Устройство для полунатурного моделирования червячного привода станка

 

Изобретение относится к системам автоматизированного проектирования и может быть использовано в качестве лабораторного стенда при автоматизированном проектировании прецизионных шлифовальных станков. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет моделирования динамических, кинематических и конструктивных параметров червячного привода круглошлифовального прецизионного станка. Устройство для моделирования червячного привода, содержащее бабку 1 и шпиндель 2 круглошлифовальных станков 3, исполнительное устройство, выполненное в виде гидроцилиндра 4 с золотником 5, причем поршень 6 гидроцилиндра 4 прикреплен к бабке 1 через датчик 7 силы, а корпус - к неподвижному основанию, содержит также датчик 8 активного контроля, расположенный в зоне обработки изделия 9, и блоки моделирования червяка 10, червячного колеса 11, контакта червяк-червячное колесо 12 и контакта червячное колесо-червяк 13, причем к входу блока 10 подключен выход датчика 8, а к входу блока 11 - выход датчика 7 через блок преобразования 14, а выход блока 14 подключен к электромагниту золотника 5 через блок преобразования 15 и усилитель 16. При работе устройства блоками моделирование червяка, червячного колеса и контакта между ними осуществляется моделирование входных и выходных координат червяка и червячного колеса, а также координат контакта взаимодействия червяка с червячным колесом, а весовыми коэффициентами отдельных блоков при этом задаются динамические, кинематические и конструктивные параметры привода: жесткостей, коэффициента передачи и трения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР .

1 (21) 4320854/24-24, (22) 23.07.87 (46) 15.11.89. Бюл. Ф 42 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса и Вильнюсский завод шлифовальных станков (72) И.10.Скучас. А.В.Жвирблис, В.Л.Мельнинкайте и О.Л.Долгунов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1113817, кл. С 06 G 7/48, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Р 1180931, кл. G 06 G 7/48, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУНАТУРНОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ ЧЕРВЯЧНОГО ПРИВОДА

СТАНКА .(57) Изобретение относится к системам автоматизированного проектирования и может быть использовано в качестве лабораторного стенда при автоматизированном проектировании прецизионных шлифовальных станков. Цель изобретения — расширение функциональ„„SU„„1522247

И11 4 С 06 С 7/48

2 ных возможностей эа счет моделирования динамических, кинематических и конструктивных параметров червячного привода круглошлифовального прецизионного станка. Устройство для моделирования червячного привода, содержащее бабку 1 и шпиндель 2 круглошлифовальных станков 3, исполнительное устройство, выполненное в виде гидроцилиндра 4 с золотником 5, причем поршень 6 гидроципиндра 4 прикреплен к бабке 1 через датчик 7 силы, а корпус — к неподвижному основанию, содержит также датчик 8 активного контроля, расположенный в зоне обра- . ботки изделия 9, и блоки моделирования червяка 10, червячного колеса

11, контакта червяк — червячное колесо 12 и контакта червячное колесо— червяк 13, причем к входу блока 10 подключен выход датчика 8, а к входу блока 11 — выход датчика 7 через блок 14 преобразования, а выход блока 14 подключен к электромагниту эо1522247 лотника 5 через блок 15 преобразования и усилитель 16. При работе устройства блоками моделирования чер вяка, червячного колеса и контакта между ними осупгествляется моделирование входных и выходных координат червяка и червячного колеса, а также

Изобретение относится к системам автоматизированного проектирования и может быть использовано в качестве лабораторного стенда при автоматизированном проектировании прецизионных шлифовальных станков, Цель изобретения — расширение ! функциональных возможностей путем учета динамических, кинематических и конструктивных параметров червячного привода круглошлифовального прецизионного станка.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — динамическая модель.

Устройство содержит бабку l u шпиндель 2 круглошлифовального станка 3, исполнительный механизм, выполненный в виде гидроцилиндра 4 с золотником 5, причем поршень 6 гидроцилиндра 4 прикреплен к бабке 1 через датчик 7 силы, в корпус к неподвижному основанию, а также датчик 8 активного контроля, расположенный в зоне обработки изделия

9, и блоки моделирования червяка 10, червячного колеса 11, контакта червяк — червячное колесо 12 и контакта червячное колесо — червяк 13 блок

14 преобразования силы в момент, блок 15 преобразования угловой скорости в линейную координату, усилитель 16 мощности, исполнительный механизм 17. Блок 10 моделирования содержит последовательно соединенные умножитель 18, первый вход которого соединен с выходом датчика 8 активного контроля, а к второму входу подключен выход блока 19 регулируемого напряжения, интегросумматор 20, интегратор 21 и инвертор 22, выход которого соединен с другим входом интегросумматора, Блок 11 моделирования содержит последовательно соединенные интегросумматор 23, интегратор 24 и инвертор 25> выход кото15

55 координат контакта взаимодействия червяка с червячным колесом, а весовым коэффициентом отдельных блоков при этом задаются динамические, кинематические и конструктивные параметры привода: жесткостей, коэффициента передачи и трения. рого соединен с первым входом интегросумматора 23, к второму входу которого подключен выход датчика 7 силы через блок 14 преобразования силы в момент, а выход интегросумматора 23 также через последовательно соединенные блок 15 преобразования угловой скорости в линейную и усилитель 16 мощности подключен к электромагниту 26 золотника 5. Блок 12 моделирования содержит последовательно соединенные сумматор 27, первый

28 и второй 29 интеграторы и инвертор 30, выход которого подключен к второму входу сумматора 27, а также к третьему входу интегросумматора

20. Блок. 13 моделирования содер-жит последовательно соединенные усилитель 31, к вхоцу которого подключен выход инвертора 30, а выходк третьему входу интегросумматора 23, и сумматор 32, выход которого соединен с третьим входом сумматора 27, а к второму и третьему входам подключены соответственно abrxopû сумматора 27 и инвертора 25. Гидроцилиндр

4 с поршнем б,.золотником 5 и элек-. тромагнитом 26 образуют исполнительный механизм 17„

Устройство работает следующим образом.

Блоки 10 — 13 моделирования по сигналам от датчиков 8 H 7, пропорциональным геометрическим размерам детали и силе реакций между моделируемым,приводом и бабкой станка, решают уравнения, которыми .заменена формализованная часть станка, т.е. червячный привод, и выдают скорость углового перемещения червячного колеса, которая через блок 15 преобразования преобразуется в скорость линейного перемещения, в свою очередь преобразуемую через усилитель 16 мощности и золотник 5 в координату перемещения поршня б гидроцилиндра (поскольку

1522247 гидроцилиндр с управлением от золотника является интегрирующим звеном) и тем самым перемещения бабки 1.

Таким образом, изменение, весовых коэффициентов на входах блоков моделирования моделируются динамические, кинематические и конструктивные параметры привода и производится их выбор в зависимости от качества обработки. Затем привод реализуется конструктивно. Уравнения записываются по динамической модели фиг. 2, где I

I„ — моменты инерции червяка и червячного колеса соответственно; I„„, I „ — приведенные моменты инерции контактирующих элементов червяка и червячного колеса соответственно;

С;,, Н, С „, Н вЂ” коэффициенты приведенных жесткости и демпфирования червяка и червячного колеса соответственно; Ц, „ „ „ — угловые коорч,кч, кк,к динаты соответственно на оси червяка, в зоне контакта элементов червяка и червячного колеса и на оси червячного колеса; М вЂ” момент двигателя привода; И„ — момент со стороны Harрузки на редуктор, R — сила реакций в.контакте. При этом, рассматривая червяк в качестве ведущего звена привода и применяя принцип работы Даламбера, дифференциальные уравнения привода приобретают

Вид .

15

30

Т„Чч+ Сц(Ч кц) = 114р + U; (1) 35

I„„j„„+ С„(Ц,-V„) = -М„; (2)

Т„„,„+ C,(Ц„„-1„} + q,.М„„= О; (3)

I „q„„+ Ск(кк q„); (4)

1 (5) 1 к к ™ ч1

1 (6) где U — сигнал, характеризующий величину съема материала обрабатываемой детали; — передаточное число редуктора; 50 — коэффициент полезного действия передачи, выражаемый

1 + 1 .tv o( как — — — — (f — к о эффициcga- Г ент трения в контрольной паре; Ы- угол наклона витка зуба червяка).

Уравнение (1) решается по известным законам и принципам с помощью блока 10, С помощью умножителя 18, на первый вход которого поступает сигнал- с выхода. датчика аКтивного контроля, пропорциональный величине съема обрабатываемой детали, а на второй вход — регулируемое напряжение с выхода блока 19, пропорциональное моменту, развиваемому двигателем моделируемого привода; формируется модулируемое управляющее воздействие на редуктор, которое определяет координату с > на выходе

П интегратора 21. С,помощью блока 11 решается уравнение (2} движения червячного колеса по входному сигналу ! . с выхода датчика 7 силы, пропорциональному силе реакций взаимодействия моделируемого привода с бабкой, Так как взаимодействие оси червячного колеса с бабкой осуществляется обычно парой винт-гайка, которая преобразует вращательное движение колеса в поступательное движение бабки с соотношением К, моделированче осуществляется блоком 14 преобразования силь; в момент, который может быть представлен усилителем с коэф1 фициентом передачи —..На выходе инК тегросумматора при этом образуется сигнал — Ц, который блоком 15 через коэффициент К преобразуется в сигнал, пропорциональный скорости линейной координаты перемещения бабки, и передается через усилитель 16 на вход электромагнита 26 золотника 5 и обеспечивает перемещение поршня

6 и бабки 1 на величину, определяемую параметрами моделируемого привода. Связывающие уравнения (3) (6) контактной пары решаются соответственно блоками 12 и 13.

Таким образом, изменением весовых коэффициентов на входах интегросумматоров 20,23 и сумматоров 27 и 32, усилителя 31 моделируются изменения моментов инерций элементов привода, жесткостей, коэффициента передачи и трения в контакте; характеризующие динамические, кинематические и конструктивные параметры червячного привода, Формула изобретения

Устройство для полунатурного мо" делирования червячного привода станка, содержащее бабку и шпиндель

1522247

Составитель В. Геча

Техред Л.Сердюкова Корректор О. Ципле

Редактор N. Петрова

Заказ 6966/48 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 к руглошлифовального станка, исполнит ельный механизм, жестко прикрепленный к датчику силы, который непод— в ижно соединен с бабкой, и датчик активного контроля, расположенный зоне обрабатываемого изделия, т л и ч а ю щ е е с я тем, что, целью расширения функциональных оэможностей путем учета динамичесих, кинематических и конструктивых параметров червячного привода танка, оно содержит блок преобраования силы в момент, последоваельно соединенные блок преобраэоания угловой скорости в линейную оординату и усилитель мощности, лок моделирования червяка, выполенный в виде последовательно соеиненных источника регулируемого апряжения, умножителя, интегросуматора, интегратора и инвертора, ьжод которого соединен.с другим . ходом интегросумматора, блок оделирования червячного колеса, вы- 25 олненный в виде последовательно оединенных интегросумматора, инегратора и инвертора, выход котороо соединен с первым входом интегосумматора, блок моделирования кон30 акта червяк — колесо, выполненный виде последовательно соединенных умматора, первого и второго интегаторов и инвертора, выход которого одключен к первому входу сумматора этого блока, к третьему входу интегросумматора блока моделирования червяка, блок моделирования контакта колесо — червяк, выполненный в ниде последовательно соединенных усилителя и сумматора, выход которого подключен к второму входу сумматора блока моделирования контакта червяк — колесо, выход интегратора блока моделирования червяка соединен с третьим входом сумматора блока моделирования контакта червяк колесо, выход которого подключен к второму входу сумматора блока моделирования контакта колесо — червяк, выход датчика активного контроля соединен с вторым входом умножителя блока моделирования червяка, вы" ход датчика силы подключен к входу блока преобразования силы в момент, выход которого соединен с вторым ,входом интегросумматора блока -оделирования червячн.ого колеса, выход которого подключен к входу блока преобразования угловой скорости в линейную координату, выход усили" теля блока моделирования контакта колесо — червяк подключен к третьему входу интегросумматора блока моделирования червячного колеса, выход инвертора этого блока подключен к третьему входу сумматора блока мо-делирования контакта колесо — червяк, выход усилителя мошности подключен к входу исполнительного механизма, выход инвертора блока моделирования контакта червяк — колесо соединен с входом усилителя блока моделирования контакта колесо — червяк.