2024

Конференції 2023

Конференції 2022

Конференції 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення