LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Поліпшення віброакустичних характеристик системи "напрямні труби - шпиндельний барабан" багатошпиндельних пруткових автоматів

вузла визначалися при навантаженні заготовки в характерних точках спеціальним пристроєм (рис. 1). Основою методики є теоретично-експериментальне визначення деформацій заготовки та шпиндельного вузла верстата. При навантаженні заготовки її деформації в різних точках є взаємнозв'язаними і однозначно залежать від ряду силових факторів, що діють на заготовку. Мірою статичних і динамічних силових факторів, які діють на заготовку, є геометричні зміщення заготовки в певних точках. Задаючи або вимірюючи переміщення заготовки в характерних точках, можна виключити силові фактори з розгляду і вважати заготовку й силовий вузол не навантаженими.

Запропонована спеціальна методика визначення вібраційного поля заготовки оптичним методом. Методика полягає у фотографічній фіксації світлової плями, яка утворена джерелом світла, встановленим на рухомій заготовці. Обертова пляма має конфігурацію, яка відповідає обертовому руху і коливанням прутка (рис. 2). За формою і розмірами світлової плями визначалися параметри коливань, а, відповідно, і параметри вібраційного поля верстата.



а б

Рис. 2. Схема переміщення світлової плями під час руху заготовки: а-при коливальному переміщенні центра заготовки; б- при обертальному русі центра заготовки.


У третьому розділі розроблено математичну модельдинамічної системи верстата. Розглянуті в комплексі динамічні коливальні системи кожної із шести заготовок (рис. 3).


Рис. 3. Схема опирання заготовок у токарному багатошпиндельному автоматі: 1- шпиндельний барабан; 2 - шпиндель; 3 - заготовка; 4 - вал; 5 -направляюча труба; 6 - хвильова пружина; 7,8,9 - опорні кільця.


Рис. 4. Розрахункові схеми коливальних систем заготовки із врахуванням розподіленості параметрів по довжині: а-варіант підтримки заготовки з лівого краю; б-консольний варіант опирання заготовки із введеною фіктивною опорою.



Рис. 5. Структурна схема (а), яка визначає переміщення окремого перерізу заготовки при дії поперечних сил і моментів; формування структурної схеми у вигляді одного блока (б); врахування дії відцентрових сил на заготовку введенням зворотного зв'язку (в).

Показано, що по мірі зменшення довжини прутка змінюється схема його опирання. Загалом мають місце дві схеми опирання – консольна і безконсольна (рис. 4).

Розроблено математичну модель коливальних процесів у динамічних системах заготовок із врахуванням розподіленності маси прутка по довжині. Модель охоплює всі можливі схеми консольного і безконсольного опирання заготовок. Вона подана у вигляді нескінченого набору трансформуючих функцій, які описують всі форми коливань заготовки із врахуванням розподіленності параметрів.

Трансформуючі функції, які описують переміщення заготовки під дією окремого силового фактора, мають вигляд:

,

де x- безрозмірний коефіцієнт, який визначає інтенсивність затухання коливань, що відповідають кожній і-й формі коливань заготовки. Значення цього параметра для пруткових заготовок знаходиться в межах x= 0,05...0,1, причому параметр затухання має тенденції росту із підвищенням номера форми коливань.

Розглянуто всі незалежні геометричні і силові фактори, які здійснюють збурюючу дію на динамічну систему заготовки. Незалежні параметри формують вихід моделі по адитивній схемі (рис. 5 а і б). Силові фактори, що залежать від поперечних коливань заготовки (відцентрові сили) визначено шляхом введення місцевих зворотних зв'язків (див. рис. 5в).

Динамічна система заготовки на двох опорах є статично-невизначеною. Невідомим є момент защемлення заготовки в цанговому патроні. Для його визначення математична модель має додатковий блок. У матрично-векторній формі математична модель має вигляд:

,

де компоненти матриці визначено залежностями:

.

Для варіанту заготовки із консоллю у якості залежного фактора додатково введено переміщення фіктивної опори яке задається таким чином, щоб її опорна реакція дорівнювала нулю. При цьому математичну модель переміщення фіктивної опори подано у наступному матрично-векторному вигляді:

,

де компоненти матриці обчислюються згідно з виразом:

,.

Частинні похідні трансформуючих функцій знайдено шляхом диференціювання відповідних залежностей по довжині пруткової заготовки.

Одержана матрично - векторна залежність дає можливість виключити опорну реакцію фіктивної опори, яка введена на лівому краю заготовки. При цьому блок-схема загальної математичної моделі коливань заготовки із консольною частиною набуває розімкнутого вигляду (рис. 6).



Рис. 6. Блок-схема математичної моделі заготовки із консольною частиною.

Розроблена математична модель є загальною і дозволяє моделювати динамічні процеси в заготовці при різних схемах її опирання.

У четвертому розділі викладено результати експериментальних і теоретичних досліджень вібраційного поля токарного багатошпиндельного автомата. При знакозмінному навантаженні визначено нелінійні пружно-дисипативні характеристики вузла закріплення заготовки, які мають гістерезисний характер.

У результаті статистичної обробки знайдені характеристики випадкових значень положення деталі в зоні різання при циклічних змінах навантаження на заготовку в області напрямних труб. Закони розподілу випадкових положень заготовки близькі до рівномірних (рис. 8).

Теоретичні дослідження вібраційного поля заготовки виконані за допомогою розробленої математичної моделі. Знайдені динамічні характеристики системи заготовки - амплітудо-частотні (рис. 9) та фазо-частотні характеристики, визначені для переміщень у різних перерізах.

Набір частотних характеристик описує вібраційне поле заготовки як системи з розподіленими параметрами. На основі частотних характеристик визначені параметри випадкових коливань кожного перерізу заготовки, віброшвидкості та віброприскорення перерізів (рис. 10). Зниження жорсткості хвильових пружин, встановлених у напрямних трубах, приводить до значного зниження інтенсивності коливань пруткової заготовки.



Рис. 7. Випадкові переміщення заготовки в зоні різання при циклічній дії на заготовку поперечної збурюючої сили в області напрямних труб.

а)


б) в)


Рис. 8. Нормовані гістограми випадкового положення прутка в робочому просторі верстата: а- положення заготовки без навантаження; б – положення заготовки при дії