CC BY
9
Басс Артём Владимирович, магистрант, elarkin@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SERIAL INTERFACE CONVERTER TO PARALLEL INTERFACE E. V. Larkin, M.A. Antonov, A. V. Bass
The need to convert a serial interface to a parallel interface, when data is entered into a Von Neumann computer, as a result of the Pauling procedure, is shown. The algorithm of operation of the converter of interfaces is offered and it is shown that the use of the serial interface conversion of a plurality of sensors into a parallel interface, with the possibility of access to each sensor individually, has a greater speed than access to each sensor separately through a serial interface.
Key words: serial interface, parallel interface, algo-rhythm, time delays, gyroscope, mobile robot.
Larkin Eugene Vasilevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, elarkin@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Antonov Maxim Aleksandrovich, postgraduaete, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Bass Artem Vladimirovich, master, elarkin@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.83
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЗАИМОСВЯЗИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ШЕВЕРА-ПРИКАТНИКА И ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО КОЛЕСА С КРУГОВЫМ ЗУБОМ
А. А. Маликов, А.В. Сидоркин, С. Л. Рахметов
Приводится описание алгоритмов расчета и синтеза станочного зацепления шевера-прикатника с цилиндрическим колесом с круговыми зубьями для определения рационального диаметра инструмента по отношению к диаметру обрабатываемого им колеса. Выявлены области эффективного существования за- и предполюсного зацепления.
Ключевые слова: шевер-прикатник, зубообработка, круговые зубья, цилиндрические колеса, диаметр вершин, радиус кривизны зуба, внеполюсное зацепление.
Одним из направлений научных исследований, проводимых на кафедрах «Инструментальные и метрологические системы» и «Технология машиностроения» Тульского государственного университета при активном
49
участии д.т.н., проф. О.И. Борискина, д.т.н., проф., А.С. Ямникова, д.т.н., проф., Е.Н. Валикова и их учеников, является теоретико-экспериментальное исследование комбинированных (режуще-деформирующих) процессов зубообработки цилиндрических зубчатых колес [1 - 3], в том числе и с круговыми зубьями (ЦККЗ) [1, 2, 4, 5].
Ключевым фактором, влияющим на процесс шевенгования-прикатывания является инструмент шевер-прикатник, конструктивные особенности которого подробно рассмотрены в статьях [6 - 8]. На ряду с представленными методиками расчета инструмента, необходимо уделить существенное внимание построению расчетной методики, учитывающей область основных конструктивных параметров ЦККЗ и ее взаимосвязь с комплексом конструкторско-технологических ограничений комбинированного инструмента [9].
Для определения диаметра 2ra0 шевера-прикатника предложена математическая модель, позволяющая рассчитать его ключевые параметры с учетом геометрических ограничений для каждого вида внеполюсного зацепления: за- и предполюсного [9]. После чего был разработан программный код, на языке программирования С++, с последующим созданием приложения для ПК формата *.exe. Это позволило автоматизировать процесс расчетов и обработать большой массив входных и выходных данных.
За основу взята процедура расчета инструмента, представленная в виде алгоритма, в работе [10]. Разработанная нами процедура отличается тем, что разделена на два модуля, алгоритмы которых для за- и предпо-люсного зацеплений и механизмы расчета геометрических параметров шеверов-прикатников несколько отличны. Более детальная проработка позволила выявить для каждого вида зацепления ограничения, которые необходимо обеспечивать за счет введения параметра отклонения D w от идеального радиуса начальной окружности rw1 обрабатываемого колеса и которые позволяют определить возможность существования зацепления при наборе определенных входных параметров. Также в алгоритмах четко разграничены области существования внеполюсных зацеплений. Для запо-люсного зацепления добавлено важное условие по обеспечению достаточной высоты рабочего участка профилей зубьев шевера-прикатника. Расчет всех параметров автоматизирован, в результате чего пользователь оперирует только входными и выходными данными. Это позволило исключить риск возникновения ошибок из-за человеческого фактора и значительно ускорить процесс вычисления в целом.
Рассмотрим особенности построения математической модели и алгоритма расчета каждого из видов зацепления в отдельности [11, 12]. Блок-схема алгоритма (рис. 1) расчета параметров заполюсного зацепления содержит ряд условий, которые оказывают непосредственное влияние на расчет геометрических параметров шевера-прикатника.
Рис. 1. Блок-схема алгоритма работы программы при расчете
заполюсного зацепления
Алгоритм расчета осуществляется в следующей последовательно-
сти:
1) ввод исходных данных (осуществляется в блоке 2);
2) работа цикла расчета геометрических параметров множества вариантов шеверов-прикатников для ряда чисел зубьев, ограниченного с одной стороны значением z min, определенным по зависимости [10, 13]
_ 2
zmin _ 2 , (1)
sin аш
а с другой - z max, определяемым технологическими возможностями оборудования на котором будет эксплуатироваться инструмент (осуществляется в блоках 3, 4 и 21);
3) работа цикла проверки условия обеспечения толщины зуба на вершине инструмента:
Sa0 ^ 0,25m (осуществляется в блоках 5 - 7) [10, 13];
51
4) работа цикла проверки условия обеспечения коэффициента перекрытия в паре инструмент-заготовка е > 1,2 (осуществляется в блоках 8 -10) [10, 13];
5) работа цикла проверки условия обеспечения высоты активного профиля зуба инструмента, достаточной для обработки зубьев колеса по всей высоте боковой поверхности:
га0 - гЪ0 > Га1 - г/1 (осуществляется в блоках 11 - 13), где гъ0 - радиус начальной окружности инструмента;
6) цикл определения условия обеспечения неподрезания ножки зуба обрабатываемого колеса:
2 0
tg(а w0 ) 0 0-ё а а0 ^ а w ) > 0 £1
(осуществляется в блоках 14 - 16) [10, 13];
7) проверка условия существования внеполюсного зацепления в паре инструмент-заготовка:
га1 - г/1
г^1 - (г/1 - 0,2) <-
(осуществляется в блоке 17). Если условие не выполняется, то выводится сообщение о невозможности существования зацепления и осуществляется возврат к блоку 3;
8) проверка условия неподрезания головки зуба обрабатываемого колеса [10, 13]:
га0 £ £0 га1 £1
(осуществляется в блоке 19). Если условие не выполняется, то выводится сообщение о срезании головки зуба и осуществляется возврат к блоку 3;
9) вывод данных, осуществляется после определения всех геометрических параметров шевера-прикатника для каждого варианта числа зубьев £0 .
Стоит отметить, что условия описанные в п. 3 - 6 можно обеспечить за счет увеличения радиуса начальной окружности г^. Результаты выполнения или невыполнения условий, изложенных в п. 7 и 8 можно лишь констатировать, т.к. при увеличении радиуса начальной окружности гм>1 отрицательный эффект лишь усугубляется, а уменьшение г^ невозможно.
Блок-схема алгоритма (рис. 2) расчета параметров предполюсного зацепления также содержит ряд условий, которые оказывают непосредственное влияние на расчет геометрических параметров шевера-прикатника.
Рис. 2. Блок-схема алгоритма работы программы при расчете
предполюсного зацепления
Алгоритм расчета осуществляется в следующей последовательно-
сти:
1) ввод исходных данных (осуществляется в блоке 2);
2) работа цикла расчета геометрических параметров множества вариантов шеверов-прикатников для ряда чисел зубьев, ограниченного с одной стороны £ т^п, определяемым в соответствии с (1), а с другой - г тах, определяемым технологическими возможностями оборудования на котором будет эксплуатироваться инструмент (осуществляется в блоках 3, 4 и 18);
3) работа цикла проверки условия обеспечения толщины зуба инструмента на вершине инструмента:
Яа0 > 0,25т (осуществляется в блоках 5 - 7) [10, 13];
4) работа цикла проверки условия обеспечения коэффициента перекрытия в паре инструмент-заготовка е > 1,2 (осуществляется в блоках 8 -10) [10, 13];
5) работа цикла проверки условия обеспечения неподрезания головки зуба обрабатываемого колеса [10, 13]:
ra0 £ £0 ra1 z1
(осуществляется в блоках 11 - 13);
6) проверка условия существования внеполюсного зацепления:
ra1 - rf 1
(Га1 + 0,2 - rW1) £-^
(осуществляется в блоке 14). Если условие не выполняется, то выводится сообщение о невозможности существования зацепления и осуществляется возврат к блоку 3;
7) проверка условия неподрезания ножки зуба:
tg(a w0 ) - £0(tg аа0 -tg a w ) ^ 0 z1
(осуществляется в блоке 16) [10, 13]. Если условие не выполняется, то выводится сообщение о подрезании ножки зуба и осуществляется возврат к блоку 3;
8) вывод данных, осуществляется после определения всех геометрических параметров шевера-прикатника для каждого варианта числа зубьев z0.
По аналогии с расчетом предыдущего вида зацепления, здесь возможно обеспечить условия, изложенные в п. 3 - 5, уменьшая радиус начальной окружности rw1. Результаты выполнения или невыполнения условий, указанных в п. 6 и 7 можно лишь констатировать.
Для внеполюсного зацепления, максимальный диаметр инструмента 2ra0 ограничивается возможностями оборудования, на котором он будет эксплуатироваться, а минимальный 2ra0 - геометрическими ограничениями для заполюсного зацепления, изложенными в п. 3 - 8, для предполюс-ного - в п. 3 -7 и зависит от диаметра 2ra1 обрабатываемого колеса.
Уменьшение коэффициента смещения c обрабатываемого колеса приводит к уменьшению радиусов начальной окружности rw0, соответственно окружностей вершин ra 0 и впадин rf 0 и к уменьшению межосевого расстояния aw в паре инструмент-заготовка. Это говорит о том, что отклонение D rw1 значительно увеличивается и приводит к появлению ряда негативных факторов описанных выше.
По результатам анализа данных, полученных в ходе расчетов определены области эффективного существования разных видов зацеплений в паре инструмент-заготовка (рис. 3).
- О
-0,25 -
-0,5 -•
-0,75--
-0,95+
-+-
-+-
1 15 20 25 30 35 40 45 5
В
Рис. 3. Области эффективного существования внеполюсных зацеплений: а - для т=2...4 мм; б - для т=5мм;
А - заполюсное зацепление; Б - предполюсное зацепление;
В - процесс шевенгования-прикатывания неэффективен
Таким образом, сформированная математическая модель и алгоритм расчета, позволяют определить оптимальный диаметр 2га 0 шевера-прикатника, а разработанный программный код и его реализация в виде компьютерного приложения позволили автоматизировать процесс расчета основных параметров инструмента.
Список литературы
1. Маликов А.А., Сидоркин А.В., Ямников А.С. Инновационные технологии обработки зубьев цилиндрических колес: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. 335 с.
2. Борискин О.И., Валиков Е.Н., Белякова В.А. Комбинированная обработка зубьев цилиндрических зубчатых колес шевингованием - при-катыванием: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. 123 с.
3. Валиков Е.Н., Борискин О.И., Белякова В.А. Расчет шеверов-прикатников для чистовой обработки зубьев зубчатых колес: учебн. пособие. Тула: изд-во ТулГУ, 2007. 110 с.
4. Маликов А.А., Сидоркин А.В., Ямников А.С. Резание и пластическое деформирование при шевинговании-прикатывании цилиндрических колес с круговыми зубьями // СТИН. 2012. №11. С. 17 - 21.
5. Маликов А.А., Сидоркин А.В., Ямников А.С. Динамические характеристики шевингования-прикатывания цилиндрических колес с круговыми зубьями. // Технология машиностроения. 2012. № 2. С. 19 - 23.
55
6. Маликов А. А., Сидоркин А.В. Шевингование-прикатывание цилиндрических колес с круговыми зубьями // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2008. Вып. 2. С. 69-76.
7. Маликов А.А., Легейда В.Ю., Сидоркин А.В. Особенности конструкции комбинированного режуще-деформирующего инструмента для обработки цилиндрических колес с арочными зубьями // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2009. Вып. 2. Ч. 2. С. 169-172.
8. Маликов А. А., Сидоркин А.В. Способ обработки шевингованием -прикатыванием цилиндрических колес с круговыми зубьями // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2009. Вып. 2. Ч. 2. С. 186-189.
9. Маликов А.А., Сидоркин А.В., Рахметов С.Л. Определение механизма параметрической взаимосвязи диаметра шевера-прикатника с диаметром обрабатываемого им цилиндрического колеса с круговым зубом // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2018. №9. С. 39-44.
10. Валиков Е.Н., Белякова В.А. Режуще-деформирующая чистовая обработка боковых поверхностей зубьев зубчатых колес: монография. Тула: Изд-во ТулГУ. 2011. 216 с.
11. Рахметов С.Л. О двух типах задач, связанных с проектированием шеверов-прикатников для обработки цилиндрических колес с круговым зубом // Молодежь и наука: шаг к успеху: сборник научных статей 2-й Все российской научной конференции перспективных разработок молодых ученых (22-23 марта 2018 года), в 3-х томах. Том 3. Юго-Зап. гос. ун-т., Курск. 2018. С. 286-291.
12. Маликов А. А., Сидоркин А.В., Рахметов С.Л. К вопросу о технологических ограничениях, обусловленных конструкцией инструмента, используемого в процессе шевингования-прикатывания цилиндрических колес с круговыми зубьями // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 1. С. 165-171.
13. Болотовский И.А., Гурьев Б.И., Смирнов В.Э., Шендерей Б.И. Цилиндрические эвольвентные зубчатые передачи внешнего зацепления. М.: Машиностроение. 1974. 160 с.
Маликов Андрей Андреевич, д-р. техн. наук, профессор, зав. кафедрой, andrej-malikov@yandex. т, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Сидоркин Андрей Викторович, канд. техн. наук, доцент, alan-a@,mail.т, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Рахметов Станислав Львович, аспирант, rakhmetov_s@mail. т, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SOME ASPECTS OF THE DEVELOPMENT AND IMPLEMENTA TION OF ALGORITHMS TO DETERMINE THE RELATIONSHIP OF THE SHAV-ROLLER GEOMETRIC PARAMETERS AND THE SPUR GEAR WITH CIRCULAR TOOTH
A.A. Malikov, A. V. Sidorkin, S.L. Rakhmetov
The article describes the algorithms of calculation and synthesis of machine gearing shav-roller with the spur gear with circular tooth to determine the rational diameter of the tool in respect to the machining gear diameter. The areas of effective existence of over - and pre-pole engagement are revealed.
Key words: shav-roller, gear treatment, arc teeth, spur gear, the diameter of the vertices, the radius of tooth curvature, out-polar gearing.
Malikov Andrey Andreevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, andrej-malikov@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Sidorkin Andrey Victrovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Rakhmetov Stanislav Lvovich, postgraduate, rakhmetov_s@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 681.5.011
УПРАВЛЕНИЕ КАСКАДНЫМИ ОБЪЕКТАМИ С ИНТЕГРАЛЬНЫМ ВИРТУАЛЬНЫМ НАСТРАИВАЕМЫМ СКОЛЬЗЯЩИМ РЕЖИМОМ
Ю.И. Мышляев, Нгуен Ти Тхань, А.В. Финошин
Рассматривается методика адаптивного управления каскадными системами на основе метода скоростного биградиента и интегрального виртуального управления. С целью повышения качества управления предлагается расширение размерности выходного каскада за счет добавления интегратора. Вводится желаемая динамика достижения цели управления и формируется виртуальное управление по отклонению от желаемого многообразия. Приводятся пример и результаты компьютерного моделирования.
Ключевые слова: интегральное виртуальное управление, метод скоростного биградиента, линейная каскадная система, адаптивное управление, функция Ляпунова.
В работе рассматривается методика адаптивного управления двух-каскадными системами. Целью управления является обеспечение ограниченности траекторий замкнутой системы и обеспечение желаемой динамики конечного каскада в условиях параметрической неопределённости. Предлагаемый подход представляет собой модификацию метода скоростного биградиента (МСБГ) [1, 2] путём расширения размерности выходного
57
