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

25 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

75597. Театри в Великобританії. Бесіда по телефону, План-конспект уроку з англійської мови для учнів 9-х класів 70 KB
  Активізувати у мові учнів ЛО теми «Відвідування театру». Практикувати учнів у читанні тексту з метою отримання загального уявлення (skimming) з метою максимально повного й точного розуміння всієї інформації, що міститься в тексті (scanning). Повторити навчальний матеріал про ведення бесіди по телефону.
75598. ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА КОРОТКИХ СИГНАЛОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ СИГНАЛА 140 KB
  Одной из важнейших задач цифровой обработки зашумленных сигналов является обнаружение информативного сигнала в потоке данных искаженных шумами и помехами и определение его параметров. Каждая из этих операций позволяет выполнять преобразования исходного сигнала например переход сигнала из временной области в частотную или наоборот причем при этом производится уменьшение уровня шумов в обработанном сигнале. В задачах обнаружения и определения параметров защумленных сигналов усиление эффекта подавления шумов и...
75599. ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА КОРОТКИХ СИГНАЛОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ МЕЖДУ РАДИОИМПУЛЬСАМИ 189.5 KB
  Известный способ измерения расстояния до объекта основан на измерении времени задержки отраженного радиолокационного сигнала от возбуждающего радиоимпульса. По времени задержки отраженного сигнала от зондирующего определяется толщина металла. Однако увеличение количества накоплений позволяет улучшать отношение сигнал шум без искажения формы и уменьшения амплитуды накопленного отраженного сигнала лишь до некоторого предела. При ограничении времени проведения анализа количество возможных...
75600. ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА НЕСТАЦИОНАРНЫХ СИГНАЛОВ. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ГИЛЬБЕРТА-ХУАНГА 140 KB
  Каждый из этих колебательных режимов может быть представлен функцией внутренней моды intrinsic mode function IMF. IMF представляет собой колебательный режим как часть простой гармонической функции но вместо постоянной амплитуды и частоты как в простой гармонике у IMF могут быть переменная амплитуда и частота как функции независимой переменной времени координаты и пр. Любую функцию и любой произвольный сигнал можно разделить на семейство функций IMF. Процесс отсева функций IMF.
75601. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ГИЛЬБЕРТА 30.5 KB
  Спектральный анализ Гильберта HS применяется для описания нестационарных сигналов т. Мгновенная частота может быть вычислена по формуле wt = d q t dt Цель применения преобразования Гильберта IMF определенные вышеприведенным способом допускают вычисление физически значимых мгновенных частот что дает возможность создать частотно-временное представление сигнала на основе преобразования Гильберта. ЦОС по методу Гильберта-Хуанга включает последовательное применение нескольких...
75602. ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ 345.5 KB
  Целью обработки может являться также улучшение качества изображения для лучшего визуального восприятия геометрические преобразования масштабирование поворот в общем нормализация изображений по яркости контрастности резкости выделение границ изображений автоматическая классификация и подсчет однотипных объектов на изображении сжатие информации об изображении. К основным видам искажений изображений затрудняющих идентификацию можно отнести: Недостаточную контрастность и яркость связанную с недостаточной освещенностью объекта;...
75603. МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЕ ВИЗУАЛЬНОГО КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЙ 1.67 MB
  MTLB предоставляет средства интерактивной работы с изображениями в различных графических форматах включая: Изменение масштаба изображения; Изменение яркости и контрастности; Поворот изображения; Многие виды фильтрации; Конвертирование графического формата...
75604. СРЕДСТВА ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ НА ИЗОБРАЖЕНИЯХ 1.07 MB
  Hассмотрен классический подход к решению задачи обнаружения сигнала приведенный ниже. либо сумму детерминированного сигнала Vt и шума. Будем считать что факт наличия сигнала Vt тоже случаен. Для решения вопроса о наличии сигнала в данный момент можно принять правило: сигнал присутствует если...
75605. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЦОС. ВЫБОР АЦП 231.5 KB
  В системе ЦОС содержащей АЦП производится переход от непрерывного сигнала к числовому массиву с учетом шага квантования по уровню DX и шага дискретности по времени Dt. Выбор шага квантования по уровню Выбор шага квантования по уровню производится из условия достижения необходимой точности восстановления значений непрерывного измеряемого сигнала в ЭВМ по дискретным отсчетам. Количество уровней квантования N АЦП в диапазоне изменения входного сигнала Xmin Xmx равно а количество разрядов выходного кода n=log2N Расчет интервала дискретности по...