Підвищення точності механообробки токарного верстата 16К20 шляхом модернізації електропривода головного руху

Об'єкт дослідження – процес керування головним електроприводом токарно-гвинторізного верстата 16К20 в умовах ремонтно-механічної дільниці ПАТ «Запоріжсталь». Предмет дослідження – мехатронна система керування електроприводом головного руху на базі частотного перетворювача з векторним керуванням. У першому розділі здійснено комплексний аналіз конструкції токарно-гвинторізного верстата 16К20, його кінематичної схеми головного руху та основних технічних характеристик. Проведено порівняльний аналіз релейно-контакторної, скалярної та векторної систем керування, що дозволило науково обґрунтувати доцільність переходу на векторне частотне керування. У другому розділі розроблено структуру мехатронної системи керування на базі частотного перетворювача з векторним керуванням. Обґрунтовано вибір елементної бази, зокрема частотного перетворювача Danfoss VLT AutomationDrive FC 302 (15 кВт, алгоритм VVC+, sensorless) та програмованого логічного контролера Siemens SIMATIC S7-1200. У третьому розділі побудовано математичну модель частотного електропривода в орієнтованій системі координат d–q з ідентифікацією параметрів асинхронного двигуна АО2-61-4. Виконано комп’ютерне моделювання динамічних процесів у середовищі MATLAB/Simulink із порівнянням режимів прямого пуску та векторного керування. У четвертому розділі виконано розрахунок капітальних витрат на впровадження системи, які становлять 98 250 грн. Визначено структуру річного економічного ефекту в обсязі 64 356 грн, основним джерелом якого є зниження рівня шлюбу продукції. Підтверджено високу економічну ефективність та інвестиційну привабливість проєкту. У п’ятому розділі проведено аналіз шкідливих і небезпечних виробничих факторів при експлуатації модернізованого верстата. Забезпечено відповідність системи керування вимогам чинних нормативних документів.