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
- 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 |
р1Э, 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 |
С2Э |
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 |