НАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 52, серия 2 Прогнозиране на консумираната мощност на главни преводи на стругове с ЦПУ чрез симулац

Подобни документи
АВТОМАТИЗИРАН КОМПЛЕКС ЗА СИТОПЕЧАТ ВЪРХУ ЦИЛИНДРИЧНИ ПОВЪРХНИНИ

НАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 47, серия 4 Сравнително изследване на някои от характеристиките на измервателните системи за позиц

НАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 51, серия 4 Параметрично 3D проектиране на елемент от ръчен винтов крик Ахмед Али Ахмед Parametric

4

НАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 53, серия 4 Една възможност на енергийна ефективност на челен товарач Цветелин Василев Summary In

This article presents a method for experimental research of abrasive wear of surfacing layers. wear, wear resistance, welding, surfacing. Като основен

НАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 53 серия 1.1 Изменение на мощностните показатели на бензинов ДВГ при прилагане на горивоспестяващи

Slide 1

Microsoft Word _bg.docx

XХIV MНТК АДП-2015 ПРОЕКТИРАНЕ НА ЗАХРАНВАЩИ ПОЗИЦИИ В АВТОМАТИЗИРАН КОМПЛЕКС ЗА МОНТАЖ НА ДЕТАЙЛ ТИП ПЛАСТИНА Любомир Личев, Ренета Димитрова Резюме:

НАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 47, серия 3.1 Предварителни резултати от изследване на слънчева сушилня Малин Цветков, Николай Мих

Приложение на методите на Рунге Кута за решаване на уравненията за отравяне на ядрения реактор 1. Въведение В доклада са направени поредица от изчисле

НАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 51, серия 4 Методика за изследване изпреварването между автомобили с помощта на GPS приемници Свил

Моделиране с програмния продукт West на биохимичните процеси в биологичното стъпало на спсов – Кубратово. Симулации на експлоатационни режими и страте

АВТОМАТИЗИРАН КОМПЛЕКС ЗА СИТОПЕЧАТ ВЪРХУ ЦИЛИНДРИЧНИ ПОВЪРХНИНИ

Paper 5-1

1 ТРИЕНЕ НА ТЕЛАТА Режими на триене Режими на триене α = h / R z1 +R z2 Гранично триене α 0 Смесено (полутечно) триене α 1 Течно триене α»1 α фактор н

Slide 1

НАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 50, серия 4 Изследване коефициента на напречно увличане на пневматични гуми за леки автомобили Рос

БЪЛГАРСКА АКАДЕМИЯ НА НАУКИТЕ ИНСТИТУТ ПО СИСТЕМНО ИНЖЕНЕРСТВО И РОБОТИКА България, София 1113, ПК 79, ул. “Акад. Г.Бончев”, Бл.2, Тел.(+359 2)

Microsoft Word - VypBIOL-01-kinematika.doc

НАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 53, серия 4 Изследване разходa на гориво на хибриден автомобил в извънградски условия на движение

РЕЦЕНЗИЯ на дисертационна работа за придобиване на ОНС Доктор по докторантска програма от професионално направление 5.4 Енергетика, специалност Промиш

ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ ЕВРОПЕЙСКИ СТРУКТУРНИ И ИНВЕСТИЦИОННИ ФОНДОВЕ 2018

ГОДИШНИК НА УНИВЕРСИТЕТА ПО АРХИТЕКТУРА, СТРОИТЕЛСТВО И ГЕОДЕЗИЯ СОФИЯ Том Volume Брой Issue ANNUAL OF THE UNIVERSITY OF ARCHITECTURE, CIVIL E

ISSN

НАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 47, серия 1.2 РЕЗУЛТАТИ ОТ ИЗПИТВАНЕТО НА ВЕНТИЛАТОР ЗАДВИЖВАН ОТ ВЯТЪРА ЗА ПОДОБРЯВАНЕ НА ВЕРТИКА

INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL "MECHANIZATION IN AGRICULTURE" WEB ISSN ; PRINT ISSN ИЗСЛЕДВАНЕ И ОПТИМИЗИРАНЕ ПЕРИОДИЧНОСТТА НА Д

Акумулаторен тръборез REMS Akku-Cento 22 V НОВО for Professionals

Slide 1

Числено моделиране на центробежно колело

Словенският производител на огъващи машини BG

НАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 52, серия 3.2 Изследване на основния процес при кодирането на цифровия комуникационен канал Изравн

Microsoft Word - EShT_lab6_powerAmplifier.doc

ГОДИШНИК НА УНИВЕРСИТЕТА ПО АРХИТЕКТУРА, СТРОИТЕЛСТВО И ГЕОДЕЗИЯ СОФИЯ Том Volume Брой Issue ANNUAL OF THE UNIVERSITY OF ARCHITECTURE, CIVIL E

АВТОМАТИЗИРАН КОМПЛЕКС ЗА СИТОПЕЧАТ ВЪРХУ ЦИЛИНДРИЧНИ ПОВЪРХНИНИ

Slide 1

B13-Platikanov1.doc

Препис:

Прогнозиране консумирата мощност главни преводи стругове с ЦПУ чрез симулационно моделиране Петър Ангелов, Красимир Иванов Power Consumption Forecast of CNC Lathe Main Drives by Computer Simulations: This paper presents an approach for forecast and investigation of the mechanical power consumption of CNC Lathe Main Drives using 3D-modeling and digital prototyping. Key words: CNC Lathe Main drives, Power Consumption, Digital prototyping. ВЪВЕДЕНИЕ Повишаването енергийта ефективност металорежещите машини (ММ) и в частност машините с ЦПУ се търси основно в две соки. Едта е свърза с маляване консумирата електрическа енергия в процеса експлоатация чрез съставяне оптимални планове [6, 7, 9, 10], а другата със създаване енергийно-ефективни ММ чрез проектиране и производство енергоспестяващи възли и системи за тях [14]. В [11] са предложени някои основни принципи за изграждане структурата енергийно-ефективни ММ, които позволяват чрез дефиниране производствета програма и технологичните процеси, за които е предзче машита, да се извършва избор кинематич структура, подходящи компоненти, системи за управление и степен автоматизация. В [8] е предложен подход за симулиране консумацията електрическа енергия чрез моделиране взаимодействието между компонентите ММ, като е отделено внимание основно охладителта система. Както е известно, един от енергоемките възли ММ е главният превод. Липсата данни за мощността за задвижване празен ход, както и за допълнителните загуби мощност, затруднява точното определяне мощността задвижващия електродвигател в процеса проектиране. Затова мощността двигателя й-често се избира в зависимост от необходимата максимал мощност рязане и ориентировъчно приета стойност за к.п.д. превода или по алогия с изпълнени конструкции. Количествено установяване консумирата мощност досега е извършвано чрез експериментални енергийни изследвания ММ [2, 3, 4] като изследователите са се ориентирали към измерване мощността консумирата електрическа енергия при установен режим работа. Този подход не дава възможност да се разграничат механичните разходи мощност от електрическите в главния превод и неговата система за управление. Освен това в литературата липсват опитни данни за разпределение разходите мощност между механизмите главния превод, както и данни за консумирата мощност в периода ускоряване превода. Не е известно и изменението електрическите загуби мощност. Трудностите при определяне необходимата мощност за задвижване главния превод при традиционните методи проектиране са свързани с определянето масовите и инерционните характеристики детайлите при ранните стадии проектиране. Използването CAD-системи и 3D-Solid моделиране позволява в процеса проектиране да се разполага с такива данни, което от своя стра дава възможност за изследване движението механични системи чрез компютърни симулации. В стоящата работа се предлага един подход за прогнозиране и изследване механичта мощност за задвижване главни преводи стругове с ЦПУ чрез използване 3D-Solid модел превода и изследване неговото движение с помощта софтуер за кинематичен и димичен ализ. Като пример е взет - 16 -

главният превод струг с ЦПУ СТ161, за който се разполага с експериментални данни за мощността консумирата електрическа енергия при струговане [2]. 3DSolid моделът е разработен в среда SolidWorks 2012, а изследванията са проведени с пакета SolidWorks Motion [5]. УСЛОВИЯ НА МОДЕЛИРАНЕТО На базата конструкторска документация е създаден геометричният 3D-Solid модел главния превод спометия по-горе струг с ЦПУ. Главният превод струга СТ161 се състои от вретен кутия (фиг.1), задвижва от регулируем електродвигател посредством предавка с поликлинов ремък. Вретеното, заедно с монтираните него детайли, с изключение вретенните лагери, е моделирано като един детайл с оглед маляване обема пресмятанията и съкращаване времето за симулации. За търкалящите лагери са използвани геометрични модели от библиотеката Toolbox SolidWorks. В модела вретента кутия като сглобе единица, с помощта ограничения за сглобяване, са отнети пет степени свобода вретеното и е осигуре само ед ротация около собствета му ос. На базата геометричния модел, чрез пакета SolidWorks Motion, е създаден кинематичен и димичен модел главния превод за изследване неговото движение. В димичния модел, вретенните опори се Фиг.1. 3D-Solid модел вретен моделират като елaстични опори с триене кутия струг с ЦПУ СТ161 чрез елементи от типа контакт между лагерите и вретента кутия. Приета е корави едноредовите радиалноаксиални сачмени лагери в предта опора j = 8 DaN/μm, а двуредния ролков лагер в задта опора j = 70 DaN/μm [1]. За всички лагери е зададен максимален коефициент демпфиране h = 40 N.s/m [15] и степенен показател за определяне демпфиращата сила n = 1,5 [13]. Димичният коефициент триене в лагерите е приет по препоръки SKF: за едноредните сачмени радиално-аксиални лагери μ = 0,0015, а за двуредния ролков лагер - μ = 0,0011 [12]. С ремъчта шайба в задния край вретеното се свързва двигател за въртеливо движение (фиг.2), който, като резултат от симулациите, се търси консумирата мощност при различни честоти въртене и различно товарване. g За отчитане влиянието собственото тегло подвижните детайли в модела се Pec включва и действието гравитация с ускорение g = 9,80665 m/s2 [13]. Фиг.2. Моделиране електродвигател и гравитация - 17 -

Предният край вретеното се товарва с компонентите силата рязане (фиг.3). Главта сила рязане Fc се определя по формулата: Ff Fc Fc = C Fc. a pxfc. f Fp y Fc.vcnFc където a p е дълбочита рязане,mm; f - подаване, mm/rev; vc - скорост рязане, m/min; Mc x Fc, y Fc, n Fc - степенни показатели, а изчислета мощност рязане по формулата: Pc = Фиг.3. Моделиране работното товарване Fc.Vc, kw. 60.10 3 Прието е нормалта сила рязане Fр да е 40% от главта сила (Fp = 0,4.Fc), а силата подаване Ff 20% от главта сила (Ff = 0,2.Fc). Симулационното моделиране е проведено с помощта матрицата планиране опитите, използва при експерименталното изследване посочения главен превод. Главта сила рязане е определе в точките от факторното пространство, прието за провеждане «диаголните» експерименти, проведени чрез вариране с дълбочита рязане, подаването и скоростта рязане [2]. За целите дигиталния експеримент главта сила рязане се заменя с дима (съсредоточе сила, миваща през оста вретеното и въртящ момент). При всеки опит се симулира работата главния превод в продължение 5 сек., от които първите две секунди са за ускоряване вретеното празен ход до честотата въртене за съответния опит, а осталите три за работа под действие силите рязане. РЕЗУЛТАТИ ОТ ИЗСЛЕДВАНЕТО С помощта пакета SolidWorks Motion е изследва необходимата механич мощност за задвижване вретеното при различни сили рязане и различни честоти въртене. На фиг.4 е показано изменението прогнозирата механич мощност главния превод Рпр в зависимост от товарването при различни честоти въртене. С увеличаване изчислета мощност рязане Рси, прогнозирата мощност Фиг.4. Зависимости Pпр=f (Pcи) при различни главния превод раства, като честоти въртене остава виги по-голяма от - 18 -

изчислета поради отчитането механичните загуби от триене в лагерите. При това зависимостите са близки до линейни. С увеличаване скоростта рязане прогнозирата мощност също раства. На фиг.5 е показано изменението относителния дял механичните загуби в зависимост от мощността рязане при различни честоти въртене. С растване мощността рязане относителният дял механичните загуби малява т.е., к.п.д. превода се увеличава. Фиг.5. Относителен дял механичните загуби в На фиг.6 е показано зависимост от мощността рязане при различни изменението прогнозичестоти въртене рата мощност в зависимост от производителността формообразуване (MRR) при различни честоти въртене. Резултатите показват, че при ед и съща скорост рязане прогнозирата мощност раства с увеличаване производителността. Разликата между прогнозираните стойности за мощността, представени чрез линии и изчислените стойности за мощността рязане, представени чрез точки, раства с увеличаване скоростта рязане. На фиг.7. е показано изменението прогнозирата Фиг.6. Зависимости Pпр=f (MRR) при различни мощност в зависимост от честочестоти въртене тата въртене при различни мощности рязане. При ед и съща изчисле мощност рязане, с увеличаване честотата въртене прогнозирата мощност главния превод раства, като тази тенденция е по-ясно изразе при по-малките мощности рязане. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Получените резултати показват, че изложеният подход може да се използва при проектирането главни преводи за ММ с ЦПУ. Той дава Фиг.7. Зависимости Pпр=f (n) при различни мощности - 19 -

възможност чрез виртуално прототипиране да се получава информация за мощността за задвижване главния превод като се отчитат и допълнител-ните загуби мощност с достатъч за практиката точност. Това позволява да се извършва и по-обоснован избор електродвигател за задвижване главните преводи като се взема предвид не само работното товарване, а и димиката превода. ЛИТЕРАТУРА [1] Велчев, С. Металорежещи машини, част 1. Русе, Печ. База Русенски университет, 1988. [2] Велчев, С., Колев, И., Иванов Кр., Ненов Г. Изследване мощността консумирата електрическа енергия при струговане. // Науч. Тр. РУ «А. Кънчев», Русе, т.51, серия 2, 2012, 144 152. [3] Енчев, П. Енергетични изследвания металорежещи машини. // Науч. Тр. На ВТУ «А. Кънчев», Русе, т.хххv, серия 1, 1994, 48 52. [4] Колев, И., Иванов, К., Ненов, Г., Гечевски, С. Изследване коефициента полезно действие системата главен превод стругове с ЦПУ.// Науч. Тр. На Русенски университет, Русе, т.50, серия 2, 2011, 94 98. [5] Cosmos Motion. User s guide, 2004. [6] Dietmair, A., Verl, A. A generic energy consumption model for decision making and energy efficiency optimization in manufacturing. Int. Journal of sustainable engineering, vol. 2, 2, June 2009, 123 133. [7] Dietmair, A., Verl, A. Energy Consumption forcasting and optimization for Tool Machines. Modern Machinery Science Journal, March, 2009, 63-67 [8] Eisele, C., Schrems, S., Abele, E. Energy Efficient Machine Tools through Simulation in the Design Process. Proceedings of the 18th CIPR International Conference on Life Cycle Engineering. Technical University of Braunschweig, May 2011, 258 262. [9] Heinzl, B., Dorn, Cr., Dimitriou, A. Object-oriented Modelling of Machine Tools for Energy Efficiency Analysis in Production. Vienna University of Technology, 2011. [10] Herrmann, Ch., Thiede, S. Process chain simulation to foster energy efficiency in manufacturing. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. Vol 1, 2009, 221229. [11] Neugebauer, R., Wabner, M., Rentzsch, H., Ihlenfeld, S. Structure principles of energy efficient machine tools. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. Vol 4, 2011, 136-147. [12] SKF. General Catalogue. School Edition, 2003. [13] SolidWorks 2010. On-line help Motion Studies. www.help.solidworks.com. [14] Sulitka, M., Novotny, L., Sleda, J., Strakos, P., Hudes, J., Smalik, J., Vlach, P. Machine Tool Leightweight design and advanced control Techniques. MM Science Journal, October, 2008, 30 34. [15] Wensing, J. On the dynamics of ball bearings. PhD Thesis. University of Twente, Enschede, The Netherlands, December, 1998. За контакти: Доц. д-р Петър Ангелов, катедра ТММРМ, Русенски университет А. Кънчев, тел.: 082-888-451, е-mail: pangelov@uni-ruse.bg Доц. д-р Красимир Иванов, катедра ТММРМ, Русенски университет А. Кънчев, тел.: 082-888-451, е-mail: kivanov@uni-ruse.bg Докладът е рецензиран - 20 -