Система автоматического управления скоростью резания на шлифовальном станке
Способы стабилизации скорости резания на оптимальном уровне. Анализ факторов, определяющих качество обработки шлифованием. Функциональная схема системы автоматического управления. Передаточная функция процесса резания. Определение устойчивости системы.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.10.2017 |
| Размер файла | 362,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования Российской Федерации
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра АТС
Курсовая работа по теории автоматического управления
“Система автоматического управления скоростью резания на шлифовальном станке ”
Выполнил: студент группы АТП-305
Чернов А.Ф.
Проверил: преподаватель
Перевертайло Ю.В.
Ишимбай 2004
Размещено на http://www.allbest.ru/
САУ предназначена для стабилизации скорости резания на оптимальном уровне независимо от величины износа шлифовального круга.
Качество обработки шлифованием в большой степени определяется степенью соответствия реальных параметров процесса оптимальным. По причине износа и правок шлифовального круга его диаметр изменяется, что вызывает изменение скорости резания и нарушение оптимальных условий обработки.
Шлифовальный круг 1 установлен на шпинделе инструментальной бабки 2, имеющей устройство правки с правящим инструментом 3. Суппорт 4 правящего устройства связан с потенциометром 5, выполняющем функции преобразователя перемещения. Двигатель 6 главного движения является регулируемым двигателем постоянного тока и имеет тахогенератор 7. Тиристорный преобразователь 8 предназначен для питания двигателя 6. В САУ входят также сравнивающее устройство 9, суммирующее устройство 10 и усилитель 11. При работе САУ на вход суммирующего устройства 10 подается задающий сигнал в виде напряжения UО, с потенциометра 5 поступает на другой вход устройства 10 сигнал UД, пропорциональный величине износа шлифовального круга 1. Суммарный сигнал через усилитель 11 подается на вход сравнивающего устройства 9. На другой вход этого устройства поступает сигнал обратной связи тахогенератора 7, а напряжение ошибки поступает на вход тиристорного преобразователя 8 питания двигателя 6. Во время правки круга 1 увеличивается напряжение UД, увеличивается ошибка, вырабатываемая сравнивающим устройством 9. В результате усиливается напряжение тиристорного преобразователя 8 и повышается угловая скорость двигателя 6 так, чтобы скорость резания соответствовала заданной. При повышении скорости двигателя увеличивается напряжение на выходе тахогенератора 7 и ошибка САУ уменьшается до порога чувствительности. Угловая скорость шлифовального круга стабилизируется на новом уровне и, таким образом, скорость резания остается постоянной.
|
ТЭУ, c |
КЭУ |
ТТП, c |
КТП |
ТЯ, c |
ТМ, c |
КД, 1/сВ |
КТГ, Вс |
К n, В/мм |
ТЭУ, c |
КЭУ |
ТТП, c |
КТП |
ТЯ, c |
ТМ, c |
|
|
0,02 |
80 |
0,04 |
80 |
0,04 |
0,12 |
1,8 |
0,07 |
15 |
0,02 |
80 |
0,04 |
80 |
0,04 |
0,12 |
Функциональная схема САУ. Описание функций входящих элементов
Механический редуктор
или ,
где wВЫХ, aВЫХ - соответственно угловая скорость и угол поворота выходного звена редуктора ;
wВХ, aВХ - соответственно угловая скорость и угол поворота входного звена редуктора ;
КР - коэффициент передачи.
Электронный усилитель
,
где ТЭУ - постоянная времени электронного усилителя, с ;
UВЫХ - выходное напряжение, В ;
UВХ - входное напряжение, В ;
КЭУ - коэффициент усиления.
Тиристорный усилитель-преобразователь
,
где ТТП - постоянная выхода тиристорного преобразователя, с ;
UВЫХ - выходное напряжение, В ;
UВХ - входное напряжение, В ;
KТП - коэффициент передачи (усиления).
Электродвигатель постоянного тока
,
где ТЯ - электромагнитная постоянная времени якоря, с ;
ТМ - электромеханическая постоянная двигателя, с ;
w - угловая скорость, с-1 ;
KД - коэффициент передачи электродвигателя, 1/сВ ;
UД - напряжение якоря, В.
Преобразователь линейного перемещения
,
где UВЫХ - выходное напряжение преобразователя, В ;
Кn - коэффициент передачи, В/мм ;
SВХ - входное перемещение, мм.
Преобразователь углового перемещения
,
где UВЫХ - выходное напряжение преобразователя, В ;
Кn - коэффициент передачи, В/рад ;
?ВХ - входной угол поворота, рад.
Технологический процесс
Передаточная функция процесса резания:
W= KР / (TР + 1),
где KР - коэффициент резания;
ТР - постоянная времени стружкообразования, с.
Коэффициент резания KР зависит от силы резания и параметров резания
KР = KРS · KPt · KPост ,
где KРS = PS / S - составляющая коэффициента резания по подаче;
KPt = Pt / t - составляющая коэффициента резания по глубине;
KPост - составляющая коэффициента резания от прочих параметров резания.
Сила резания при точении:
При равномерном фрезеровании цилиндрической фрезой:
При полном фрезеровании торцовой фрезой:
;
При шлифовании:
;
Составление типовых звеньев. Передаточные функции элементов
Электронный усилитель
,
.
Электродвигатель постоянного тока
,
где , .
Преобразователь линейного перемещения
.
Преобразователь углового перемещения
Технологический процесс
W= KР / (TР + 1),
Тиристорный усилитель-преобразователь
Структурная схема САУ
,
автоматизированный резание шлифование обработка
Определение устойчивости системы
По исходным данным строим ЛАХ и ЛФХ разомкнутой системы
Рис. 1
Система неустойчива.
W/ = W1•W2•W3•W4•W5 = =
=
Ф(S) = =
Подбор корректирующего устройства
Для устойчивости системы необходимо подобрать корректирующее устройство. Корректирующее устройство можно подобрать путём построения ЛАХ неизменяемой части и желаемой ЛАХ.
W(S) =
Определение частот для построения неизменяемой ЛАХ:
щ1н = 1/Т1 = 1/0,02 = 50; lg50=1,7;
щ2н = 1/Т1 = 1/0,04 = 25; lg25=1,4;
щ3н = 1/Т1 = 1/0,069 = 14,5; lg14,5=1,16;
щ4н = 1/Т1 = 1/0,03 = 33,3; lg33,3=1,5;
20lgK = 20lg334080 = 110,5.
Построение ЛАХ неизменяемой части представлено на Рис. 1
При получении дополнительных условий
max<=25-30%;
tр<=0,2 с; определим частоты для построения желаемой ЛАХ:
щe<щср< щк
По диаграмме Солодовникова определяем частоту среза wср
=47,1; lgwср=1,67
40<47,1<400
щк =Dщ= 400 lgщк=2.6
ще=e = =6,32 lgще= 0.95
0.95<1.67<2.6
Построим желаемую ЛАХ и ЛАХ корректирующего устройства
Рис. 3 ЛАХ корректирующего устройства
По ЛАХ корректирующего устройства выбираем схему корректирующего устройства.
Найдем передаточную функцию корректирующего устройства как отношение желаемой и неизменяемой ЛАХ системы.
По передаточной функции корректирующего устройства выбираем схему корректирующего устройства.
С
R1
R2
U1 U2
C
;
Произведем расчет элементов корректирующего устройства
1) Т=T=0,13
T=0,069
T=Т=0,8
Т=Т=0,02
Пусть С=15мкФ, тогда
2) Т=T=0,069
T=Т=0,04
T=Т=0,02
Т=Т=0,02
Пусть С=20мкФ, тогда
W(P)=
T=RC
Пусть С=10Мкф, тогда
R=T/C=0,03/10=3кОм
Построим переходный процесс синтезированной системы
Рис. 4 Переходный процесс синтезированной системы
Рис. 5 Ошибка синтезированной системы
По графику (Рис.4) определим основные показатели качества.
1. Максимальное перерегулирование.
у =(хmax-хвын)*100%/хвын=(3.26-2.28)*100%/50=1.96%.
2. Время регулирования.
tр=1,8с.
3.Число колебаний tk=1.
4. Собственная частота колебаний.
w=2П/tk=2*3.14/1=6.28
5. Логарифмический декремент затухания.
d=ln(qi/qi+1)=ln(0.327/0.103)=1.155.
6. Максимальная скорость отработки сигнала.
[dx/dt]max=1,22
Построим ЛАХ и ЛФХ разомкнутой части синтезированной системы
Рис. 6 ЛАХ и ЛФХ синтезированной системы
Заключение
По заданной конструктивной схеме составили функциональную схему и динамическую модель исследуемого объекта в виде системы дифференциальных уравнений. Составили структурную схему и реализовали ее на ЭВМ. Определили показатели качества системы. Провели синтез САР с учетом дополнительных условий. Проанализировав полученную систему удостоверились, что она удовлетворяет заданным требованиям.
Используемая литература
1. Теория автоматического управления: Учеб. для вузов по спец. “Автоматика и телемеханика”. В 2-х ч. Ч.I. Теория линейных систем автоматического управления/ Н.А. Бабаков, А.А. Воронов, А.А. Воронова и др.; Под ред. А.А. Воронова. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш.шк., 1986. 367 с., ил.
2. В.В. Семенов, А.В. Пантелеев, А.С. Бортовский. Математическая теория управления в примерах и задачах. М.: МАИ, 1997.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Обработка механических деталей. Повышение точности токарной обработки. Сила и скорость резания при точении. Функциональная схема системы автоматического управления. Передаточные функции элементов, устойчивость и определение показателей качества САУ.
курсовая работа [830,3 K], добавлен 27.02.2014Конструктивная и функциональная схемы системы автоматического регулирования, предназначенной для стабилизации силы резания при фрезеровании за счет управления приводом подач. Анализ устойчивости, качества и точности САУ. Синтез корректирующего устройства.
курсовая работа [871,4 K], добавлен 30.04.2011Этапы анализа процесса резания как объекта управления. Определение структуры основного контура системы. Разработка структурной схемы САР. Анализ устойчивости скорректированной системы. Построение адаптивной системы управления процессом резания.
курсовая работа [626,1 K], добавлен 14.11.2010Функциональная схема системы автоматической стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока. Принцип и описание динамического режима работы системы. Функция и объект регулирования. Придаточная функция двигателя и анализ устойчивости системы.
контрольная работа [254,6 K], добавлен 12.01.2011Основные понятия и положения теории резания материалов. Общая схема и система резания. Движение резания и его элементы. Строгальные, долбежные и протяжные виды обработки. Комбинированные виды обработки и оптимизация функционирования системы резания.
курс лекций [2,1 M], добавлен 20.02.2010Система стабилизации скорости вращения двигателя постоянного тока как пример использования методов теории автоматического регулирования. Система стабилизации тока дуговой сталеплавильной печи, мощности резания процесса сквозного бесцентрового шлифования.
курсовая работа [513,6 K], добавлен 18.01.2013Анализ причин расхождения расчетных значений скорости резания, преимущества и недостатки существующих методик. Расчет скорости резания альтернативным методом. Разработка блок-схемы алгоритма автоматизированного выбора скорости резания для станков с ЧПУ.
курсовая работа [308,1 K], добавлен 04.04.2013Параметры режима резания металлов. Влияние скорости и глубины резания на стойкость и износ инструмента. Обработка шейки вала на токарно-винторезном станке. Сверление отверстия на вертикально-сверлильном станке. Особенности шлифования и фрезерования.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 27.02.2015Процесс торцевого фрезерования на вертикально-фрезерном станке, оптимальные значения подачи, скорости резания. Ограничения по кинематике станка, стойкости инструмента, мощности привода его главного движения. Целевая функция - производительность обработки.
контрольная работа [134,0 K], добавлен 24.05.2012Определение длины рабочего хода головки, стойкость инструмента наладки. Расчет скорости резания, частоты вращения ведущего вала, минутной подачи. Основное время обработки для каждой головки. Определение осевой силы и мощности резания инструмента.
контрольная работа [47,7 K], добавлен 27.06.2013Построение элементарной схемы и исследование принципа работы системы автоматического управления, ее значение в реализации способа поднастройки системы СПИД. Основные элементы системы и их взаимосвязь. Анализ устойчивости контура и его оптимальных частот.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 12.09.2009Функциональная схема системы автоматического регулирования температуры приточного воздуха в картофелехранилище. Определение закона регулирования системы. Анализ устойчивости по критериям Гурвица и Найквиста. Качество управления по переходным функциям.
курсовая работа [366,2 K], добавлен 13.09.2010Анализ технологического процесса как объекта управления. Определение структуры основного контура системы. Определение математической модели ОУ. Выбор класса и алгоритма адаптивной системы управления. Разработка структурной и функциональной схемы АдСУ.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 25.04.2010Анализ конструкции станка. Кинематические и энергетические показатели процесса резания. Проверка геометрической точности механизма резания. Операция подготовки инструмента: плющение и формование зубьев пил. Квалификационная характеристика станочника.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 19.01.2016Назначение режима резания при сверлении, зенкеровании и развертывании. Изучение особенностей фрезерования на консольно-фрезерном станке заготовки. Выполнение эскизов обработки; выбор инструментов. Расчет режима резания при точении аналитическим способом.
контрольная работа [263,8 K], добавлен 09.01.2016Явления, сопровождающие процесс резания; способы обработки конических поверхностей. Технология токарной обработки ступенчатого вала: характеристика детали, станка, режущего и контрольно-измерительного инструментов. Выбор рациональных режимов резания.
реферат [1,4 M], добавлен 02.02.2013Полный аналитический расчет режимов резания. Выбор геометрических параметров резца. Определение подач, допускаемых прочностью пластинки, шероховатостью обработки поверхности. Расчет скорости, глубины, силы резания, мощности и крутящего момента станка.
курсовая работа [711,8 K], добавлен 21.10.2014Порядок определения и расчетов устойчивости станка к возникновению автоколебаний по характеристике разомкнутой ДС. Автоколебания вследствие нелинейной характеристики силы резания, инерционности процесса резания или вследствие координатной связи.
контрольная работа [130,1 K], добавлен 24.06.2011Эксплуатация станков и инструментов; назначение режимов резания и развертывания с учетом материала заготовки, режущих свойств инструмента, кинематических и динамических данных станка. Расчет глубины резания, подачи, скорости резания и основного времени.
контрольная работа [153,5 K], добавлен 13.12.2010Роль теплоотвода из зоны резания на температуру резания. Обработка титановых сплавов лезвийным и абразивным инструментом. Определение главных действительных углов и периода стойкости токарного резца. Рациональный режим резания при точении и сверлении.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 08.02.2011
