Устройство для полунатурного моделирования червячного привода станка

, 152224 1)4 С 06 НЫЙ КОМИТЕТ ИЯМ И ОТНРЫТИЯМСР . ГОСУД АРСТПО ИЗОБРЕТЕПРИ ГКНТ С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТОР ЛЬСТВ ВИ од е(21) 4320854/24-24(71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса и Вильнюсский завод шлифовальных станков(56) Авторское свидетельство СССР У 1113817, кл. С 06 С 7/48, 1984.Авторское свидетельство СССР Р 1180931, кл. С 06 С 7/48, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУНАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЧЕРВЯЧНОГО ПРИВОДАСТАНКА(57) 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 эа счет моделирования динамических, кинематических иконструктивных параметров червячногопривода круглошлифовального прецизионного станка. Устройство для м елирования червячного привода, содержащее бабку 1 и шпиндель 2 круглошлифовальных станков 3, исполнительноеустройство, выполненное в виде гидроцилиндра 4 с золотником 5, прич мпоршень 6 гидроципиндра 4 прикрепленк бабке 1 через датчик 7 силы, акорпус - к неподвижному основанию,содержит также датчик 8 активногоконтроля, расположенный в зоне обработки изделия 9, и блоки моделирования червяка 10, червячного колеса11, контакта червяк - червячное колесо 12 и контакта червячное колесо -червяк 13, причем к входу блока 10подключен выход датчика 8, а к входу блока 11 - выход датчика 7 черезблок 14 преобразования, а выход блока 14 подключен к электромагниту эо1522247 лотника 5 через блок 15 преобразования и усилитель 16. При работеустройства блоками моделирования червяка, червячного колеса и контактамежду ними осуществляется моделирование входных и выходных координатчервяка и червячного колеса, а также Изобретение относится к системамавтоматизированного проектированияи может быть использовано в качестве лабораторного стенда при автоматизированном проектировании прецизионных шлифовальных станков,Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей путемучета динамических, кинематических иконструктивных параметров червячногопривода круглошлифовального прецизионного станка.На Фиг. 1 приведена схема устройства; на Фиг. 2 - динамическая модель.Устройство содержит бабку 1 ишпиндель 2 круглошлифовального станка 3, исполнительный механизм, выполненный в виде гидроцилиндра 4 сзолотником 5, причем поршень 6 гидроцилиндра 4 прикреплен к бабке 1через датчик 7 силы, в корпуск неподвижному основанию, а такжедатчик 8 активного контроля, расположенный в зоне обработки изделия9, и блоки моделирования червяка 10,червячного колеса 11, контакта червяк - червячное колесо 12 и контактачервячное колесо - червяк 13, блок14 преобразования силы в момент,блок 15 преобразования угловой скорости в линейную координату, усилитель 16 мощности, исполнительныймеханизм 17. Блок 10 моделированиясодержит последовательно соединенныеумножитель 18, первый вход которогосоединен с выходом датчика 8 активного контроля, а к второму входуподключен выход блока 19 регулируемого напряжения, интегросумматор 20,интегратор 21 и инвертор 22, выходкоторого соединен с другим входоминтегросумматора, Блок 11 моделирования содержит последовательно соединенные интегросумматор 23, интегратор 24 и инвертор 25, выход кото 15 20 25 30 35 45 50 55 координат контакта взаимодействиячервяка 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 содержит последовательно соединенные усилитель 31, к вхоцу которого подключен выход инвертора 30, а выход " к третьему входу интегросумматора 23, и сумматор 32, выход которого соединен с третьим входом сумматора 27, а к второму и третьему входам подключены соответственно выходы сумматора 27 и инвертора 25. Гидроцилиндр 4 с поршнем б,.золотником 5 и элек-. тромагнитом 26 образуют исполнительный механизм 17Устройство работает следующим образом.Блоки 10 - 13 моделирования по сигналам от датчиков 8 и 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 (посколькугидроцилиндр 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 1 ч 1 - моменты инерции червяка и червячного колеса соответственно; 1, 1 к - приведенные моменты инерции контактирующих элементов червяка и червячного колеса соответственно;С 4 Нь Г Н к - коэффициенты приведенных жесткости и демпфирования червяка и червячного колеса соответственно; Ц,- угловые коорч,кч, кк,кдинаты соответственно на оси червяка, в зоне контакта элементов червяка и червячного колеса и на оси червячного колеса; М- момент двигателя привода; И - момент со стороны нагрузки на редуктор; К - сила реакций в.контакте. При этом, рассматривая червяк в качестве ведущего звена привода и применяя принцип работы Даламбера, дифференциальные уравнения привода приобретают ВИДе 10 15 20 30 Чч+ Сч(Чм кц) = 114 в + 0 (1) 3540 1+ С(Ц,-Ч) = -М; (2)1 + С (ч-) + 11= 0; (3)Мкк= 1 ккФц,+ Ск(кк к ) (4)1(6) где 11 - сигнал, характеризующийвеличину съема материалаобрабатываемой детали;д - передаточное число редуктора; 50- коэффициент полезного действия передачи, выражаемый1 + Гйа е(как --- (Е - коэффицие с 7:"Гент трения в контрольнойпаре; 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 поступаетсигнал- с выхода, датчика аКтивногоконтроля, пропорциональный величинесъема обрабатываемой детали, а навторой вход - регулируемое напряжение с выхода блока 19, пропорциональное моменту, развиваемому двигателем моделируемого привода; формируется модулируемое управляющеевоздействие на редуктор, котороеопределяет координату ц на выходепинтегратора 21. С,помощью блока 11решается уравнение (2) движения червячного колеса по входному сигналус выхода датчика 7 силы, пропорциональному силе реакций взаимодействиямоделируемого привода с бабкой, Таккак взаимодействие оси червячногоколеса с бабкой осуществляется обычно парой винт-гайка, которая преобразует вращательное движение колеса в поступательное движение бабкис соотношением К моделированчеосуществляется блоком 14 преобразования силь; в момент, который можетбыть представлен усилителем с коэф 1фициентом передачи - На выходе инКтегросумматора при этом образуетсясигнал - Ч , который блоком 15 черезкоэффициент К преобразуется в сигнал, пропорциональный скорости линейной координаты перемещения бабки, ипередается через усилитель 16 навход электромагнита 26 золотника 5и обеспечивает перемещение поршня6 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 27и 32, усилителя 31 моделируютсяизменения моментов инерций элементов привода, жесткостей, коэффициента передачи и трения в контакте;характеризующие динамические, кинематические и конструктивные параметры червячного привода,Формула из об ретенияУстройство для полунатурного мо" делирования червячного привода станка, содержащее бабку и шпиндель1522247 Составитель В. ГечаТехред Л.Сердюкова Корректор О, Ципле М. Пе Редак Заказ 6966/48 Тираж 668 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раукская наб., д. 4/5 и ГКНТ СС иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 круглоклифовального станка, исполнительный механизм, жестко прикрепленный к датчику силы, который непод -вижно соединен с бабкой, и датчикактивного контроля, расположенныйзоне обрабатываемого изделия,т л и ч а ю щ е е с я тем, что,целью расширения функциональныхоэможностей путем учета динамичесих, кинематических и конструктивых параметров червячного приводатанка, оно содержит блок преобраования силы в момент, последоваельно соединенные блок преобраэоания угловой скорости в линейнуюоординату и усилитель мощности,лок моделирования червяка, выполенный в виде последовательно соеиненных источника регулируемогоапряжения, умножителя, интегросуматора, интегратора и инвертора,ьжод которого соединен.с другим, ходом интегросумматора, блокоделирования червячного колеса, выолненный в виде последовательнооединенных интегросумматора, инегратора и инвертора, выход котороо соединен с первым входом интегосумматора, блок моделирования конЗОакта червяк - колесо, выполненныйвиде последовательно соединенныхумматора, первого и второго интегаторов и инвертора, выход которогоодключен к первому входу сумматора этого блока, к третьему входу 35интегросумматора блока моделирования червяка, блок моделирования контакта колесо - червяк, выполненныйв ниде последовательно соединенныхусилителя и сумматора, выход которого подключен к второму входу сумматора блока моделирования контактачервяк - колесо, выход интегратораблока моделирования червяка соединен с третьим входом сумматора блока моделирования контакта червякколесо, выход которого подключен квторому входу сумматора блока моделирования контакта колесо - червяк,выход датчика активного контролясоединен с вторым входом умножителя блока моделирования червяка, вы"ход датчика силы подключен к входублока преобразования силы в момент,выход которого соединен с вторым,входом интегросумматора блока моделирования червячного колеса, выход которого подключен к входу блока преобразования угловой скоростив линейную координату, выход усили"теля блока моделирования контактаколесо - червяк подключен к третьему входу интегросумматора блока моделирования червячного колеса, выходинвертора этого блока подключен ктретьему входу сумматора блока мо-.делирования контакта колесо - червяк,выход усилителя мощности подключенк входу исполнительного механизма,выход инвертора блока моделированияконтакта червяк - колесо соединенс входом усилителя блока моделирования контакта колесо - червяк.