Skip navigation
Please use this identifier to cite or link to this item: http://ela.kpi.ua/handle/123456789/2329
Title: Наукові основи проектування прецизійних регульованих гідростатичних опор шпиндельних вузлів
Authors: Федориненко, Дмитро Юрійович
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"
Механіко-машинобудівний інститут
Issue Date: 2012
Abstract: Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – процеси механічної обробки, верстати та інструменти. – Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут” МОНмолодьспорту України, Київ, 2012. У дисертаційній роботі визначена, науково обґрунтована і вирішена проблема підвищення точності механічної обробки шляхом розробки та використання принципово нових регульованих гідростатичних опор шпинделів верстатів. Розвинуті наукові основи проектування, розробки нового класу прецизійних радіальних гідростатичних опор з керованими вихідними експлуатаційними характеристиками. Отримані статистичні закономірності формування вихідної точності обертання шпинделя. Виявлені особливості робочих процесів у регульованих гідростатичних опорах шпинделя. Запропоновані нові методи та засоби забезпечення стабільної величини мастильної плівки в опорах шпинделя з програмованими системами керування. Розроблено нові схемні рішення систем автоматизації процесу керування товщиною мастильної плівки в регульованих опорах шпинделя.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.01 – процессы механической обработки, станки и инструменты. – Национальный технический университет Украины „Киевский политехнический институт”, Киев, 2012. В диссертационной работе определена, научно обоснована и решена проблема повышения точности механической обработки путем разработки и использования принципиально новых регулируемых гидростатических опор шпинделей станков. Дальнейшее развитие получили научные основы проектирования нового класса прецизионных радиальных опор с управляемыми эксплуатационными характеристиками, что позволило решить проблему повышения точности металлорежущих станков. Впервые разработаны научные подходы к определению статистических закономерностей формирования точности вращения шпинделя на основе определения пространственного положения характеристического вектора с учетом случайных характеристик начальной, динамической форм упругой оси шпинделя. Впервые получена теория работы шпиндельных регулируемых гидростатических опор с учетом одновременного влияния на эксплуатационные характеристики опор технологии изготовления, геометрических отклонений, упругих деформаций опорных поверхностей пары трения скольжения, которая позволила повысить точность определения характеристик подшипников и разработать научно обоснованную методику их расчета. Разработаны новые методы и средства обеспечения стабильной величины масляной пленки в опорах шпинделя с программируемыми системами управления на базе регулируемых гидростатических опор специальных конструкций. В работе предложены схемные решения, структурные схемы и нелинейные математические модели систем автоматического управления положением шпинделя, которые позволяют исследовать рабочие процессы в приводах регулируемых опор шпинделя. Установлено, что наиболее перспективными, с точки зрения промышленного использования, являются адаптивные мехатронные системы автоматического управления, которые, благодаря быстродействующим электронным устройствам и цифровому алгоритму управления, могут быть реализованы в современных станках с числовым программным управлением. В результате вычислительного и физического экспериментов показано, что обеспечение стабильной величины смазочной пленки в опорах шпинделя на основе регулирования расходными характеристиками, геометрическими параметрами радиальных гидростатических опор является эффективным средством повышения как точности вращения шпинделя, так и точности механической обработки на станках. Экспериментальным путем установлено влияние параметров нагрузки и режимов обработки резанием на виброактивность шпиндельного узла на регулируемых опорах токарного станка. Предложено новое конструктивное решение зубчатой муфты привода главного движения, которое обеспечивает уменьшение уровня колебаний шпиндельного узла станка. В результате проведенных исследований рабочих процессов в высокоскоростных гидростатических опорах при смазке водой с целью обеспечения высоких эксплуатационных показателей подшипника предложено использование комплексной электрохимической системы защиты на основе ингибитора и протектора коррозии. Разработана научно обоснованная методика, алгоритмы, программное обеспечение для анализа показателей точности шпиндельного узла, расчета рациональных, оптимальных геометрических и эксплуатационных параметров регулируемых гидростатических опор с целью обеспечения опорными узлами характеристик точности шпиндельных узлов. Предложен новый способ бесступенчатого регулирования величиной зазора, на основе которого разработаны новые конструкции регулируемых радиальных гидростатических опор. Разработана конструкция регулятора жесткости гидростатических опор, которая позволяет компенсировать упругие перемещения шпинделя непосредственно в месте наибольшего его смещения, и не нуждается в измерительной и преобразовательной аппаратуре. На основе элементно-ориентированного подхода создана комплексная методика автоматизированного расчета и проектирования шпиндельных узлов на регулируемых гидростатических опорах с реализацией компоновки узлов в виде параметрических 3D моделей средствами современных интегрированных CAD/CAE/CFD систем. Предложенный подход позволяет повысить качество проектных решений и сократить сроки технической подготовки производства.
The thesis for a Doctor's degree in Engineering Science on speciality 05.03.01 – Machine working processes, machines and tools. – The National Technical University of Ukraine „Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2012. The thesis determines, scientifically grounds and resolves the problem of machining accuracy increase by developing and using in principle new adjustable hydrostatical supports of spindle machine tools. Scientific bases of engineering and design of a new class of high accuracy radial hydrostatical supports with controlled outgoing operating parameters are developed. The statistical patterns of forming the spindle outgoing rotation accuracy are received. The features of workings processes in the adjustable hydrostatical spindle supports are found out. The new methods and facilities of ensuring a constant value of oil film in the supports of the spindle with programmable control systems are offered. The new schematic solutions of the system control automation by the thickness of the oil film in the controlled spindle supports are developed.
URI: http://ela.kpi.ua/handle/123456789/2329
Appears in Collections:Автореферати

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Fedorynenko_aref.pdf
  Restricted Access
31.82 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.