Спосіб стабілізації радіального положення осі обертання вала радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах

Реферат: Винахід належить до верстатобудування і може використовуватись при конструюванні прецизійних верстатів для обробки точних елементів оптики і механіки. Це досягається тим, що спосіб стабілізації радіального положення осі обертання вала радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах, який включає вимірювання величин зазорів між валом радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах і основами датчиків величин зазорів, визначення незміщеного положення осі обертання вала шпиндельної опори на постійних магнітах, формування масивів опорних величин зазорів, вироблення сигналів неузгодження на силові магнітні підвіси, згідно з винаходом, датчики величин зазорів установлюють по окружності внутрішньої поверхні корпусу радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах в перерізах Α А Α B B B по А-А і В-В опори по осях систем координат Χ О Y і X O Y по зовнішніх сторонах магнітних силових відштовхувачів, початки яких лежать на осі симетрії внутрішньої поверхні корпуса опори, подають сигнали управління на групи паралельно з'єднаних силових магнітних відштовхувачів, установлених в корпусі опори в перерізах по Б-Б і Г-Г опори над магнітами вала Б Б Б Г Г Г шпиндельної опори на постійних магнітах по осях систем координат Χ О Y і X O Y , осі яких Α А Α B B B паралельні між собою і паралельні осям систем координат Χ О Y і X O Y , і під датчиками Α А Α B B B величин зазорів, установлених по однойменних осях систем координат Χ О Y і X O Y , установлюють рівні величини зазорів, ось симетрії вала шпиндельної опори на постійних Α А Α B B B магнітах суміщають з початками систем координат Χ О Y і X O Y , вісь симетрії вала приймають як геометричну вісь обертання вала опори, розраховують силу відштовхування між UA 102029 C2 (12) UA 102029 C2 групами силових магнітних відштовхувачів, установлених по однойменних осях систем Б Б Б Г Г Г координат Χ О Y і X O Y , і магнітами вала опори при заданій величині зсуву вала опори по цих осях і розраховують жорсткість радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах, розраховують критичні кутову швидкості планшайби і вала опори, вал радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах установлюють на кут повороту φ=0, N разів вимірюють величини А Α B B зазорів під датчиками величин зазорів, установлених по півосях +Х ,+Υ ,+Х ,+Υ систем Α А Α B B B координат Χ О Y і X O Y і обчислюють їх асимптотично незміщені оцінки, положення геометричної осі обертання вала опори, при якому на куту φ=0 повороту вала опори величини зазорів під датчиками величин зазорів рівні виміряним, приймається як незміщене, валу опори задають швидкість обертання ω1, яка задовольняє нерівностям ω1  ωкр вала і ω  ωкр пл, на куту φ = 0 повороту вала N разів на N обертах вала вимірюють величини зазорів під датчиками А A В B Α А Α B B B величин зазорів, установлених по півосях +Х ,+Y ,+Х ,+Υ систем координат Χ О Y і X O Y і обчислюють їх асимптотично незміщі оцінки, обчислюється величина зсуву геометричної осі обертання вала під дією динамічного навантаження в плоскостях установки датчиків величин Α А Α B B B зазорів по осях систем координат Χ О Y і X O Y і розраховуються величини зсуву Α А Α B B B геометричної осі обертання вала під дією систем координат Χ О Y і X O Y і розраховуються величини зсуву геометричної осі обертання вала і кути нахилу векторів динамічного А В А А А B B B навантаження на вал опори до осей X і X систем координат X 0 Υ і Χ Ο Υ , на кутовій швидкості ω1, балансують вал опори і установлюють під датчиками величин зазорів, Α Α Β Β Α А Α B B B установлених по півосях +Χ ,+Υ ,+Χ ,+Υ систем координат Χ О Y і X O Y , величини зазорів, які забезпечують мінімум нормі різниць 2    0   0     0   0     Z 1  Z 11    Z 2  Z 21          2 2    0   0     0   0   1   Z 5  Z 51    Z 6  Z 61          2 і наближають геометричну вісь обертання вала до її незміщеного положення або установлюють її в незміщене положення, якщо норма різниць дорівнює нулю, якщо норма різниць не дорівнює нулю з кроком Γω збільшують кутову швидкість обертання вала опори, на кожному кроці підвищення швидкості обертання балансують вал опори, після балансування вала на -му кроці підвищення кутової швидкості обертання вала на куту повороту φ=0 N разів на N обертах вала вимірюють величини зазорів під датчиками величин зазорів, установлених по півосях Α Α Β Β Α А Α B B B +Χ ,+Υ ,+Χ ,+ Υ систем координат Χ О Y і X O Y і обчислюють норму різниць, якщо норма різниць наближається до нуля, вал радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах збалансований з високою точністю, валу опори задають робочу швидкість обертання, на кожному дискретному куту повороту вала опори  + 0, =, =2,...,=k,...,=360° - N разів нa N обертах вала вимірюють величини зазорів під датчиками величин зазорів, А A В В Α А Α B B B установлених по півосях +Х ,+Y ,+Х +Υ систем координат Χ О Y і X O Y , обчислюють їх асимптотично незміщені оцінки і приймають їх як величини опорних зазорів, які відповідають незміщеному положенню осі обертання вала опори, в процесі стабілізації радіального положення осі обертання вала радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах поточні значення величин зазорів під датчиками величин зазорів, установлених по півосях А A В B Α А Α B B B +Х ,+Y ,+Х ,+Y систем координат Χ О Y і X O Y на дискретах кута повороту вала опори порівнюються з величинами відповідних опорних зазорів, при відхиленні поточних величин зазорів від опорних виробляються сигнали неузгодження на відповідні групи силових магнітних відштовхувачів, які відповідають величинам відхилення поточних величин зазорів від опорних, чим запобігають відхиленню осі обертання вала шпиндельної опори на постійних магнітах з незміщеного положення,   0   0   0   0 , Z5 , Z6 де: Z1 , Z 2 - асимптотично незміщені оцінки величин зазорів під датчиками А Α Β В Α А Α B B B величин зазорів, установлених по півосях +Х +Υ ,+Χ ,+Υ систем координат Χ О Y і X O Y на куту φ-0 повороту вала при ωвала=0;  Z11  0  , Z 21  0  , Z 51  0  , Z 61  0 - асимптотично незміщені оцінки величин зазорів під датчиками А А Β В Α А Α B B B величин зазорів, установлених по півосях +Х ,+Υ +Χ ,+Υ систем координат Χ О Y і X O Y на куту φ = 0 повороту вала при ωвала=ω1. UA 102029 C2 UA 102029 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до верстатобудування і може використовуватись в прецизійних верстатах для обробки точних елементів оптики і механіки. Відомий патент України "Пристрій компенсації радіальних навантажень на вал радіальної аеростатичної опори №25727 А від 30.10.98р., що забезпечує стабілізацію радіального положення осі обертання вала аеростатичної шпиндельної опори при дії радіального навантаження. Цей пристрій вибраний як прототип. Побудова пристрою прототипу основується на способі вимірювання координат радіального положення осі обертових елементів верстатів [патент України № 25726 А від 30.10. 1998р.]. Пристрій прототипу забезпечує вимірювання координат радіального положення осі обертання вала в двох перерізах шпиндельної опори, вибір її незміщеного положення і запобігання відхилення радіального положення осі обертання вала опори відносно вибраного незміщеного положення під дією радіального навантаження, тобто стабілізацію радіального положення осі обертання. Для здійснення стабілізації радіального положення осі обертання вала опори: - Визначаються параметри еліпса з двох перерізах вала опори плоскостями установки датчиків величин зазорів. - Центри еліпсів в перерізах вала опори приймаються як точки, через які проходить вісь обертання. - Визначаються координати датчиків величин зазорів, установлених в двох перерізах шпиндельної опори по осях двох систем координат в кожному перерізі, центри яких суміщені з центрами згаданих еліпсів. - По вимірюванню величин зазорів під датчикам величин зазорів записуються системи рівнянь, які визначають координати осі обертання вала опори, і обчислюються координати осі обертання вала шпиндельної опори. - Визначається незміщене положення осі обертання вала опори. - Формується масив опорних зазорів під датчиками величин зазорів, які на дискретах кута повороту вала опори відповідають незміщеному радіальному положенню осі обертання. - В процесі стабілізації радіального положення осі обертання вала опори поточні величини зазорів під датчиками величин зазорів на дискретах кута повороту вала опори порівнюються з величинами відповідних опорних зазорів. При відхиленні поточних величин зазорів від опорних виробляються сигнали неузгодження, які відповідають величині відхиленню поточних величин зазорів від опорних, на компенсатори радіального зміщення осі обертання, чим запобігається зміщення осі обертання з високою точністю. Задача, що вирішується, полягає в розробці способу стабілізації радіального положення осі обертання вала радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах, який основується на здатності вала радіальної шпиндельної опори самостійно центруватися в пружному середовищі магнітного поля силових магнітних підвісів цієї опори і інваріантний до форми перерізу вала радіальної шпиндельної опори. Це досягається тим, що спосіб стабілізації радіального положення осі обертання вала радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах, який включає вимірювання величин зазорів між валом радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах і основами датчиків величин зазорів, визначення незміщеного положення осі обертання вала шпиндельної опори на постійних магнітах, формування масивів опорних величин зазорів; вироблення сигналів неузгодження на силові магнітні підвіси, згідно винаходу, датчики величин зазорів установлюють по окружності внутрішньої поверхні корпусу радіальної шпиндельної опори на A A A В В В постійних магнітах в перерізах по А-А і В-В опори по осям систем координат X O Y і X O Y по зовнішнім сторонам магнітних силових відштовхувачів, початки яких лежать на осі симетрії внутрішньої поверхні корпуса опори, подають сигнали управління на групи паралельно з'єднаних силових магнітних відштовхувачів, установлених в корпусі опори в перерізах по Б-Б і Г-Г опори над магнітами вала шпиндельної опори на постійних магнітах по осям систем Б Б Б Г Г Г координат Χ О Y і X О Υ , осі яких паралельні між собою і паралельні осям систем координат A A A В В В X O Y і X O Y , під датчиками величин зазорів, установлених по однойменних осям систем A A A В В В координат X O Y і X O Y , установлюють рівні величини зазорів і ось симетрії вала A A A шпиндельної опори на постійних магнітах суміщають з початками систем координат X O Y і В В В X O Y , ось симетрії вала приймають в якості геометричної осі обертання вала опори, розраховують силу відштовхування між групами силових магнітних відштовхувачів, Б Б Б Г Г Г установлених по однойменних осям систем координат Χ О Y і X О Υ , і магнітами вала опори при заданій величині зсуву вала опори по цим осям і розраховують жорсткість радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах, розраховують критичні кутову швидкості планшайби і вала опори, вал радіальної шпиндельної опори на постійних магнітах установлюють на кут повороту φ = 0, N разів вимірюють величини зазорів під датчиками величин зазорів, 2 UA 102029 C2 Α Α В В A A A В В В установлених по півосям +Χ , + Υ , + Χ , + Υ систем координат X O Y і X O Y і обчислюють їх асимптотично незміщені оцінки, положення геометричної осі обертання вала опори, при якому на куту φ = 0 повороту вала опори величини зазорів під датчиками величин зазорів рівні виміряним, приймається в якості незміщеного, валу опори задають швидкість обертання