Файл: Котелевский В.Ю. Автоколебания в системах трения металлорежущих станков.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 03.08.2024

Просмотров: 53

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

- 96 - На рис.65 приведены спектрограммы для таких не колец и преж­

них условий

аа исключением: числа оборотов,

/г-2

=1500

об/мин,

сож - "велосит",

Дсо-=35 мк/гол. В табл.

2 сведены результаты

обработки полученных спектрограмм.

 

 

 

 

Анализ

представленных результатов во П зоне

(рис.64,65)

показывает,

что

аффект пиления колебаний

в

зоне

частот,

близ ­

ких к собственны!/!, при двухсторонней схеме наблюдается совер­ шенно определенно ( коэффициент снижения амплитуд после 6-й гармоники: геЛ7=3,2!>). Помимо снижения амплитуд волн, при двухсторонней схеме снижается число волн различного шага. Из табл.2 следует, что значительная группа неровностей в зоне после 6-й гармоники порождается источником, близким по частоте к области низших собственных частот крутильных колебаний. Есть

все основания считать эти источники по

своей

природе

автоколе­

бательными. На спектрограмма выделяется еще одна

группа частот

более высоких (400*500

г ц ) . Эти частоты

оказываются

близкими к

парциальной собственной

частоте системы

СПИД в радиальном нап­

равлении. Возбудителем

этих частот, вероятно,

является выход

инструмента эа изделие

и его вход с подачей

SПр

» Если оцени­

вать неровности с точки

зрения энергии

возможного

возбуждения,

введя в рассмотрение показатель W , то в этом случае

схема с уравновешиванием сил резания еще более выигрывает (см.т-йл.2) •

В 1 зоне частот (сы.рис-64,65) неровности формируются аа счет ошибок предыдущей обработки и ошибок установки на данной операции. В этой зоне можно проследить,, что при схеме с одной •головкой преобладает эллипсность, а при двух головках - трех­ гранно сть .

Ив приведенных данных следует, что повышение крутильной жесткости привода станка должно сдвигать частоту автоколеба­ ний в более высокую зону. Помимо автоколебаний П эоны и коле­ баний, вызываемых действием неровностей заготовки в 1 зоне частот,на спектрограммах присутствуют и другие частоты систе­ матического и случайного характера в зона зысоких частот. Присутствие этих источников неизбежно при обработке резанием. Действие совокупности всех источников формирует поверхностные нерозности изделия, и, как видно, автоколебательные процесса игр йот здесь важную роль.


Г л а в а У1

ПРИКЛАДНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ АВТОКОЛЕБАНИЙ

ВДИНАМИКЕ СТАНКОВ

§1. Воздействие внешнего возбуждения на автоколебательную систему

Воснове прикладных динамических расчетов при конструиро­ вании машин, и в частности металлорежущих станков, лежит пре­ дотвращение интенсивных вибраций, вызываемых резонансными у с ­ ловиями. В большинстве случаев расчет сводится к определению значений собственных частот доминирующей упругой системы при­

менительно к ответственным уалам станка и к системе станок-

деталь-инструмент.

При этом расчет ведется на прочность меха­

низма

или точность

движения с учетом периодического воздей­

ствия

определенных

внешних возбуждений. Во многих случаях в

станках возбудитель дает переменное воздействие, частоту кото­ рого удается найти в условиях установившегося процесса без . затруднений. Одним из возбудителей является и механизм с тре­ нием скольжения или рѳзаниѳы, частота воздействий которого отвечает частоте автоколебаний СО.

В отличие от других возбудителей, для которых проверяется опасность резонанса относительно собственных частот рассматри­ ваемой доминирующей упругой системы, в случае автоколебаний взаимодействие собственных частот с возбудителем происходит внутри одной и той же упругой системы.' Поэтому в практике возникает эадача взаимодействия автоколебаний с другим внешним возбудителем. В литературе подобное взаимодействие рассмотрено

[l,44,50»34J для одномерных систем автоколебаний. Однако какихлибо существенных отличий в данный вопрос двумерность модели автоколебаний не вносит.

- 98 -

Основные положения взаимодействия вынужденной и автоколебатель­ ной систем сводятся к следующему.

При наличии внешнего периодического воздействия в автоколе­ бательной системе возможны два режима. Первый режим соответ­ ствует биению между автоколебаниями и вынужденными колебаниями, вызываемыми внешним периодическим воздействием. В главе У, § 1 мы встречались с подобным явлением, где происходило сложение частоты автоколебаний fa и собственной ^ . медленно затухающей частоты, фигурирующей в качестве вынужденной, если рассматри­ вать малый отрезок времени (когда затуханием пластин можно пренебречь). Второй режим состоит в том, что внешнее периоди­ ческое воздействие навязывает системе свою частоту и подавляет автоколеоания, возможные в системе. В этом случае система авто­ колебаний автоматически синхронизируется частотой внешнего в о з ­ действия. Второй режим соответствует, подавлению автоколебаний. Это явление получило название принудительной синхронизации или

захватывания

частоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

Используя

представление

двумерной автоколебательной

модели

в

виде

релейной системы автоматического

регулирования

(гл . іУ,

§ 2 ) , представим внешнее периодическое воздействие

F(t)

 

часто ­

ты

О,

приведенным ко входу

релейного элемента

(см . рис . 66) .

 

 

 

-

На рис.ьб

обозначены: cc^t)

-

 

 

 

 

приведенное внешнее

периодичес­

 

 

 

 

кое воздействие ко входу релей­

 

 

 

 

ного элемента,

JC2(t)

 

-

резуль­

 

 

 

 

тирующее

воздействие

на

входе

 

 

 

 

релейного

элемента.

 

 

 

 

 

 

 

 

В решениях,

отражающих

уста­

 

 

 

 

новившиеся колебания

в

системе,

 

 

 

 

необходимо учитывать

сдвиг

фаз

 

 

 

 

f между

вынужденными

колебания­

 

 

 

 

ми и внешним периодическим

воз ­

 

 

 

 

действием,

 

 

 

 

 

Пне. 66.Блок-схем2 внешнего воздействия

 

 

 

 

 

 

 

на автоколебательную систему

 

 

 

 

 

(142)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И первому, -и второму режимам соответствует решение уравнения для замкнутой релейной системы:


 

- 99

-

 

 

(143)

где

- символ преобразования

Лапласа.

В случае

биений решение уравнения

(143) о т н о с и т е л ь н о » ^ ^ в

общем случае является непериодическим или квазипериодическим.

При синхронизации все переменные величины в уравнении

(132) и з ­

меняются с частотой возбуждения

и

решение

упрощается.

 

 

§2. Динамические

характеристики

упругой

системы

 

 

 

и расчет автоколебаний

 

 

 

3

любой динамической

задаче

упругая

система является

о с ­

новой,

определяющей характер движения

при

выведении её

из

п о ­

ложения равновесия: периодический

или

апериодический,

устойчи­

вый или неустойчивый. .В связи с рассмотрением метода расчета

автоколебаний в движущихся механизмах с трением или резанием

важным этапом является определение характеристик парциальных

упругих систем, взаимодействующих

при

движении. В сложных ма­

шинах,

какими являются металлорежущие

станки,

одновременно

 

взаимодействует большое количество деталей и групп деталей,об­ ладающих всеми свойствами упругой системы. В этой связи было предложено [2б] построение динамических характеристик упругой системы для группы деталей и даже для всего станка (эквивалент­ ная упругая система). Удобно представлять их на комплексной плоскости в виде аі.іплитудно-фазовых частотных характеристик (рис . 41) . При построении АФЧХ эквивалентной упругой системы

производится суммирование МНХ составляющих упругих

систем,что

правомерно для линейных систем.'

 

 

 

 

 

приступая к расчету автоколебаний при движении с трением,

необходимо иметь исходные параметры 2-х парциальных

 

упругих

систем относительно массы

меньшего из реагентов пары

трения.

В Ш главе были рассмотрены

пути

определения

основных

 

исходных

параметров, кроме массы ползуна,

жесткости

привода

р

г

и той

части удельных диссипативных

сил, которые проявляются вне зоны

трения: С^в и

Огг

. Последние две величины обычно

значительно

меньше,

чем

и

Сг , однако

в общем случае должны

прибавляться

к Сf и

С2.

 

 

 

 



 

 

 

- 100

-

 

 

 

 

Вовникаѳт

вопрос,

в какой мере

могут быть использованы АЗЯХ

эквивалентной

упругой

системы при

составлении расчетной

схемы

автоколебаний.

 

 

 

 

 

 

 

Эквивалентность может быть распространена на внешние

свя-

ви группы ползуна с общей массой

т с

, которая

находится

как

сумма масс,

входящих

в группу полауна

(рис.67):

 

 

 

 

 

/ J . Z

 

 

 

 

 

 

 

mC=Hmn

 

 

 

 

(144)

 

 

 

л=/

 

 

 

 

 

Вдоль оси

X/

справедливы значения

Gf3

и

р, найденные И8

вквивапѳнтной первой парциальной системы (1ЭАЗЯХ). Если известна

1ЭАЗЯХ

упругой

системы по оои Хі

,

полученная

расчетным

или

опытным путем при условии

V =0 (рис.68),

то

внсчекия

СІЭ

и

определяются в первом приближении как для элементарной

упругой

системы

(см.рис.68):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(145)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(146)

 

 

 

 

/3

 

 

 

 

 

 

 

 

(147)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Û23

 

 

 

 

 

 

 

 

(148)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким же путем можно найти

значения

С

и

p 2

J

з

если

известна

2ЭАЗЯХ вдоль оси

X % .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нетрудно видеть, что для упрощенных расчетов можно ограничиться

определением pf

и

р2

для наиболее

податливых звеньев:

 

Pf "Pf п. u

Рг^Ргп"1

а

коэффициенты

 

и

Сг.

брать

для

звень­

ев о максимальными вначениями диссилативных сил: 0,^0,п

 

и

Ci* Сг л

.Если

пренебречь

ва малостью

величинами

£/J>

и

Сгэ ,

то в втом случае

потребность в эквивалентной

А2ЯХ парциальных