Пристрій автоматичного віброзахисту металорізального верстата

Реферат: Пристрій автоматичного віброзахисту металорізального верстата містить віброізолюючу опору у вигляді основи з гумовим елементом, в осьовому отворі якої встановлений циліндр з робочою рідиною, поршень з каліброваним отвором і клапан стиску, шток, встановлений в отворі станини верстата і верхньою своєю частиною взаємодіючий з передньою частиною притиску, розміщеного на осі стійки. Задньою частиною вказаний притиск взаємодіє зі штоком антивібраційного гідроциліндра, закріпленого на загальній поверхні із стійкою. Безштокова порожнина вказаного гідроциліндра пов'язана з гідронасосом, що працює від асинхронного електродвигуна з управлінням від частотного перетворювача через підсилювач, цифроаналоговий перетворювач, контролер, аналого-цифровий перетворювач і вібродатчики, встановлені на станині верстата. UA 94200 U (54) ПРИСТРІЙ АВТОМАТИЧНОГО ВІБРОЗАХИСТУ МЕТАЛОРІЗАЛЬНОГО ВЕРСТАТА UA 94200 U UA 94200 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до машинобудування і судноремонту і може бути використана для автоматичного віброзахисту прецизійних металоріжучих верстатів, наприклад шліфувальних, працюючих на механооброблюючих ділянках, у тому числі і плавучих ремонтних майстернях. Відомі пристрої автоматичного віброзахисту верстата (Проников А.С. "Расчет и конструирование металлорежущих станков". - М.: Высшая школа, 1968, с. 398-400, рис. 201), включаючий верстат і антивібратор, встановлювані на загальній плиті - віброекрані, датчик, аналізатор, екстремальний регулювальник, перетворювач і виконавчі механізми. На віброекрані підсумовуються коливання, передавані від верстата і антивібратора, вимірюються, перетворюються в електричні сигнали і прямують до екстремального регулювальника, який впливає на виконавчі механізми, змінюючи регульовані параметри антивібратора. Пристрій є недостатньо надійним через складність реалізації, громіздкості унаслідок наявності додаткового масивного віброекрана під станиною верстата. До недоліків такого пристрою слід віднести і неможливість використання його в умовах плавучої ремонтної майстерні при значних зовнішніх коливаннях від різних джерел, у тому числі і за рахунок морського (річкового) хвилювання. Як прототип вибрана конструкція віброізолюючого пристрою металорізального верстата плавучої ремонтної майстерні (пат. України на корисну модель № 51621 UA, B23q 1/00. Бюл. № 14, 2010 р.) у вигляді основи з гумовим елементом, в осьовому отворі якої встановлений циліндр, поршень з каліброваним отвором і клапаном стиску, шток, верхня частина якого виконана у вигляді регулювального гвинта, вказаний гвинт встановлений з можливістю взаємодії у верхній частині з поверхнею сферичної лунки в передній частині притиску, розміщеного з можливістю повороту у вертикальній плоскості на осі стійки. Задня частина притиску за допомогою подовжніх пазів, що контактують з віссю опори, взаємодіє через опорний шток з поршнем гідроциліндра, в нижній частині порожнини якого розміщений пружинний акумулятор, а в середній частині на зовнішній поверхні - мала півмуфта з клапаном і з можливістю взаємодії з внутрішньою поверхнею великої півмуфти від пневмогідравлічного перетворювача тиску, яка містить усередині клапанний штир і кульки. Пристрій підвищує надійність віброзахисту верстатів, встановлених і працюючих в умовах плавучих ремонтних майстерень, від зовнішніх коливань, у тому числі і від хвилювань водної поверхні. Проте має обмежені технологічні можливості через відсутність саморегулювання для автоматичного усунення вібрацій. Задачею пропонованого пристрою є забезпечення саморегулювання при автоматичному гасінні вібрацій металорізального верстата, що виникають від зовнішніх дій, у тому числі і від хвилювань водної поверхні, на механообраблюючих ділянках плавучих ремонтних майстерень. Технічний результат досягається за рахунок того, що пристрій містить віброізолюючу опору у вигляді основи з гумовим елементом, в осьовому отворі якої встановлений циліндр з робочою рідиною, поршень з каліброваним отвором і клапаном стиску, шток, встановлений в отворі станини верстата. Верхня частина штока встановлена з можливістю взаємодії з передньою частиною притиску, розміщеного на осі стійки, а задня частина притиску взаємодіє зі штоком антивібраційного гідроциліндра, закріпленого на загальній поверхні із стійкою. Безштокова порожнина вказаного гідроциліндра пов'язана з гідронасосом, що працює від асинхронного електродвигуна з управлінням від частотного перетворювача через підсилювач, цифровий аналоговий перетворювач, контролер, аналогово-цифровий перетворювач і вібродатчики, встановлені на станині верстата. На кресленні показана схема пропонованого пристрою автоматичного віброзахисту металорізального верстата. Пропонований пристрій містить віброізолюючу опору 1 (наприклад, для верстата 3Г71М необхідна кількість опор - 4) у вигляді основи з гумовим елементом, в осьовому отворі якої встановлений циліндр з робочою рідиною, поршень з каліброваним отвором і клапан стиску (умовно не показані), шток 2, встановлений в отворі 3 станини верстата 4, наприклад, плоскошліфувального. Верхньою частиною шток 2 взаємодіє з передньою частиною притиску 5, розміщеного на осі 6 стійки 7. Задньою частиною притиск 5 взаємодіє з штоком 8 антивібраційного гідроциліндра 9, закріпленого на загальній поверхні 10 (наприклад, палуби плавучої ремонтної майстерні) із стійкою 7. Безштокова порожнина антивібраційного гідроциліндра 9 пов'язана з гідронасосом 11, що працює від асинхронного електродвигуна 12 з управлінням від частотного перетворювача (ЧП), наприклад типа "Altivar", через підсилювач (У), цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП), контролер (К), наприклад типа ArduinoUNO, аналогоцифровий перетворювач (АЦП) і вібродатчики 13 (наприклад, типа СД-21, АР2037, EMDvibration або SVAN-954), встановлені на станині верстата 4, наприклад, в плоскості напрямних подовжнього руху столу. 1 UA 94200 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Запропонований пристрій працює таким чином. Металорізальний верстат, наприклад, плоскошліфувальний, 3Г71М, встановлюють на загальній поверхні, наприклад палуби механообробної ділянки плавучої ремонтної майстерні на чотирьох віброізолюючих опорах 1, виконаних у вигляді основи з гумовим елементом і встановленим в осьовому отворі циліндром з робочою рідиною, поршнем з штоком 2, розміщеним і зафіксованим в отворах станини 3 верстата 4. В процесі дії на станину верстата 4 коливань від зовнішніх джерел (компресори, устаткування, вентилятори, верстати) через поверхню палуби передаються коливальні дії через опору 1 і циліндр зі штоком 2, забезпечуючи гасіння коливань, тобто механічне і гідравлічне демпфування. Оскільки плавучі ремонтні майстерні підпадають під вплив коливань морської (річкової) поверхні, розміщене на палубах технологічне устаткування наражається на небезпеку зрушення при відриві опори 1 від поверхні палуби. Для запобігання зрушенню і перекосу верстата верхню частину штока 2 підтискають притиском 5, розміщеним на осі 6 стійки 7. Задньою частиною притиск 5 взаємодіє з штоком 8 антивібраційного гідроциліндра 9, закріпленого на поверхні 10 палуб разом із стійкою 7. Безштокова порожнина антивібраційного гідроциліндра 9 пов'язана з гидронасосом 11, що працює від асинхронного електродвигуна 12. Проте зовнішні дії не є постійними як по частоті, так і по амплітуді. Для виключення шкідливого впливу цих коливань на процес обробки, зокрема, для зниження хвилястості при шліфуванні деталей встановлені на направляючих станини 3 вібродатчики 13 перетворюють вібрації в електричні сигнали, які через АЦП передаються на вхід програмованого логічного контроллера AduinoUNO. Вказаний контроллер через ЦАП і підсилювач, а також ЧП Altivar, регулюючи частоту обертання електродвигуна 12 і насоса 11, відповідно збільшує або зменшує тиск в безштоковій порожнині нтивібраційного гідроциліндра 9, тим самим збільшуючи або зменшуючи жорсткість віброізолюючої опори дією через притиск 5 на шток 2. Контролер ArduinoUNO набудовується таким чином, що при появі на виході вібродатчиків 13 низькочастотних високоамплітудних вібрацій, що виходять за межі розрахункових (нормальних), генеруються відповідні сигнали на виході контролера, що дозволяють підвищити жорсткість віброопори шляхом збільшення тиску робочої рідини в антивібраційному гідроциліндрі 9 за рахунок збільшення тиску в напірному трубопроводі від насоса 11 з електродвигуном 12 і ЧП Altivar. Запропонований пристрій має наступні переваги: - забезпечується автоматичне управління демпфуванням віброізолюючої опори металорізального верстата при зовнішніх діях, у тому числі і від коливань водної поверхні; - підвищуються динамічні якості верстата і надійність його віброзахисту при роботі в умовах плавучих ремонтних майстерень; - забезпечується можливість регулювання управляючих дій на жорсткість віброізолюючих опор в широкому діапазоні шляхом використання сучасної платформи AduinoUNO, що має 14 цифрових входів і 6 виходів, кварцевий генератор, роз'їм USB, силовий роз'єм, роз'їм ICSP і пристрій перезавантаження; - підвищується якість обробки деталей за рахунок зниження похибок їх форми шляхом зменшення вібраційних дій, гасінню яких сприяє віброізолююча механо-гідравлічна опора з автоматичним регулюванням жорсткості залежно від сигналів з вібродатчиків, розміщених на незначному видаленні від робочої зони верстата. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Пристрій автоматичного віброзахисту металорізального верстата, що містить віброізолюючу опору у вигляді основи з гумовим елементом, в осьовому отворі якої встановлений циліндр з робочою рідиною, поршень з каліброваним отвором і клапан стиску, шток, встановлений в отворі станини верстата і верхньою своєю частиною взаємодіючий з передньою частиною притиску, розміщеного на осі стійки, який відрізняється тим, що задньою частиною вказаний притиск взаємодіє зі штоком антивібраційного гідроциліндра, закріпленого на загальній поверхні із стійкою, причому безштокова порожнина вказаного гідроциліндра пов'язана з гідронасосом, що працює від асинхронного електродвигуна з управлінням від частотного перетворювача через підсилювач, цифро-аналоговий перетворювач, контролер, аналого-цифровий перетворювач і вібродатчики, встановлені на станині верстата. 2 UA 94200 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3