Розробка системи керування пристроєм для визначення залишкових напружень методом кільцевої канавки

Abstract

Актуальність теми дослідження. Залишкові напруження в деталях і конструкціях машин сильно впливають на термін їх служби і надійність. Вони з’являються в об’єктах виробництва при кожному виробничому процесі, і їх рівень може значно змінюватися в результаті роботи об’єкта. Їх основний ризик полягає в тому, що вони додаються до зовнішнього навантаження і можуть бути причиною відмови конструкції. Залишкові напруження не можуть бути визначені методами моделювання. Вони можуть бути визначені тільки з використанням експериментальних методів. Одним з таких методів є метод кільцевої канавки, принцип якого полягає у формуванні кільцевої канавки навколо тензодатчика. Створення кільцевої канавки знімає внутрішні напруження, які можуть бути записані тензодатчиком. Якість сформованої канавки робить істотний вплив на загальні результати визначення залишкових напружень, тому важливо зробити її якомога більш точною. З цієї причини необхідно мати найнадійніший пристрій для формування кільцевої канавки.

Постановка проблеми. Метою цієї роботи було розроблення привода й системи керування вимірювальним пристроєм для фрезерування кільцевої канавки. Це дасть змогу більш точно фрезерувати кільцеву канавку, і результуючі залишкові напруження будуть мінімально залежні від похибки обробки канавки.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. При розробці системи керування пристроєм і підготовці цієї статті були враховані не тільки наявні джерела – публікації та статті, присвячені існуючим вимірювальним приладам, які використовуються для визначення залишкових напружень методом кільцевої канавки, але також взято до уваги наш практичний досвід, отриманий у численних визначеннях залишкових напружень експериментальними методами.

Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Модифікований пристрій вимагає ретельного тестування, яке не було реалізовано під час дослідження для цієї статті.

Постановка завдання. Метою дослідження було створення системи керування для існуючого механічного вимірювального пристрою, що використовується для створення кільцевої канавки для визначення залишкових напружень методом кільцевої канавки.

Виклад основного матеріалу. Існуючий механічний пристрій було доповнено виконавчими механізмами, які були розроблені для автоматизації руху по горизонтальній осі, а також по вертикальній осі. Завдяки цьому ми досягли більшої точності при розміщенні робочого інструмента над центром тензодатчика. Водночас існуюче обладнання було укомплектовано серводвигуном, який служить для приводу різця. Для всіх цих елементів було запропоновано управління за допомогою програмованого логічного контролера.

Висновки відповідно до статті. Нашим завданням було розробити систему керування вимірювальним пристроєм, що використовується для вимірювання залишкових напружень за методом кільцевої канавки. Нам потрібно було спроектувати привода для автоматизації пристрою. Для наших потреб ми вирішили використовувати лінійні приводи, обрані відповідно до необхідних критеріїв. Після проектування електроприводів і модифікації існуючого пристрою ми приступили до реалізації управління за допомогою програмованого логічного контролера. Після цього ми створили керуючу програму в програмному забезпеченні Automation studio. Цей удосконалений вимірювальний пристрій дозволяє досягти набагато більш високої точності фрезерування кільцевих канавок, що дозволяє більш точно визначати залишкові напруження в конструкціях.