Диссертация (1024744), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Круговаядиаграмма отражает вариации кинематических параметров вращения роторагенератора в штатном режиме.Далеевыполненвычислительныйэкспериментприизменениипараметров переходных сопротивлений и токов в статоре за допустимыепределы. На Рис. 5.5 по круговой шкале указана дискретность съёмаинформации, а по радиальной – приращение к интервалам времени междудискретными отсчётами.184Граница штатной работы для параметроввращения ротора генератораРис.
5.5.Оценка работы системы ротор-статор с использованиемфазохронометрической информации5.2. Использование подходов к информационно-метрологическомусопровождению станковХарактерная для настоящего времени острота проблемы обеспеченияжизненного цикла объектов отечественной техники, их ресурса отнюдь неубывает.Наряду сотносящейсякочевиднымиматериальнойпричинамисфересложившейся(физическийизнос,ситуации,деградацияконструкционных материалов, недостаточное обеспечение процесса заменыисчерпывающих свой ресурс объектов новыми), время высвечивает и другие– глубинные [214, 215].185Фазохронометрическаяобеспечиваетопределениеизмерительно-вычислительнаявеличиндиагностируемыхтехнологияпараметровивозможных дефектов, математических моделей рабочего цикла частеймашины и их взаимодействия в фазохронометрическом информационномпредставлении для взаимосвязи результатов измерений с соответствующимипроцессами.
В процессе обработки результатов измерений выполняютуточнение величин параметров, входящих в математические модели, насоответствие текущему техническому состоянию металлорежущего станка, азатем по результатам имитационного моделирования с использованиемуточненныхмоделей ис последующейматематической обработкойопределяют величины диагностируемых параметров и возможных дефектов,по которым оценивают текущее техническое состояние.При этом в металлорежущих станках в перечень диагностируемыхпараметров и возможных дефектов машины включают [187]:- дефекты изготовления станка и его элементов;- дефекты сборки после ремонта или монтажа отдельных элементов;- изношенные, сломанные, плохо закрепленные детали и элементыстанка;- определение и измерение небаланса в станке;- динамические параметры и геометрические характеристики станка;-физико-механическиесвойстваэлементовстанка(например,жесткость);-характеристикиприспособленийдлязакреплениядеталииинструмента;- параметры обработки (скорость резания, подачу, глубину резания);- идентификацию выходного и входного контроля станка путемсравнения результатов измерения ФХМ на определенном станке припредъявительских испытаниях готовой продукции (на заводе-изготовителе) ивходном контроле (у потребителя продукции).186Одно из важных преимуществ использования ФХМ в диагностикеметаллорежущихстанковзаключаетсявповышенииточностиметрологической информации об измеряемых переменных циклическогодвижения отдельных критически важных узлов станка в любых циклическихрежимах его работы до 10-4 % за счет использования прецизионныххронометрических датчиков и измерительного блока первичной обработкисигналов датчиков для ФХМ.Критически важными структурными узлами металлорежущего станкаследует признать следующие:1) станок с горизонтальной осью вращения шпинделя - токарныйстанок, состоящий из следующих частей: асинхронный двигатель с коробкойскоростей станка; шпиндельный узел станка с обрабатываемой заготовкой впатроне шпинделя; заднюю бабку станка; суппорт с режущим инструментом(в случае использования в станке мотор - редуктора мотор-редуктор заменяетасинхронный двигатель с коробкой скоростей станка).2) станок с вертикальной осью вращения шпинделя - сверлильный илифрезерный станок, состоящий из следующих частей: асинхронный двигательс коробкой скоростей станка; шпиндельный узел станка с режущиминструментом в патроне шпинделя; обрабатываемая заготовка в тисках нарабочем столе станка (в случае использования в станке мотор-редукторамотор-редуктор заменяет асинхронный двигатель с коробкой скоростейстанка).Места установки в металлорежущих станках датчиков для ФХМопределяют с точки зрения получения наиболее полной информации о работебазовых узлов станка и конструкции станка, а именно:- измерение параметров вращения асинхронного двигателя или моторредуктора (установка со стороны двигателя);- измерение параметров вращения коробки скоростей станка (датчикина входном и выходном валу);187- измерение износа зубчатых колес коробки скоростей (датчики накаждом зубчатом колесе в коробке скоростей);- измерение параметров вращения шпинделя (датчик на выходешпинделя, чаще всего в местах закрепления режущего инструмента илизаготовки – патроны трехкулачковые, цанговые и др.);- измерение параметров и исследование процесса резания (датчики состороны задней бабки);- измерение параметров обработки заготовки и износа режущегоинструмента (датчики в соответствующих сечениях заготовки).На Рис.
5.6 – 5.9 показаны схемы металлорежущих станков свертикальной и горизонтальной компоновкой.Рис. 5.6.188Рис. 5.7.Рис. 5.8.189Рис. 5.9.На Рис. 5.6 – 5.9 в сквозной нумерации позициями обозначены:1 - асинхронный двигатель;2 - шпиндельный узел станка;3 - заготовка в патроне шпинделя токарного станка или тискахсверлильного/фрезерного станка;4 - задняя бабка токарного станка;5 - коробка скоростей станка;6,7,8,9,10 - хронометрические измерительные датчики;11- измерительный блок первичной обработки сигналов датчиков;12 - мотор-редуктор станка;13 - режущий инструмент в суппорте токарного станка или в патронешпинделя сверлильного/фрезерного станка.Оптимальными вариантами установки минимального количествахронометрических датчиков в важнейших узлах двух типов металлорежущихстанков были признаны и исследованы следующие варианты.190На Рис. 5.6 токарный станок, имеющий коробку скоростей, и с ФХМдиагностикой содержит: 1 - асинхронный двигатель; 5 – коробку скоростейстанка; 2 - шпиндельный узел станка; 3 – заготовку в патроне шпинделя; 4 –заднюю бабку станка; 13 – суппорт с режущим инструментом; 6,7,8,9,10 –хронометрические датчики соответственно в узлах станка 4, 1, 2, на входе ивыходе узла 5; и 11 – измерительный блок первичной обработки сигналовдатчиков.На Рис.
5.7 токарный станок с мотор-редуктором и с ФХМдиагностикой содержит: 12 – мотор-редуктор станка; 2 - шпиндельный узелстанка; 3 – заготовку в патроне шпинделя; 4 – заднюю бабку станка; 13 –суппорт с режущим инструментом; 6,7,8 – хронометрические датчикисоответственно в узлах станка 4, 12, 2; и 11 – измерительный блок первичнойобработки сигналов датчиков.На Рис.
5.8 сверлильный или фрезерный станок, имеющий коробкускоростей, и с ФХМ-диагностикой содержит: 1 - асинхронный двигатель; 5 –коробку скоростей станка; 2 - шпиндельный узел станка; 13 – режущийинструмент в патроне шпинделя. 3 – заготовку в тисках; 7,8,9,10 –хронометрические датчики соответственно в узлах станка 1, 2, на входе ивыходе узла 5; и 11 – измерительный блок первичной обработки сигналовдатчиков.На Рис. 5.9 сверлильный или фрезерный станок с мотор-редуктором и сФХМ-диагностикой содержит: 12 – мотор-редуктор; 2 - шпиндельный узелстанка; 13 – режущий инструмент в патроне шпинделя; 3 – заготовку втисках; 7,8 – хронометрические датчики соответственно в узлах станка 12, 2;и 11 – измерительный блок первичной обработки сигналов датчиков.Особенности установки измерительных датчиков на станки свертикальнойигоризонтальнойкомпоновкойшпинделясвязанысособенностями процесса резания, конструктивными элементами станков,различиями в параметрах жесткости и геометрии.191Станки с горизонтальной осью вращения имеют заднюю бабку дляподжатия детали в процессе обработки.
Силы резания, действующие назаготовку, направлены в горизонтальной плоскости перпендикулярнонаправлению вращения заготовки.Особенностью станков с вертикальной осью вращения шпинделяявляется вращение режущего инструмента, а не заготовки, а такжеотсутствие задней бабки.Особенности математических моделей станков с вертикальной игоризонтальной компоновкой шпинделя выражаются в записи исходныхуравнений системы, связанных в первую очередь с влиянием силы тяжести иизменением направления изгибно-крутильных колебаний системы.Математические модели узлов станка и взаимодействия узлов длякаждой циклической фазы представлены в виде систем нелинейныхдифференциальныхуравнений,содержащихввидекоэффициентовсосредоточенные или распределенные параметры системы, такие какмоменты инерции, жесткости, коэффициенты внутреннего и внешнеготрения, геометрию и материал режущего инструмента, материал и формузаготовки, внешние условия (температура, влажность), характеристикиасинхронного двигателя, передаточные отношения коробок скоростей и т.д.Следует рассматривать следующую последовательность циклическойработы станка с хронометрическими датчиками и измерительным блоком ихпервичной обработки в следующих оптимальных режимах диагностированияпараметров и возможных дефектов по основным фазам рабочих цикловстанков:- включение/пуск станка;- работу станка в режиме холостого хода на разных скоростяхвращения;- врезание режущего инструмента в материал заготовки;- процесс обработки детали (резания) на разных режимах (глубина,подача, скорость вращения шпинделя);192- отрезание заготовки режущим инструментом;- критический износ режущего инструмента (при приближении кмаксимальному нормативному времени работы режущего инструмента илиускоренном износе);- выход инструмента из заготовки;- остановку станка.В процессе анализа первичный анализ данных хронометрическихдатчиков, прошедших первичную обработку в измерительном блоке ипереданных в компьютер, заключающийся в построении и сопоставлениимассивов рядов данных на разных временных промежутках;- статистическую математическую обработку методами, признаннымиоптимальными для обработки сигналов хронометрических датчиков с учетомнюансов станков, как-то: корреляционный анализ хронограмм вращения;спектральный анализ хронограмм вращения; кросс-спектральный анализ;преобразование Фурье; анализ трендов; - режимный и «сезонный» анализ (взависимости от загрузки оборудования, сложности обработки материалов,времени работы и т.д.).Использование подобных подходов расширяет возможности в решениизадач:-диагностированиятехническогосостоянияметаллорежущегооборудования, включая элементы их конструкции такие, как моторшпиндель, электродвигатель, коробка передач, подшипники качения;- мониторинга и оценки фактического состояния износа режущегоинструмента в процессе обработки без снятия детали;- контроля размеров и качества поверхности изготавливаемых деталейв процессе обработки.5.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
