Разработка системы управления скоростью резания, снижающей шум и вибрации при металлообработке тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Трышкина, Ольга Викторовна

• Трышкина, Ольга Викторовна
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Трышкина, Ольга Викторовна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ШУМ И ВИБРАЦИЯ, КАК ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

1.1. Технологическая среда - источник шума и вибрации.

1.2. Воздействие шума и вибрации на качество изделий, на условия труда и окружающую среду.

1.3. Минимизация шума и вибрации в технологической среде.

1.4. Постановка задачи.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРАЦИИ

И ШУМА.

2.1. Методика экспериментальных исследований.

2.1.1. Материал и инструмент, используемые в эксперименте.

2.1.2. Методы измерений характеристик шума и вибрации.

2.2. Результаты экспериментальных исследований.

2.2.1 Результаты экспериментальных исследований зависимостей шума и вибрации на станке МА 1600Ф30-01.

2.2.2. Результаты экспериментальных исследований зависимостей шума и вибрации холостого хода станка 16К20.

2.2.3. Результаты экспериментальных исследований при обработке деталей на станке 16К20.

ГЛАВА 3 . АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Метрологический анализ полученных кривых.

3.2. Сущность линеаризации.

3.3. Результаты регрессионного анализа экспериментальных кривых.

3.4. Применимость результатов для автоматизации и управления.

ГЛАВА 4. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ РЕЗАНИЯ

ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ШУМА И ВИБРАЦИИ.

4.1. Система управления токарным станком.

4.2. Реализация принципиальной схемы для токарного станка.

4.3.Особенности формирования информации для системы управления.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка системы управления скоростью резания, снижающей шум и вибрации при металлообработке»

Современные технические средства, предназначенные для удовлетворения жизненных потребностей человека, становятся все более энергонасыщенными и автоматизированными, что сопровождается увеличением уровней шума, вибрации, электромагнитных излучений и выделением вредных веществ в окружающую среду. Кроме вредного воздействия на окружающую среду колебания влияют на долговечность и точность самого технологического оборудования, и на поддерживающих их строительных конструкций.

Металлообрабатывающие станки создают на рабочих местах уровни шума и вибрации, существенно превышающие предельно допустимые величины. Под влиянием шума и вибраций возникает бессонница, быстро развивается утомление, снижается общая работоспособность, качества выполняемых работ и производительность труда. В конечном итоге все это в значительной степени определяет конкурентоспособность продукции в целом.

Установлено, что около 20 % работников, занятых в промышленности Российской Федерации в условиях, не отвечающих санитарно-гигиеническим нормативам, более трети из них (6,8 %) подвержены воздействию повышенного уровня шума и вибрации.

Вместе с тем, в современном машиностроительном производстве важным средством обеспечения требуемых показателей качества является автоматизация технологических процессов и производств. В связи с этим существует актуальная задача повышения качества технологических процессов и производств за счет управления экологическими показателями качества, в частности показателями шума и вибрации.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Трышкина, Ольга Викторовна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Показана возможность автоматизации нормативных значений шума и вибрации на основе традиционных, для обработки резанием управляемых параметров.

2. Выявлена зависимость параметров, характеризующих шум и вибрации, от режимов обработки - частоты вращения шпинделя, скорости подачи, глубины резания; что позволило обосновать возможность автоматизации шума и вибрации на основе традиционных управляемых параметров.

3. В качестве параметра управления целесообразно использовать частоту вращения, что позволяет обеспечить автоматизацию на базе имеющейся системы управления и обеспечить наибольшую чувствительность этих систем. При этом, алгоритм управления носит линейный характер.

4. Разработанный алгоритм функционирования системы управления позволяет адаптировать традиционную систему управления к обеспечению экологических показателей качества технологических процессов.

5. Для повышения точности системы управления целесообразно использовать одноуровневую комплексированную систему обратной связи, которая позволяет уменьшить погрешность формирования дискретного управляющего сигнала.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Трышкина, Ольга Викторовна, 2006 год

1. Адаскин A.M., Седов Ю.Е., Онегина А.К., Климов В.Н., под ред. Соломенцева Ю.М. Материаловедение. М.: Высшая школа, 2005 г., с. 454

2. Аленицин А.Г., Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Краткий физико-математический справочник. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990 г. 368с.

3. Армарего И.Дж., Браун Р.Х. Обработка металлов резанием. М.: Машиностроение, 1977 г., 218 с.

4. Аршанский М.М. Автоматизированное проектирование металлорежущих станков. Учебное пособие. / М.М. Аршанский , В.А. Лизогуб, В.И. Козлов и др. М.: Машиностроение, 1986 г., 76 с.

5. Аршанский М.М. Автоматизированные станочные комплексы (АСК). Учебное пособие./ М.М. Аршанский, Н.М. Султан-Заде, В.И. Козлов и др. М.: Машиностроение, 1984 г., 86 с.

6. Аршанский М.М., Щербаков В.П. Вибродиагностика и управление точностью обработки на металлорежущих станках. М.: Машиностроение, 1988 г. 135 с.

7. Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя. -М.: Издательство стандартов, 1992г., 464 с.

8. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение. 1969 г., с. 556

9. Барбатенко А.И., Зайцев А.Г. Моделирование и исследование процесса резания материалов: Учеб. Пособие. Воронеж: Иизд-во ВГУ, 1998г., 368 с.

10. Барбатенко А.И., Зайцев А.Г. Теория резания металлов. Ч. 1. Основы процесса резания: Учеб. Пособие. Воронеж: Иизд-во ВГУ, 1990 г., 216 с.

11. И.Барбатенко А.И., Зайцев А.Г. Теория резания металлов. Ч. 2. Основы системологии процесса резания: Учеб. Пособие. Воронеж: Иизд-во ВГУ, 1990 г., 176 с.

12. Безъязычный В.Ф. Назначение режимов резания по заданным параметрам качества поверхностного слоя: Учебное пособие/ЯПИ. Ярославль, 1978 г., 86 с.

13. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975 г., 334 с.

14. Бродский В.З. Введение в факторное планирование эксперимента. М.: Наука, 1976 г., 233 с.

15. Брюханов В.Н.,.Косов М.Г,.Протопопов С.П, Султан-заде Н.М., Схиртладзе А.Г Теория автоматического управления. М.: Машиностроение. 1992 г., с 266

16. Васильев В.А, Каландаришвили Ш.Н., Новиков В.Н., Одиноков С.А., под редакцией Васильева В.А. Управление качеством и сертификацией. М.: Интермет Инжиниринг, 2002 г., 416 с.

17. Васин С.А., Васин JI.A. Динамика процесса точения. Тульский государственный университет. Тула. 2000 г., 358 с.

18. Васин С.А., Васин JI.A. Прогнозирование виброустойчивости процесса точения. Тульский государственный университет. Тула. 2000 г., 325с.

19. Великанов К.М., Новожилов В.И. Экономичные режимы резания металлов. Л.: Машиностроение, 1972 г., 120 с.

20. Верещака А.С. Анализ проблемы экологически безопасного резания. Тр. Конгресса Конструкторско-технологическая информатика 2000. М.: Станкин». 2000 г. Т.1. 112-115 с.

21. Верещака А.С. Анализ проблемы экологически безопасного резания. Тр. Конгресса Конструкторско-технологическая информатика 2000. М.: «Станкин». 2000 г., Т. 1. 112-115 с.

22. Вибрации в технике/ Защита от вибрации и ударов / Т.6. Под редакцией чл.-кор. АН СССР К.В.Фролова, М.: Машиностроение. 1981 г., 456с.

23. Вильсон Кер.У. Вибрационная техника (перевод с англ.) М.: Машгиз, 1963 г., 415 с.

24. Вороненко В.П., Егоров В.А., Косов М.Г., Султан-заде Н.М., Схиртладзе А.Г. Проектирование автоматизированных участков и цехов. Под редакцией Соломенцева Ю.М., М.: Машиностроение, 1992 г., 272 с.

25. ГОСТ 12.1.003 -83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. -М.: Госстандарт, 1983 г.

26. ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ Вредные вещества. Классификация и общие требования. М.: Госстандарт, 1976 г.

27. ГОСТ 12.1.012-90, Вибрационная безопасность // Общие требования М.: Госстандарт, 1990 г.

28. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. Учебник для вузов. М.: Высшая школа., 1985 г. 304 с.

29. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М.: Высш. шк. 1985 г. 304 с.

30. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М.: Высш. шк., 1985 г., 304 с.

31. Грин А.С., Новиков В.Н. Экологическая безопасность. Учебное пособие. М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002 г., 336 с.

32. Девисилов В.А. Охрана труда. Учебник, М.: ФОРУМ ИНФРА-М, 2004 г. 400 с.

33. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Т. 1. / методы обработки данных. М.: Мир, 1980 г., 610 с.

34. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Т. 2./ Методы планирования эксперимента. М.: Мир, 1981 г., 520 с.

35. Дорофеев В.Д. Физические основы процесса резания. Конспект лекций. Пенза: Пензенский политехнический институт, 1986 г. 55 с.

36. Еремин В.Г., Сафронов В.В., Схиртладзе А.Г., Харламов Г.А. Обеспечение безопасности в машиностроении./ Учебное пособие для вузов. М.: Машиностроение, 2000 г., 392 с.

37. Жуков К.П., Гуревич Ю.Е. Проектирование деталей и узлов машин. М.: СТАНКИН, 1999,615 с.39.3орев Н.Н. Вопросы механики процесса резания металлов. М.: Машгиз, 1956 г.

38. Иванова Н.А. Автоматизация обеспечения экологического качества технологических процессов с применением СОТС на примере токарной обработки: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук: 17.04.03. М.: 2003 г. 22 с.

39. Карелина В.В. Методические указания по расчету уровня звукового давления в расчетных точках производственных помещений предприятий текстильной промышленности. М.: МТИ, 1989 г., 20 с.

40. Катаев Ю.П. Теория металлов: Учебное пособие. Казань: Казан. Гос. Техн. Ун-т им. А.Н. Туполева,- 1994 г., 110 с.

41. Кедров С.С. Колебания металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1978 г., 199 с.

42. Клушин М.И. Резание металлов. М.: Машиностроение, 1958 г. 453 с.

43. Козочкин М.П., Кузнецова В.Д., Дуров М.Н., Панов С.Н. Методы снижения шума металлорежущих станков и их узлов./ Методологические рекомендации. 1986 г.

44. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение. СТАНКИН, 1997 г., с.588.

45. Косов М.Г. Моделирование точности при проектировании технологических машин. Учебное пособие для ВУЗов М.: Машиностроение, 1988 г., 246 с.

46. Косов М.Г., Соломенцев Ю.М. Моделирование точности при проектировании процессов механической обработки. М.: Машиностроение, 1984 г., 349 с.

47. Кочетов О.С. Повышение эффективности технологических процессов, связанных с вибрационными и акустическими воздействиями. Автореферат на соискание ученой степени проф., М.: 2002 г.

48. Кочетов О.С., Сажин Б.С. Снижение шума и вибрации в производстве: теория, расчет, технические решения. М.: 2001 г., 319 с.

49. Круглов М.Г., Шишков Г.М. Управление качеством: Учебное пособие. М.: СТАНКИН, 1999 г., 234 с.

50. Куклев Ю.И. Физическая экология/ Учебное пособие, М.: Высшая школа., 2001 г. 371 с.

51. Кушнер B.C., Распутин Ю.П. Теория эксперимента: Учеб. Пособие. -Новосибирск: Изд-во НИСИ, 1976 г., 247 с.

52. Латышев В.Н., Гордлевский В.А. Вопросы физико-химической механики процессов трения и резания. Учебное пособие, Иванова, 1980 г., 70с.

53. Маеров А.Г. Устройство, основы конструирования и расчет металлообрабатывающих станков и автоматических линий. М.: Машиностроение, 1986 г., 368 с.

54. Макаров А.Д. Износ и стойкость режущих инструментов. М.: Машиностроение, 1966 г., 264 с

55. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания. М.: Машиностроение, 1976 г, 278 с.

56. Металлорежущие станки/ Н.С. Колев, J1.B. Красниченко, Н.С. Никулин и др. М.'. Машиностроение, 1980 г., 560 с.

57. Минаев A.M. Обработка металлов резанием. Учебное пособие. Тамбов: ТГТУ. 2000 г., 91 с.

58. Михайлов О.П., Веселов О.П. Микропроцессорное управление приводами металлорежущих станков. М.: 1982 г., 56 с.

59. Москаленко В.В. Системы автоматизированного управления электропривода. Учебник, М.: ИНФРА-М, 2004 г., 208 с.

60. Новиков А.Б. О возможной причине разной выраженности патологии в нервной, мышечной и кровеносной системах при действии вибрации начеловека// Влияние вибраций различных спектров на организм человека и проблемы виброзащиты. М.:, 1972 г., 178-182 с.

61. Обработка металлов резанием : Справочник технолога/ А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А.А. Панова. М.: Машиностроение, 1988 г., 736 с.

62. Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник в 2-х т.: Т. 1/ А.Д. Локтев, И.Ф.Гущин, В.А. Батуев и др. М.: Машиностроение, 1991 г., 640 с.

63. Овсеенко А.Н., Серебряков В.И., Гаек М.М Технологическое обеспечение качества изделий машиностроения. Учебное пособие, М.: Янус-К, 2004 г., 296с.

64. Островский В.И. Теория резания металлов. Расчет оптимальных режимов резания. Л.: СЗПИ, 1986 г., 68 с.

65. Охрана труда в машиностроении: Учебник для машиностроительных ВУЗов/ Под ред. Проф. Е.Я. Юдина, С.В. Белова. М.: Машиностроение, 1983 г., 432 с.

66. Пашков Е.В., Фомин Г.С., Красный Д.В. Международные стандарты ИСО 14.000. Основы экологического управления. М.: ИПК изд-во стандартов 1997 г., 462 с.

67. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов /Под ред. Э.К. Лецкого. М.: Мир, 1977 г., 552 с.

68. Подураев В.И., Суворов А.А., Ползикова Т.В. Повышение производительности механической обработки рациональным применением технологических сред//Весник машиностроения. 1986 г. № 9, с 39-43.

69. Подураев В.Н. Обработка резанием с вибрациями. М.: Машиностроение, 1970 г., 351 с.

70. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. М.: Высш. шк., 1974 г., 590 с.

71. Подураев В.Н. Технология физико-химических методов обработки. М.: Машиностроение, 1985 г., 264 с.

72. Прогресивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник/ В.И. Баранчиков, А.В. Жаринов, И.Д. Юдина и др.; Под общ. Ред. В.И.Баранчикова. М.: Машиностроение, 1990 г., 400 с.

73. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник учебник в трех томах/ Том 2. Часть 1. Расчет и конструирование узлов и элементов станков. Под общей редакцией А.С. А.С. Проникова. М.: Машиностроение, 19995 г., 368 с.

74. Реакция организма на воздействие опасных и вредных производственных факторов: Справочник. T.l. М.: из-во стандартов. 1990 г., 350 с.

75. Реакция организма на воздействие опасных и вредных производственных факторов: Справочник. Т.2. М.: из-во стандартов. 1990 г., 367 с.

76. Резников А.Н. Теплофизика резания. М.: Машиностроение 1969 г.,324 с.

77. Рыжкин А.А. Физические основы процесса обработки резанием: Текст лекций. Ростов-на-дону: Донской гос. Техн. Ун-т, 1995 г., 79 с.

78. Саберняев Б.Г. Методы исследования шума металлорежущих станков// материалы семинара// Борьба с шумом и звуковой вибрацией. г.Ростов-на Дону 1980 г.

79. Саликов В.Ф. Закономерности шумообразования при плоском шлифовании и разработка мероприятий по снижению шума, диссертация на соискание ученой степени профессора техн.наук. Москва, 1999 г.

80. Силовое резание металлов/ Опыт уральских заводов по внедрению скоростного резания с применением больших подач./ Москва -Свердловск, 1953 г. 279 с.

81. Синопальников В.А., Григорьев С.Н. Надежность и диагностика технологических систем. М.: СТАНКИН, 2003г., 331 с.

82. СН 2.2.4/2.1.8.562 96, Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки

83. Справочние проектировщика. Защита от шума/ Под ред. Проф. Е.Я. Юдина. М.: Стройиздат, 1974 г.

84. Справочник конструктора-инструментальщика: Под общ. Ред. В.И. Баранникова. М.: Машиностроение - 1994 г., 560 с.

85. Справочник машиностроителя. Расчет и конструирования. Справочник под редакцией Н.С. Ачеркана. 3 издание, т.4, кн. 1, М., 1962 г.

86. Справочник по математике для научных работников и инженеров/ Г. Корн, Т. Корн, Пер. с англ. И.Г. Арамановича, А.М.Березена, И.А. Вайнштейна, JI.3. Румшиского, Л.Я. Цлафа. Под общей ред. И.Г.Арамановича. М.: Наука, 1973 г. 831с.

87. Средства защиты в машиностроении: Расчет и проектирование: Справочник/ С.В. Белов и др.; Под ред. С.В. Белова. М.: Машиностроение, 1989 г., 368 с.

88. Старков В.К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве. М.: Машиностроение 1989 г., 295 с.

89. Старков В.К. Технологические методы повышения надежности обработки на станках с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1984 г., 119 с.

90. Султан-Заде Н.М. Надежность и производительность автоматизированных технологических систем. М.: ВЗМИ, 1982 г., 242 с.

91. Султан-Заде Н.М. Системы управления станками и автоматические линии: Межвуз. сб. науч. тр. М.: 1983 г., 258 с.

92. Талантов Н.В.Физические основы процесса резания, изнашевания и разрушения инструмента. М.: Машиностроение, 1992 г., 187 с.

93. Талантов Н.В.Физические основы процесса резания, изнашевания и разрушения инструмента. М.: Машиностроение, 1992 г., 240 с.

94. Теория автоматического управления техническими системами: Учеб.пособие для студентов машино- и приборостроит. вузов/ Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев А.В. М.: Из-во МГТУ им.Баумана, 1993 г., 492с.

95. Теория автоматического управления: Учебн.для вузов/ Брьханов В.Н., Косов М.Г., Протопопов С.П. и др., Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Машиностроение, 1992 г., 267 с.

96. Теплофизика механической обработки: Учеб.пособие для вузов/ ЯкимовА.В., Слободяник П.Т., Усов А.В. и др. Киев; Одесса: Лыбидь, 1991 г., 239 с.

97. Тихомиров Ю.Ф. Промышленная вибрация и борьба с ними. Киев: Тезника, 1975 г., 180 с.

98. Трент Е.М. Резание металлов. Пер. с англю Г.И. Айзенштока. М.: Машиностроение, 1980 г., 263 с.

99. Физические основы процесса резания металлов/ Под ред. В.А. Остафьева: Высш.шк., 1976 г., 136 с.

100. Филоненко С.Н. Резание металлов. Киев: Техника, 1975 г., 230 с.

101. Цукерников И.Е. «Совершенствование нормирования и методов определения шумовых характеристик стационарных машин и оборудования, методологические аспекты и параметрические решения», автореферат на соискание ученой степени доктор техн.наук. 1999 г.

102. Чедд Г. Звук. М.: Мир, 1975 г., 295 с

103. Шварцбург Л.Э. Информационно-измерительные системы приводов металлорежущих станков, М.: из-во «Станкин», 1991 г., 181 с.

104. Шварцбург Л.Э. Комплексирование информации о положении в электроприводах// М.: Измерительная техника. 1985 г., № 7. с 6-7.

105. Шмаков В.Т., Кочетов О.С., Солотов А.Д. Виброизоляция технологического стационарного оборудования пневматическими опорами/ В кн.: Методы и средства виброзащиты человека. М.: ИМАШ АН СССР, 1977г.

106. Щукин А.И., Порядков В.И., Кириллова С.П., «Борьба с шумом и звуковой вибрации», материалы семинара, М.: 1986 г., 142 с.

107. Юдин Е.Я. и др. Борьба с шумом на производстве. Справочник/ Под общ. Ред. Е.Я. Юдина. М.: Машиностроение, 1985 г. 400 с.