Повышение точности обработки поверхностей катания опорных узлов цементных печей на базе шагового привода Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

та с е = 39,7, которая реально может быть и невыполнима по конструктивным обстоятельствам.

В последнем случае проблематично и качественное распыливание "запальной" порции топлива в 3—5 % от полной цикловой подачи, хотя, возможно, оно и может быть обеспечено при использовании особой конструкций форсунки, к примеру форсунки с двойным распылителем, разработанной на кафедре двигателей внутреннего сгорания СПбГПУ.

Существенным препятствием для реализации изначального варианта теплового цикла может быть и нестабильность различных сортов дизельных топлив по их воспламенительным свойствам (цетановым числам), влияющим на длительность периода индукции топлива, что может затруднить выставление необходимого опережения впрыска первой, весьма малой, порции топлива.

Таким образом, для быстроходного дизеля окончательно рекомендуется как "предельно"

е

порцией топлива в 14—25 % и более высокой температурой в конце первого периода подачи топе

гоприятной для развития последующего процесса сгорания топлива; при этом последующая доля топлива должна впрыскиваться в строго заданный промежуток по углу поворота коленчатого вала дизеля — ао =6ш (см. табл. 2).

В заключение следует отметить, что при использовании современных электронных средств не составляет особой проблемы создание дискретной системы топливоподачи двойного впрыска, однако при реализации изложенных рекомендаций основные трудности могут быть связаны с обеспечением равномерности впрыска в цилиндры второй порции топлива. Практическая же возможность получения полного или хотя бы частичного эффекта по предлагаемому способу организации теплового цикла быстроходного дизеля предварительно должна быть установлена путем лабораторной проверки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

¡.Русинов, Р.В. Двигатели автомобилей и тракторов |Текст] / Р.В. Русинов, РЮ. Добрецов,— СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2009,- С. 13-19.

2. Русинов, Р.В. О некоторых проблемах организации теплового процесса дизелей [Текст] / Р.В. Русинов, И.М. Герасимов, И.Р. Русинов // Двигателестроение,— 2006. N° 2,— С. 3—6.

УДК621.8:62.522

E.H. Сюсюка

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ КАТАНИЯ ОПОРНЫХ УЗЛОВ ЦЕМЕНТНЫХ ПЕЧЕЙ НА БАЗЕ ШАГОВОГО ПРИВОДА

Вопросы восстановления точности формы бандажей и роликов опорных узлов цементных печей не теряют своей актуальности, так как направлены на повышение долговечности узлов, износостойкости контактных поверхностей и, в конечном счете, повышения эконом ической эффективности печи в целом. Ремонтной обработкой бандажей и роликов технологических барабанов — цементных вращающихся печей, известерегенерационных печей, коагуляторов, сушилок и т. п. — занимаются многие предприятия и фирмы [1]. Восстановление гео-

метрической точности изношенных базовых поверхностей бандажей и роликов осуществляется точением, фрезерованием и шлифованием. Профилактика и ремонт особенно эффективен при использовании мобильного оборудования — приставных и встраиваемых станков. Разработаны различные конструкции станков, использующие при восстановлении процессы резания и шлифования [1,4].

Теоретические положения по восстановлению технологических барабанов, способы управления точностью механической обработки, пе-

редовые методы ремонтных технологий разработаны учеными кафедры машиностроения БГТУ им. В.Г. Шухова. Технологические методы восстановления геометрической точности изношенных поверхностей крупногабаритных деталей на рабочем месте без их демонтажа определяют особые требования к конструктивному исполнению, компоновке и месту установки мобильного оборудования. Эти требования обусловлены спецификой решаемых технологических задач и определяют существенное отличие переносных, приставных и встраиваемых станков от обычных стационарных.

Теоретические и практические исследования показали, что задачи повышения точности обработки встраиваемым станком, уменьшения неопределенности базирования, сокращения трудоемкости наладки станка могут быть успешно решены с использованием адаптивного управления. Учеными БГТУ им В.Г.Шухова предложены схемы измерительных устройств, которые могут быть применены в составе адаптивной системы. Таким образом, теоретическая и элементная база созрела для того, чтобы разработать автоматизированный привод поперечных подач, реализующий исполнительное поведение резца.

Такой привод должен иметь малые габариты, модульность конструкций, удобство компоновки на поперечном суппорте, высокую надежность, небольшой ход перемещений в рабочих режимах, способность согласовываться с цифровыми устройствами. Этими свойствами обладает линейный электрогидравлический шаговый привод (ЛЭГШП) [3].

Анализ структуры и конструктивных особенностей ЛЭГШП станков с ЧПУ и роботов выявил, что наивысшей точностью обладают приводы с замкнутой обратной связью. Большинство

приводов в управляющей части имеют изнашиваемые механические передачи, что понижает их эксплуатационную точность. Предложен гидроусилитель ЛЭГШП, лишенный указанных недостатков, который позволяет реализовать привод, удовлетворяющий задаче повышения точности.

На рис. 1 представлена схема предложенного ЛЭГШП, защищенная патентом на полезную модель [3].

Схема работает следующим образом: предварительно производится обмер профиля бандажа 72 посредством датчика профиля бандажа 16. Данные, характеризующие форму поверхности катания бандажа 72, снимаются с определенной дискретностью и заносятся в память контроллера 1. С помощью винтовой подачи 13 суппорт 14 с рабочим органом Юн инструментом 77 подводится в начальное положение, характеризуемое смещением инструмента 77 к поверхности катания бандажа 12 до их соприкосновения в точке, находящейся на краю горизонтальной плоскости бандажа 12. Производится запуск станка с заданием режима обработки в задатчике 2. Далее посредством полученных данных о профиле бандажа 12 с датчика профиля бандажа 16 и текущего сигнала с датчика профиля 16 вырабатывается управляющее воздействие. Оно служит заданием положения рабочего органа 10с инструментом 77. При этом учитываются биения и неровности поверхности бандажа 72, а также текущее положение рабочего органа 10, снятого посредством датчика положения 15. Сигналы от программной части 3, в которой вырабатывается управляющий сигнал, и с датчика положения 15 поступают на сравнивающее устройство 4. Далее управляющее электрическое воздействие поступает на устройство 5, управляющее ша-

Рис. 1. Схема шагового линейного электрогидравлического привода в составе адаптивной системы восстановительной обработки поверхностей

качения опорных узлов

говым двигателем 6, посредством которого вращается внутренняя секция золотника гидравлического распределителя 7. Поток жидкости поступает по открывшимся каналам к насосу-мотору <?, сообщая ему вращение. Далее жидкость из насоса-мотора ¿'переходит в гидроцилиндр Я смещая его шток с рабочим органом 10, и поступает на слив. Ротор насоса-мотора 8 жестко связан со второй секцией золотника — внешней. Таким образом, организуется местная гидравлическая обратная связь, которая отслеживает положение штока гидроцилиндра 9 и при выполнении задания перекрывает гидроканал, что приводит систему в установившийся режим. Гидроцилиндр 9 смещает рабочий орган 10с инструментом 77 на необходимое расстояние, причем это расстояние корректируется, исключая возможные неточности обработки из-за утечек. Положение рабочего органа 10с инструментом 77 отслеживается по электрической обратной связи посредством датчика положения 75. Отслеживание и обработка сигналов с датчиков производится непрерывно в режиме реального времени.

Расчет показателей статической точности гидроусилителя с дистанционной гидравлической обратной связью в установившихся режимах рассмотрен в работе [2]. Он позволил судить о точности и жесткости привода ГУ, определить зависимость дискретности от характеристик привода.

Точность и жесткость привода достигается лишь при устойчивости движения рабочего органа, поэтому устойчивость — основное условие работоспособности привода. Условия устойчивости гидроусилителя рассматриваются для линеаризованной модели. На начальном этапе пренебрегаем силами сухого трения, считаем, что

отклонения всех координат от установившихся значений малы, а волновые процессы в трубопроводах отсутствуют.

Расчет проводится применительно к эквивалентной схеме ГУ (рис. 2) с начальным открытием управляющих кромок, установленным исходя из равенства размеров всех щелей в начальном положении, при одновременной работе всех дросселей.

Принимаем давление на входе постоянным (рн = const) и записываем основные уравнения системы.

Уравнения равновесия статики в двигателях дают

h-Pi=-

М2п

R

F

Уравнения расходов в элементах схемы имеют вид

а, = 0, - <?4; =

0з2 = 02-0:^ а„ =04-0,-

Линеаризация уравнения истечения через дроссели:

Q= К±х м;

Щ = + -

AQq = + Дрмкж{м);

i~2

где kQ = (/+1)0;

-1)0

ЦРт-Р(-

■1)0

Рис. 2. Эквивалентная схема ГУ привода

Считаем, что все коэффициенты усиления по расходу одинаковы:

=к()2 = к<2< как и коэффициенты жесткости расходной характеристики

Уравнения расходов жидкости в приращениях:

Л0, - Лрхкж;

Л02 = -^^-Лр2кж, Л02 = -^^-Лр2кж,

Л04 = + Лрхкж - Лр4кж;

Л Л Л Л Л Л

Уравнения расходов в линиях двигателей: Л Л Л

Л Л 2Л

Л Л Л

Л Л Л

ЛЛ Л

ЛЛ

Уравнения трубопроводов и гидродвигателей записываем, опустив знак приращения в операторной форме, при следующих условиях: перетечки между полостями гидродвигателей пропорциональны разности давлений в полостях Qy = сн(Рн1 — РпгУ- приведенные объемы гидродвигателей Vj = Vhn +V 1д.\ момент инерции на валу ГМ /| = /м +JH:E— модуль упругости жидкости, X — коэффициент зависимости нагрузки от скорости — линейно от нее зависит.

Для полостей нагнетания и слива гидромотора соответственно получаем

^Ufl = Qgi-CH3U -Pi)-|пю;

^jSp2 = 0g2-CHэ(рх -р2)~пю; а для гидроцилиндра

К

К.

Sp3 = QgX-CH Э(А-рА )-Fv\

а) для гидромотора

О

= -—п(Крх-р2)—8(л\х(А - мт;

б) для гидроцилиндра:

Я = Г(р3-рА) = тЗ\> + Х2у-Ярез.

Управляющие кромки поворотного управляющего распределителя расположены на радиусе Яг

е

части распределителя и параметром открытия х щели прямоугольной формы существует зависи-е

тельная обратная связь по угловому положению а ротора определяется уравнением а — 9 = е.

Перекрестные связи Д^2 &ж, Д^з

Ар4кж, реализующие гидравлическою обратное воздействие по давлениям в полостях двигате-

ДДД

Д

ражения передаточной функции для оценки устойчивости и определения показателей качества и быстродействия ГУ.

В связи с этим использовано моделирование системы в среде 8ш"шИпк.

Путем изменения соответствующих коэффициентов в модели (рис. 3) исследовалось влияние на устойчивость (характеристики переходного процесса) параметров гидроцилиндра: эффективной площади поршня, хода поршня, длины трубопроводов между двигателями при различных характеристиках золотника, давлениях нагнетания, управляющих и возмущающих воздействиях.

Исследованиями доказана работоспособность гидроусилителя, определены границы устойчивости и даны рекомендации по выбору параметров конструкции и условий ее эксплуатации для достижения необходимой точности обработки бандажей.

Величина дискретности ЛЭГШП рассчитана по формуле

2nF

-j Sp4 = Qg2 - Снэ (A -рА)- Fv.

Запишем уравнения нагрузки в операторной форме:

а

двигателя, град.; q — удельный объем мотора, мм"/град.; /"—площадьпоршня, мм'.

Привод позволяет по результатам первого прохода корректировать погрешность при установке

Рис. 3. Представленная в среде БтпШпк эквивалентная структурная схема ГУ в составе привода с обратной связью по положению

встраиваемого станка относительно осей бандажа или ролика. При этом для расчета корректирующей траектории используется выражение

1 +

f Л ^

A

V^

A

+ 2--с osw-l

R, L

9

угловая погрешность при линейной погрешно-Д

г — текущая координата перемещения суппорта от края бандажа или ролика; — радиус в начале корректирующей обработки.

При коррекции учитывается погрешность направления поперечной подачи резца, зависящая от погрешности установки станка. Система контроля формы поверхности качения позволит учесть деформации станка, изменение усилий резания, тепловые деформации системы, а также неопределенность базирования бандажа в процессе обработки.

Таким образом, использование ЛЭГШП в приводе поперечных подач встраиваемого станка позволит повысить точность и производительность ремонтной обработки бандажей и роликов вращающихся цементных печей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Погонин, A.A. Ремонтно-восстановительная обработка поверхностей катания опорных узлов цементных печей мобильными станками [Текст] / A.A. Погонин, В.Н. Бондаренко, С.Н. Санин, А.Г. Схиртладзе // Ремонт, восстановление, модернизация,- 2005. N° 1,- С. 13-16.

2. Бондаренко, В.Н. Анализ гидроусилителей линейных электрогидравлических приводов для поперечных суппортов встраиваемых станков [Текст] / В.Н. Бондаренко, E.H. Сюсюка, И.А. Барчук // Научно-теоретический журнал «Вестник БГТУ име-ни'в.Г. Шухова»,- 2008."№ 1,- С. 64-67.

3. Патент № 91746 на полезную модель. Российская Федерация, МПК F15B21/08. Автоматический шаговый линейный электрогидравлический привод [Текст] / В.Н. Бондаренко, E.H. Сюсюка, В.Г. Рубанов, В.Г. Михайлов; заявитель и патентооблада-

тель - БГТУ им. В.Г. Шухова,- № 2009139498/22; заявл. 26.10.2009; опубл. 27.02.2010, Бюл. № 6.-1с.: ил.

4. Электронный ресурс mosintrast.ni Московской международной корпорации "Мосинтраст".

УДК 004.891.2

Д.И. Загороднев, Л.А.Санакулова, Л Л. Симонова

ОПТИМИЗАЦИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ ПОТОКОВ В РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ НА ОСНОВЕ ЭВРИСТИЧЕСКИХ АЛГОРИТМОВ

Для многих машиностроительных предприятий с системой распределенного производства и с большим парком автомашин, таких, как ОАО "КАМАЗ", управление материальными потоками — проблемный вопрос в связи с тем, что возникает задача о наиболее рациональном маршруте и своевременной доставке груза по пунктам; ее решение позволяет существенно экономить на затратах, возникающих в связи с развозкой. Это особенно актуально из-за тенденции роста цен на топливо.

Из-за отсутствия автоматизированной диспетчеризации движения нарушается согласованная работа производств, входящих в предприятие, что в свою очередь ведет к значительным потерям времени, неэффективному использованию имеющихся ресурсов и увеличению общих издержек. Отсутствие электронного документооборота не позволяет проследить последовательность и местонахождение изделий приближенно к реальному времени.

Широкое внедрение систем управления материальными потоками в машиностроительном производстве обусловлено большими потенциальными возможностями повышения эффективности таких процессов, как управление транспортом, складским хозяйством, системой закупок сырья и системой сбыта продукции, запасами, и т. д. При этом есть стремление обеспечить сквозное управление материальными потоками в соответствии с С/\ -те х 11 ол о г и с й.

Основная задача совершенствования системы управления материальными потоками

заключается в повышении эфективности работы при сохранении установленных параметров качества процесса. Задача может стать очень трудоемкой, если налагать всевозможные условия (время заказа, объем заказа, время и приоритет доставки и т.д). При расчетах вручную приходится составлять графики развоза товаров и маршрутов объезда клиентской сети, компоновать разный по весу, форме и объему товар, рассчитывать поставки заказанного товара или услуги в определенное, установленное клиентами время. Все это довольно сложно. Преимущество решения такой задачи с применением компьютеров — компактность, большая проработка и быстрота решения.

Один из главных путей повышения качества и эффективности работы транспорта сегодня — это рассмотрение вариантов использования транспортного средства (ТС) и маршрутов, из которых по определенным критериям должен выбираться оптимальный. При поиске решения задач управления материальными потоками не существует единого универсального критерия эффективности, и его выбор зависит от конкретных условий перевозок и решаемой задачи. Уменьшение или увеличение значения критерия оптимальности определяется необходимостью выполнения различных требований заказчика, техническими параметрами ТС и т. д. Для оценки и выбора оптимальных решений могут быть применены такие показатели: производительность; общая и чистая прибыль; себестоимость перевозки; общие и приведенные затраты на выполнение перевозок;