ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.07.2024
Просмотров: 90
Скачиваний: 0
зубьями, используемыми в деревообрабатывающей промышлен ности. Для устранения влияния шума двигателя и шпцнделя на результаты измерений главный привод закрывался герметич ным звукоизолирующим кожухом. Привод подачи разрезаемых
заготовок состоял из двигателя 7 постоянного |
тока типа П21 |
|||||||
мощностью |
0,7 кет с п = |
1500 об/мин, |
питаемого |
от специально |
||||
смонтированной системы |
генератор — двигатель |
(Г — Д ) , |
чер |
|||||
вячного редуктора 8 с передаточным числом |
і = 68 и клиноре- |
|||||||
менной передачи с двумя |
шкивами. |
|
|
|
|
|
||
В червячном колесе |
редуктора выполнена |
винтовая резьба |
||||||
с шагом 6 мм, в которую |
входил винт |
9 длиной |
1500 мм, |
сое |
||||
диненный |
с кареткой |
10. |
Каретка двигалась |
по |
направляю |
|||
щим 11 и к ней прижимными планками крепилась |
разрезаемая |
Рис. 89. Конструкция лабораторной установки
заготовка. Скорость перемещения каретки (скорость подачи S) изменялась в пределах 50—300 мм/мин. Привод подачи закры вали звукоизолирующим кожухом 12. Над диском устанавлива ли защитный кожух из листа толщиной 2 мм.
Предварительные экспериментальные исследования. Шум лабораторной дисковой пилы исследовали при помощи конден саторного микрофона, спектрометра звуковых частот типа 2112 и самописца типа 2305 фирмы «Брюль и Къер».
Результаты измерений н расчетов показали, что для обеспе чения точности ± 2 дБ при 95% надежности измерений в диапа зоне частот 63—8000 Гц необходимо проводить не менее пяти параллельных измерений. При измерении суммарного уров ня звука дБ А не менее четырех параллельных измерений. Что бы получить сравнимые результаты, в опытах использовали пластинки, изготовленные из одной партии стального листа толщиной 3 мм.
Прежде всего было выяснено, как уровень шума дисковой пилы зависит от кривизны диска, глубины реза и от того, на
каком участке пластины по ее длине происходит рез. Кривизна диска и глубина реза не оказывают значительного влияния на уровень шума пилы. Поэтому все последующие опыты проводи ли на ровных дисках при постоянной глубине реза равной 30 мм и при пилении средней части пластины, где частотная характе ристика шума более стабильна.
Зависимость уровня шума пилы от скорости подачи разре заемой заготовки исследовали на диске диаметром 400 мм, тол щиной 4,5 мм при скоростях вращения 1000, 3000 и 6000 об/мин. Скорости подачи варьировали в пределах 50—300 мм/мин.
Частотный анализ |
показал, что для исследованных скоро |
|
стей шум пилы имеет идентичный высокочастотный характер. |
||
Изменение скорости |
подачи от 50 до 100 мм/мин |
приводит к |
росту уровня звукового давления на 6—8 дБ. Дальнейшие опы
ты |
проводили |
|
при |
постоянной |
скорости |
подачи, |
|
равной |
|||||
100 |
мм/мин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Влияние |
толщины |
диска на уровень шума изучали |
на дис |
||||||||||
ках |
диаметром |
400 |
и 600 мм при скорости |
вращения |
|||||||||
3000 об/мин. |
При увеличении |
толщины |
с 2,5 до 4,5 мм |
для ди |
|||||||||
ска |
диаметром |
|
400 мм |
н |
с 3 до 6 мм для диска |
диаметром |
|||||||
600 мм уровень |
шума возрастает на 2—-3 дБ. |
|
|
|
|||||||||
|
Зависимость |
уровня |
шума пилы от окружной скорости дис |
||||||||||
ка исследовали на диске диаметром 400 мм и толщиной |
4,5 мм. |
||||||||||||
Изменение |
окружной |
скорости от |
10 |
до |
124 |
м/сек |
(скорость |
||||||
вращения диска при этом варьировали |
от 500 до 6000 |
об/мин) |
|||||||||||
приводит к незначительному |
(на 2—3 |
дБ) |
росту уровня звуко |
||||||||||
вого давления пилы без заметного изменения характера |
частот |
||||||||||||
ного спектра |
шума. |
|
10 м/сек |
(500 об/мин), |
|
|
|||||||
|
При окружной |
скорости |
даже при |
||||||||||
сравнительно |
небольшой скорости |
подачи |
(100 мм/мин), |
диск |
пилы не успевает прорезать стальную пластину и под действи ем силы подачи начинает изгибаться. Окружная скорость диска
20 |
м/сек является нижней |
предельной скоростью, |
при которой |
еще возможен нормальный |
процесс резания. |
|
|
|
Зависимость уровня шума пилы от диаметра |
пильного дис |
|
ка |
изучали как при постоянной окружной скорости |
(рис.90),так |
|
и |
при постоянной скорости вращения (рис. 91). В обоих случа |
ях изменение диаметра диска от 200 до 600 мм приводит к воз растанию уровня шума пилы на 6—7 дБ.
Опыты показывают, что наиболее существенное влияние на уровень шума пилы оказывают толщина, диаметр и скорость вращения диска пилы, а также скорость подачи разрезаемой заготовки. В то же время исследования не дают зависимости уровня шума пилы от этих факторов при их одновременном действии, а главное не позволяют определить такие соотноше ния исследуемых факторов, которые обеспечивают наименьший уровень шума. Эта задача эффективно может быть решена при помощи статистических методов планирования экстремальных
экспериментов |
и, в частности, |
метода полного факторного экс |
||||||||||||
перимента |
[32]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Полный факторный эксперимент. Статистические методы |
||||||||||||||
планирования |
экспериментов |
основаны |
на |
представлении, что |
||||||||||
существует |
единственное |
оптимальное |
соотношение |
факторов, |
||||||||||
при котором функция цели имеет максимальное |
(или минималь |
|||||||||||||
ное) |
значение, |
и что при изменении |
значений факторов функция |
|||||||||||
цели |
изменяется непрерывно. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 9 |
||
|
|
|
Матрица |
планирования и результаты эксперимента |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Фактоп |
|
Параметр оптимизации |
(уровень |
||||
Наименование |
|
|
|
|
|
|
|
звука в дБ А) |
|
|||||
|
Л\ |
.V, |
Л'з |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
1-і |
|
|
|||||
Основной |
уровень Л'о |
150 |
3,5 |
2000 |
400 |
|
_ |
|
|
|||||
Интервал |
варьиро |
|
|
|
|
|
|
— |
|
|
||||
вания |
|
уровень |
100 |
1,0 |
1000 |
200 |
|
|
|
|||||
Верхний |
|
|
|
|
|
|
— |
— |
|
|||||
(Xi = |
+1) |
уровень |
250 |
4,5 |
3000 |
600 |
|
|
||||||
Нижний |
50 |
2,5 |
1000 |
200 |
|
|
|
|
|
|||||
№ = - 1 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
№ опыта: |
|
|
|
— |
— |
|
— |
— |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
96 |
97 |
97,5 |
96 |
||||||
|
о |
|
|
+ |
— |
|
— |
|
106 |
104 |
105 |
104 |
||
|
3 |
|
|
— |
— |
|
— |
— |
98 |
97 |
97,5 |
98,5 |
||
|
4 |
|
|
— |
+ |
|
— |
.— |
104 |
104 |
103,5 |
103,5 |
||
|
5 |
|
|
— |
|
-г- |
— |
104 |
102 |
102 |
103 |
|||
|
6 |
|
|
— |
|
— |
— |
105 |
104 |
104 |
104 |
|||
|
7 |
|
|
— |
|
|
+ |
— |
101 |
100 |
101 |
101 |
||
|
8 |
|
|
+ |
|
|
-г |
— |
106 |
104 |
105 |
105 |
||
|
9 |
|
|
— |
|
|
— |
|
103 |
103 |
102 |
101 |
||
|
10 |
|
|
— |
— |
|
— |
|
108 |
107,5 |
108 |
107,5 |
||
|
11 |
|
|
— |
+ |
|
— |
- - |
104 |
103 |
103,5 |
103 |
||
|
12 |
|
|
+ |
-- |
|
-;- |
— |
112 |
111 |
ПО |
ПО |
||
|
13 |
|
|
— |
|
|
-j- |
1 |
102 |
101 |
102 |
101 |
||
|
14 |
|
|
-- |
+ |
|
-•- |
4- |
106 |
107 |
108 |
107 |
||
|
15 |
|
|
— |
|
-!- |
|
108 |
108 |
107 |
107 |
|||
|
16 |
|
|
-І- |
|
-'- |
|
112 |
114 |
112 |
114 |
|||
|
17 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
103 |
104 |
103 |
104 |
|||
В полном факторном эксперименте реализуются всевозмож |
||||||||||||||
ные неповторяющиеся комбинации |
уровней |
факторов |
(число |
|||||||||||
комбинаций N= 2К , где |
k — число факторов). |
Информация |
||||||||||||
представляется |
в компактном |
виде — в виде |
уравнения регрес |
|||||||||||
сии, которое может |
быть |
не только |
интерпретировано |
геометри |
||||||||||
чески, |
но и подвергнуто |
математическому анализу. |
|
|
В качестве параметра, подлежащего оптимизации, принимаем уровень звука дБ А.
В соответствии с данными, полученными в предварительных опытах, факторами (независимыми переменными), от которых зависит изучаемый параметр, являются: Xi— скорость подачи
разрезаемой |
заготовки |
в |
мм/мин; |
Х2 — толщина пильного |
дис |
|||||
ка в мм; Х3 |
— скорость |
вращения |
диска |
в об/мин; |
Xi — диа |
|||||
метр диска в |
мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Последовательная |
запись |
условий всех |
необходимых опы |
|||||||
тов — матрица планирования |
эксперимента — представлена |
в |
||||||||
табл. |
9. Матрица |
факторного |
плана составлена по правилу: ча |
|||||||
стота |
смены |
знака |
(уровня) |
каждого последующего |
фактора |
вдвое меньше предыдущего. Параметр оптимизации, застабилизнрованный на основном уровне (опыт № 17 в матрице), ис пользуется для определения свободного члена уравнения рег рессии. Интервал варьирования выбран таким, чтобы его вели чина была больше удвоенной ошибки изменения факторов, так как в противном случае значения факторов на верхнем и ниж нем уровне могут оказаться статистически неразличимыми.
Дисперсионный |
анализ начинаем |
с проверки эксперимента |
|||
на равіюточность. |
Равноточность |
измерений |
означает, |
что все |
|
выборки принадлежат одной и той |
же гипотетической |
(гене |
|||
ральной) совокупности. |
|
|
|
|
|
Для проверки |
этой гипотезы в |
отношении |
выборок |
с одним |
и тем же объемом существует простой критерий Кохрена, осно ванный на законе распределения отношения максимальной вы борочной дисперсии к сумме всех дисперсий [33]:
( 5 1 и ) м а к с
где (s2u)UaKc — максимальная выборочная дисперсия; s\u — по строчная выборочная дисперсия u-го опыта; N — число опытов.
Эксперимент считается равноточным, если экспериментально найденное значение G — критерия меньше табличного [55].
'Расчеты дали следующие результаты:
(*и>,акс = |
1 .3333; |
2 &и |
= 8 > 8 5 5 1 ; |
|
|
11=1 |
|
Q 3 = z |
1/шз |
= 0 1 5 0 |
6 |
|
8,8551 |
' |
|
Для числа степеней свободы (п— 1) —3 и 95%-ной надежно- с.тн,..Ст = 0,2647 > G3 . Здесь п — число параллельных измерений в опыте.
Ошибка эксперимента
5r = |
V |
„^і"1 -" |
і / |
8,8551 |
л о т , А |
' - ^ т — = 1 / |
— — = |
0,3/ 16- |
|||
і - |
f7 |
МіNn |
~ К |
16-4 |
|
Полный факторный эксперимент предполагает линейное влия ние факторов на оптимизируемый параметр. В этом случае за висимость оптимизируемого параметра L от четырех исследуе мых факторов может быть представлена в виде полинома
4
А= ^0 + 2 |
^£ |
А Ч +22 |
|
^і»ХіХи + |
222 |
biukXlXuXk> |
і=І |
|
і < и |
|
I < |
u < ft |
|
где кодированное |
значение |
факторов |
|
|
||
|
|
|
----- |
|
|
УЇІ — натуральное значение фактора; Хо— основной уровень фактора; К — интервал варьирования.
Коэффициенты уравнения регрессии вычисляют по фор мулам
|
N _ |
N _ |
Л |
0 |
N |
N |
N |
где k — число факторов; і — порядковый номер фактора в матри
це |
планирования; |
и—номер |
опыта; N — число |
опытов; |
аы, |
|||
a-xhu — элементы соответствующей |
графы. Были |
получены |
сле |
|||||
дующие значения: |
6 0 = |
104,30; |
6 , = 2,7338; Ь2 = |
0,9375; 6 , 2 = |
||||
=0,15625; 63 =0,92125; b1 |
3 = —0,6400; 62 3 =0,40625; &1 2 3 =0,18750; |
|||||||
Ь4 = 2,3438; Ь,4 = 0,2500; |
6 8 4 |
« = 1,0788; bp* = 0,0776; Ь3 4 = 0,3125; |
||||||
6,34 = 0,40625; 6234 = |
0,57750; 6,2 з4 = |
0,42Ї25. |
|
|
||||
|
Значимость коэффициента регрессии проверяется при помо |
|||||||
щи |
критерия Стьюдента |
t. |
Для коэффициента 6 ; U — критерий |
|||||
находят по формуле . |
|
• |
' |
|
|
|
||
|
|
|
li |
— |
|
I |
|
|
где sj;—ошибка эксперимента.
Если при выбранном уровне значимости U > tT, где tT — таб личная величина критерия, то коэффициент 6,- значим. Если U < Р, то коэффициент bi незначим и член с этим коэффициен том в уравнении регрессии следует опустить.
При 5%-ном уровне |
значимости все коэффициенты, |
кроме |
6124, bi2 и 6,23, оказались |
значимы. |
• 1 ' |