Опора металорізального верстата з активною віброізоляцією

Реферат: Опора металорізального верстата з активною віброізоляцією містить циліндричний корпус з гідравлічною порожниною, заповненою магнітореологічною рідиною, шток з поршнем, клапанами, ущільнюючим і направляючим вузлами, обмотку електромагніта, управляючий пристрій і датчики. Вказаний циліндричний корпус нижньою частиною встановлений співвісно в основі опори з гумовим елементом і зовні на верхній виступаючій частині містить обмотку електромагніта. Між верхнім торцем циліндричного корпусу і опорною поверхнею станини верстата на штоку, зафіксованому в отворі станини, розміщені тарілчасті пружини. Обмотка електромагніта пов'язана з вібродатчиками, встановленими на станині верстата, через управляючий пристрій у вигляді перетворювачів, контролера і підсилювача. UA 94199 U (54) ОПОРА МЕТАЛОРІЗАЛЬНОГО ВЕРСТАТА З АКТИВНОЮ ВІБРОІЗОЛЯЦІЄЮ UA 94199 U UA 94199 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудування і може бути використана для віброізоляції прецизійних металорізальних верстатів, наприклад шліфувальних. Відомі облаштування віброізолюючої опори верстата [патент на корисну модель UА 36389, МПК B23Q 1/00, Віброізолююча опора металорізального верстата / О.О. Харченко, К.О. Владецька, Ю.Л. Рапацький, С.М. Братан. Бюл. № 20, 2008 p.], що містить регулювальний гвинт з гайкою, основу з гумовим елементом, що має пази, ребра жорсткості, верхню кришку і гофровану пружину. Нижня частина регулювального гвинта виконана у вигляді штока зі встановленим на ньому поршнем з каліброваним отвором і кульковим клапаном стиску, розміщеним в циліндрі, заповненому робочою рідиною, а у верхній частині циліндра встановлені направляючий вузол і ущільнення, які взаємодіють з штоком, причому вказаний циліндр закріплений в осьовому отворі гумового елемента. Пристрій забезпечує високу надійність віброзахисту шліфувальних верстатів, проте не забезпечує саморегулювання для автоматичного усунення вібрацій металорізального верстата від зовнішніх дій. У вигляді прототипу вибрана конструкція демпфера з активним регулюванням демпфуючих властивостей [патент RU 2232316, МПК F16F9/53, Магнитореологический амортизатор]. Пристрій містить корпус з гідравлічною порожниною, заповненою магнітореологічною рідиною і розділений поршнем на дві частини, канал, що сполучає обидві частини цієї порожнини, шток, магніт, який створює в прохідному через сердечник каналі магнітне поле з силовими лініями, спрямованими по осі каналу. Амортизатор забезпечений управляючим пристроєм, який змінює струм в обмотці магніту залежно від швидкості переміщення поршня і подає в управляючий пристрій електричний сигнал, пропорційний швидкості переміщення поршня, датчиком тиску двосторонньої дії. Сигнал передається в управляючий пристрій, який варіює струм в обмотці магніту, забезпечуючи зміну сил опору амортизатора по оптимальній робочій діаграмі і характеристиці опору. В якості недоліку слід зазначити складність конструкції вказаного демпфуючого пристрою і неможливість його використання для активної віброізоляції нерухомих технологічних об'єктів, таких як металорізальний верстат. Задачею пропонованого пристрою є підвищення динамічних якостей верстата і надійності його віброзахисту від зовнішніх вимушених коливань в широкому частотному діапазоні. Технічний результат досягається за рахунок того, що опора металорізального верстата з активною віброізоляцією містить циліндричний корпус з гідравлічною порожниною, заповненою магнітореологічною рідиною, шток з поршнем, клапанами, ущільнюючим і направляючим вузлами, обмотку електромагніту, управляючий пристрій і датчики. Вказаний циліндричний корпус нижньою частиною встановлений співвісно в основі опори з гумовим елементом і зовні на верхній виступаючій частині містить обмотку електромагніта, а між верхнім торцем циліндричного корпусу і опорною поверхнею станини верстата на штоку, зафіксованому в отворі станини, розміщені тарілчасті пружини. Обмотка електромагніта пов'язана з вібродатчиками, встановленими на станині верстата, через управляючий пристрій у вигляді перетворювачів, контроллера і підсилювача. На кресленні показаний загальний вигляд пропонованого облаштування опори металорізального верстата з активною віброізоляцією. Пропонований пристрій містить циліндричний корпус 1 з гідравлічною порожниною, заповненою магнітореологічною рідиною (умовно не показані), шток 2 з поршнем, клапанами, ущільнюючим і направляючим вузлами (умовно не показані). Циліндричний корпус 1 нижньою частиною встановлений співвісно в основі опори 3 з гумовим елементом. Зовні на верхній виступаючій частині циліндричного корпусу 1 закріплена обмотка електромагніта 4. Між верхнім торцем циліндричного корпусу 1 і опорною поверхнею станини 5 верстата 6 на штоку 2, зафіксованому в отворі 7 станини 5, розміщені пружні елементи - тарілчасті пружини 8. Обмотка електромагніта 4 пов'язана з вібродатчиками 9, встановленими на станині 5 верстата 6, через управляючий пристрій. Управляючий пристрій включає аналого-цифровий перетворювач (АЦП), контролер (К) типу ArduinoUNO, цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) і підсилювач (У). Пропонований пристрій працює таким чином. Металорізальний верстат, наприклад плоскошліфувальний, 3Г71М, встановлюють на чотирьох віброізолюючих опорах на загальній поверхні підлоги механообробної ділянки. Кожна опора містить корпус 1, порожнина якого заповнена магнітореологічною рідиною - колоїдним розчином нанодисперсних феромагнітних часток, покритих поверхнево-активною речовиною, в рідині-носії. У порожнині корпусу 1 також розміщені шток 2 з поршнем, клапанами, ущільнюючим і направляючим вузлами. В процесі дії на станину 5 верстата 6 коливань від зовнішніх джерел (компресори, технологічне устаткування, преси та ін.) через поверхню підлоги передаються коливальні дії через основу опори 3 з гумовим елементом, корпус 1, пружні елементи тарілчасті пружини 8 на станину 5 верстата 6. Частоти і амплітуда цих дій в силу стохастичної 1 UA 94199 U 5 10 15 20 25 природи змінюються в широкому діапазоні і вимагають від демпфуючих елементів постійної адаптації - підналаштування жорсткості, змін сил опору зусиллям роз-тягу-стиску поршня з штоком 2 в корпусі 1. Для цього встановлені на направляючих станини 5 вібродатчики 9 (наприклад типу СД- 21, АР2037, EMD-Vibration або SVAN-954), перетворюючи вібрації в електричні сигнали, передають їх через АЦП на вхід програмованого логічного контролера ArduinoUNO. Вказаний контроллер через ЦАП і підсилювач передає електричний сигнал в обмотку електромагніту 4, який впливаючи електромагнітним полем на магнітореологічну рідину в порожнині корпусу 1, міняє її в'язкість. При цьому міняється швидкість перетікання її через клапани в поршні і, як наслідок - змінюються зусилля опору розтягу-стиску в гідравлічній порожнині віброізолюючого пристрою, тим самим збільшуючи або зменшуючи його жорсткість. Контролер ArduinoUNO налаштовується таким чином, що при появі на виході вібродатчиків 9 вібрацій, що виходять за межі допустимих (з урахуванням забезпечення необхідних параметрів точності деталей при обробці), генеруються відповідні сигнали на виході контролера, що дозволяють змінити жорсткість опори шляхом зміни струму в обмотці електромагніта. Запропонований пристрій має наступні переваги: - підвищуються динамічні якості верстата і надійність його віброзахисту від зовнішніх вимушених коливань в широкому діапазоні частот; - забезпечується можливість активної дії на жорсткість віброізолюючої опори шляхом використання сучасної платформи ArduinoUNO, що має 14 цифрових входів і 6 виходів, кварцевий генератор, роз'єм USB, силовий роз'єм, роз'єм ICSP і облаштування перезавантаження; - висока швидкодія системи управління за рахунок унікальних властивостей магнітореологічної рідини (реакція системи - 1 мілісекунда); - підвищується якість обробки деталей за рахунок зниження похибок їх форми шляхом зменшення вібраційних дій, гасінню яких сприяє опора з активною віброізоляцією за рахунок зміни в'язкості магнітореологічної рідини залежно від сигналів вібродатчиків, розміщених на незначному видаленні від робочої зони верстата. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 Опора металорізального верстата з активною віброізоляцією, що містить циліндричний корпус з гідравлічною порожниною, заповненою магнітореологічною рідиною, шток з поршнем, клапанами, ущільнюючим і направляючим вузлами, обмотку електромагніта, управляючий пристрій і датчики, яка відрізняється тим, що вказаний циліндричний корпус нижньою частиною встановлений співвісно в основі опори з гумовим елементом і зовні на верхній виступаючій частині містить обмотку електромагніта, а між верхнім торцем циліндричного корпусу і опорною поверхнею станини верстата на штоку, зафіксованому в отворі станини, розміщені тарілчасті пружини, причому обмотка електромагніта пов'язана з вібродатчиками, встановленими на станині верстата, через управляючий пристрій у вигляді перетворювачів, контролера і підсилювача. 2 UA 94199 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державнаслужба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3