39692

Вибрации при механической обработке

Лекция

Производство и промышленные технологии

Наибольшее влияние на процессы резания оказывают вынужденные колебания и автоколебания. В отличие от вынужденных колебаний автоколебания начинаются одновременно с началом процесса резания и прекращаются с его окончанием. Причиной возникновения автоколебаний является сам процесс резания Переменная сила поддерживающая колебания создается и управляется процессом резания и при его прекращении исчезает. Автоколебания возникают в связи с непостоянством сил резания вследствие изменения сил трения стружки по передней поверхности режущего...

Русский

2013-10-08

55 KB

22 чел.

Вибрации при механической обработке

Технологическая система образует замкнутую динамическую систему. Замкнутость динамической системы обуславливается взаимодействием технологической системы с протекающими при обработке процессами. Эти процессы могут быть причиной, вызывающей появление колебаний элементов динамической системы, т.е. вибраций. Вибрации сопровождаются возникновением относительных перемещений режущего инструмента по отношению к обрабатываемой поверхности.

Вибрации при механической обработке вызывают:

• увеличение шероховатости;

• образование волнистости поверхности;

• образование погрешности формы поперечного сечения (например, огранка при точении);

• неравномерный наклеп поверхностного слоя;

• уменьшение стойкости режущего инструмента;

• в некоторых случаях разрушение инструмента и обрабатываемой заготовки;

• ускорение утомляемости рабочего;

• снижение производительности. Различают три вида колебаний:

• собственные (или свободные);

• вынужденные;

• автоколебания.

Собственные колебания вызываются внешними причинами (резкое изменение нагрузки, толчки, удары и т.п.) и являются затухающими гармоническими. Характеризуются частотой, периодом колебаний и амплитудой колебаний.

Наибольшее влияние на процессы резания оказывают вынужденные колебания и автоколебания.

Вынужденное колебания имеют место при действии на систему внешней периодической возбуждающей силы. Источниками внешней силы могут быть:

• прерывистое резание (например, фрезерование);

• дисбаланс вращающихся частей (заготовки, режущего инструмента);

• неравномерность снимаемого припуска;

• колебания, передаваемые извне, например, от расположенных поблизости вибрирующих машин (пресс, молот) через фундаменты и перекрытия,

• дефекты передач и привода станка (например, сшивка ремней, погрешности зубчатой передачи и т.п.).

Интенсивность вынужденных колебаний (амплитуда) зависит от соотношения частот собственных и вынужденных колебаний. При их равенстве наступает резонанс, при котором резко возрастает амплитуда вынужденных колебаний

 

Автоколебания не связаны с воздействием внешних периодических сил. Они являются незатухающими, их амплитуда и частота определяется свойствами самой технологической системы. В отличие от вынужденных колебаний автоколебания начинаются одновременно с началом процесса резания и прекращаются с его окончанием.

Причиной возникновения автоколебаний является сам процесс резания Переменная сила, поддерживающая колебания, создается и управляется процессом резания и при его прекращении - исчезает.

Существует несколько гипотез причин автоколебаний.

1. Автоколебания возникают в связи с непостоянством сил резания вследствие изменения сил трения стружки по передней поверхности режущего инструмента и трения заготовки по задней поверхности инструмента. Данная гипотеза может быть подтверждена моделированием (рис. 6 1) в котором подпружиненный грузик находится на движущейся в одном направлении ленте и совершает при этом колебания.

2. Согласно работам А.П. Соколовского и И.С. Амосова автоколебания поддерживаются за счет разности работы резания, совершаемой резцом при его врезании и отталкивании. Из экспериментальных исследований установлено, что в условиях колебательного процесса при снятии одинаковой толщины среза силы резания при врезании резца меньше, чем при его отталкивании. Это объясняется тем, что при врезании резец в процессе углубления в металл встречает «свежие», недеформированные и ненаклепанные слои, при движении отталкивания резец снимает слои повышенной твердости, что ведет к повышению усилия резания.

3. Автоколебания могут поддерживаться внешней возбуждающей силой при обработке поверхностей, имеющих волны, возникшие при предшествующей обработке с вибрациями. Поскольку при этом толщина срезаемого слоя непрерывно изменяется, то в свою очередь соответственно изменяется усилие резания, что поддерживает вибрации.

Пути уменьшения вибрации следующие:

1. Увеличивать жесткость технологической системы (применять люнеты, уменьшать вылет инструмента и т.п.);

2. Избегать прерывистого резания. Применять косозубые фрезы, уменьшать шаг зубьев фрез;

3. Балансировать быстро вращающиеся части технологической системы (шлифовальные круги, шпиндели и др.). При точении несимметричных заготовок устанавливать противовесы;

4. Устранять дефекты в передачах и кинематических цепях станка;

5. Изолировать технологическую систему от внешних источников вибрации (виброопоры, изолированные фундаменты и т.п.);

6. Выбирать режимы резания, не вызывающие вибраций;

7. Применять оптимальные СОЖ (уменьшается трение в зоне резания, трение стружки и уменьшается сила резания);

8. Устранять зазоры в подвижных соединениях и обеспечивать плотность стыков в неподвижных соединениях;

9. Использовать рациональную геометрию режущего инструмента: увеличивать углы в плане, применять виброгасящие фаски и лунки, в некоторых случаях работать перевернутым резцом и т.д.

10. Применять виброгасители. Виброгасители воздействуют не на источник колебаний, а только уменьшают возникшие колебания. Различают две группы виброгасителей:

• фрикционные,

• динамические.

Фрикционные виброгасители поглощают энергию колебаний механическим или гидравлическим трением. Фрикционные виброгасители выполняются в виде люнета и имеют кулачки, поджатые к валу пружинами (механическое трение) или рабочей жидкостью - маслом или гидропластом (жидкостное трение)

Примером использования гидравлического виброгасителя является гидроамортизатор. Схема работы механического виброгасителя при точении приведена на рис. 6.2, а.

Динамические виброгасители одно- и многомассовые используют для поглощения энергии колебаний инерционные силы (рис. 6.2, в). Для этого к колеблющейся части механизма прикрепляется пустотелый корпус, внутри которого помещен незакрепленный грузик. При направлении движения колебания в одну сторону корпус вместе с грузиком также движется в ту же сторону. При обратном движении незакрепленный грузик продолжает по инерции движение в первоначальном направлении, частично поглощая энергию колебания за счет удара.

На рис. 6.2, б приведена схема регулируемого динамического виброгасителя конструкции токаря Рыжкова, применяемого при точении. Виброгаситель состоит из втулки, крепящейся к резцу винтом через пружинку. Регулируя усилие сжатия пружины винтом, добиваются уменьшения вибраций при различных условиях резания.

 

Рис. 6.1. Модель возникновения автоколебаний из-за непостоянства сил трения

Рис. 6.2. Виброгасители: а - механический; б - динамический;

в - схема работы динамического виброгасителя, 1 - корпус, 2 – груз


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7500. Проект будівництва хлібопекарського заводу 1.07 MB
  Головною задачею проектування хлібопекарських підприємств є постійне підвищення технічного рівня хлібозаводів, забезпечення високої продуктивності і культури праці при найбільш ефективному використанні капітальних вкладень; утворення комплексно-механізованих хлібопекарських підприємств.
7501. Европейская философия нового времени 33 KB
  Европейская философия нового времени Европейская философия нового времени. Новое время - это период становления капиталистических отношений, период развития производства, требовавший развития науки и техники. Все это влияет на развитие философ...
7502. Истоки русской философии 48.5 KB
  Истоки русской философии Истоками возникновения философии на Руси можно считать: Славянскую мифологию Появление болгарской книжности т.е. появление славянской азбуки - кириллицы (IX век) Приход христианства на Русь и связанный...
7503. Философия эпохи возрождения 43 KB
  Философия эпохи возрождения Эпоха Возрождения обращается к античности, как к идеалу. В центре внимания оказывается человек, для этого этапа характерен антропоцентризм. Прежде всего, изменение отношения к человеку стало заметно в произведениях искусс...
7504. Критический утопический социализм 24.5 KB
  Критический утопический социализм. Появляется как реакция на разочарование в результатах Французской буржуазной революции. Представители этого направления критикуют современный им буржуазный строй и предлагают свои проекты преобраз...
7505. Основные идеи эпохи Просвещения 32 KB
  Основные идеи эпохи Просвещения. Эпоха Просвещения - это период идеологической подготовки к утверждению политической власти буржуазии. В этот период происходит утверждение буржуазных ценностей таких как: ценность жизни, свободы и равенства (юридичес...
7506. Экология: конспект лекций 843.5 KB
  Предлагаемое пособие поможет студентам в решении именно этой задачи применительно к курсу Экология. Содержание и структура пособия соответствуют требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. Издание п...
7507. Учет и регулирование потребления электрической энергии 112.61 KB
  Учет и регулирование потребления электрической энергии. Бытовое энергосбережение В жилищном хозяйстве потребляется около 30% тепловой энергии, которая получается от сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива. Поэтому, экономия топлива ...
7508. Экономия электроэнергии в электроснабжающих установках 60.8 KB
  Экономия электроэнергии в электроснабжающих установках Электроснабжение сельских потребителей осуществляют в основном от сетей государственных электросистем. К сельским потребителям электрическую энергию подают по линиям напряжением 6, 10, 20, 35 кВ...