CC BY
5
Demidov Nikolai Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, ndemidov51@mail. ru, Russia, St. Petersburg, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University,
Dobretsov Roman Yurievich, doctor of technical sciences, professor, dr-idpo@yandex.ru, Russia, St. Petersburg, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University,
Voinash Sergey Alexandrovich, leading engineer of the research laboratory, sergey_voi@mail.ru, Russia, Kazan, Kazan Federal University,
Sokolova Victoria Aleksandrovna, candidate of technical sciences, docent, sokolova_vika@inbox.ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S. M. Budyonny,
Zagidullin Ramil Ravilevich, candidate of technical sciences, docent, r.r.zagidullin@mail.ru, Russia, Kazan, Kazan Federal University,
Korol Sergey Aleksandrovich, candidate of technical sciences, s. a. korol@yandex. ru, Russia, Ukhta, Ukhta State Technical University
УДК 658.345 + 06
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-477-480
АНАЛИЗ СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА ВИБРАЦИЙ ПРИ РАБОТЕ ЗУБОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ
А.Г. Солдатов
Зубошлифовальные станки применяются для придания зубу колеса правильную форму, а также снизить шероховатость его поверхности. Вибросигнал работающего станка содержит большое количество информации о его состоянии. В работе приведены результаты экспериментальных исследований спектрального состава вибраций зубошлифовальных станков, проведенные в условиях их производственной эксплуатации при различных технологических нагрузках.
Ключевые слова: зубошлифовальные станки, экспериментальные исследования, виброакустические характеристики, вибрации.
Небаланс вращающихся частей является одним из самых наиболее распространенных дефектов оборудования, обычно приводящим к резкому увеличению вибраций. Спектральный анализ вибраций является методом обработки сигналов, позволяющий выявить частотный состав сигнала, и проводился для выявления возможных причин повышенной вибрации при выполнении работ на зубошлифовальных станках.
Спектры вибраций зубошлифовальных станков. Измерения вибраций проводились на зубчатых колесах, оправках, шлифовальной бабке, станине станков, работающих по методу обката. Результаты измерений приведены на рис. 1 и 2.
Разница в уровнях вибраций на зубчатых колесах и оправках в низкочастотной части спектра не превышает 5 дБ, а средне и высокочастотной части увеличивается и достигает 12 дБ. Спектры вибраций имеют ярко выраженный высокочастотный характер, что соответствует силовому воздействию при шлифовании. Спектры вибраций шлифовальной бабки и, в особенности станины, низко и среднечастот-ные (рис. 2).
Следует отметить, что уменьшение уровней вибраций в сравнении с оправкой составляют 5-7 дБ, а в сравнении с зубчатым колесом 10-17 дБ.
Спектры вибраций корпусных и базовых деталей станка 3А151 приведены на рис. 3.
Максимальные уровни вибраций зафиксированы на бабке шлифовального круга, которые достигают значения 85 дБ в четвертой октаве. В пятой - девятой октавах имеют тенденцию к снижению интенсивности, что составляет 5-7 дБ на октаву. Уровни вибраций на передней балке и станине не превышают 74 дБ. Все спектры, зафиксированные на корпусных и базовых деталях, имеют ярко выраженные низкочастотные и наглядно продемонстрировали, что звуковое излучение корпусных и базовых деталей не влияет на формирование акустических характеристик на рабочем месте в тех частотных диапазонах, где уровни звукового давления превышают санитарные нормы.
Lv, дБ
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Рис. 1. Спектры вибраций на зубчатых колесах (1) и оправках (2)
Lv, дБ
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
1--2 --— 3 ^ Гц
Рис. 3. Спектры вибраций на бабке шлифовального круга (1); на передней балке (2); на станине (3)
Расчеты собственных частот колебаний зубчатых. Фактически доминирующими источниками являются нарезаемые зубчатые колеса, шлифовальные круги и оправки. Для подтверждения этого предположения выполнены расчеты собственных частот колебаний зубчатых колес различных геометрических размеров.
Как видно их полученных данных звуковое излучение зубчатых колес и происходит в пятой-девятой октавах.
Зубошлифовальные цилиндрические Б х И = 125 х 80; 2) 200 х 100; 3) 320 х 150; 4) 500 х 200; 5) 800 х 200; 6) 320 х 220; 7) 800 х 280;
3 =1,92.
¡1 =1920; ¡2 =3840; ¡3 =57(50; ¡4 =7680; ¡5 =9600; ¡6=11520. з£=1,5 .
¡1 =1500; ¡2 =3000; ¡3 =4500; ¡4=6000; ¡5 =7500; ¡6 =9000; ¡7=10500.
478
3^=1,4.
/ =1400; / =2800; / =4200; / =5000; / =7000; /5 =8400; /7=10500.
3 jj =1,2.
fi =1200; /2 =2400; / =3500; /4 =4800; /5=5000; /5 =7200; /7=8400; /8=9800; /=10500
3-^= 0,825.
/1 =825; /2 =1550; /3 =2475; /4 =3300; /5 =4125;/=4950; /7=5775; /8=5500; /»=7425; /10=8250; /ii=9075;
fi2=9900; /3=10725. 3* = 2.
/1 =2000; /2 =4000; /3 =5000; /4 =8000; /5 = 10000. 3*=1.
/1 =1000; /2 =2000; /3 =3000; /4 =4000; /5 =5000; /5 =5000; /7=7000; /8=8000; /9=9000; /ю=10000; fn=11000.
Зубошлифовальные конические
D x A = 320 х 32; 2) 320 х 50; 3) 800 х 125. h
3- = °3
/1 =300; /2 =500; / =900; /4 = 1200; /5 =1500; /5 = 1800; /7=2100; /8=2400; /9=2700; /ю=3000; fn=3300...;
/37=11200 Гц. h
3- = °,47;
/1 =470; /2 =840; ...; /23=10810. Гц £ =0,47. f =470;... D x h = 20 x 50;
/1 =3-103-2,5 k = 7,5-103 k; / =7500 D x h = 50 x 80;
/1 =3000; /2 = 5000; / =9000 D x h = 80 x 100;
/=3-103-^к=3750; / = 3750; /2 =7000; / =11250.
Результаты расчетов наглядно показали правильность как теоретических исследований процессов шумообразования при шлифовании колес, так идентификацию доминирующих источников, создающих на рабочих местах превышения уровней звукового давления над санитарными нормами.
Выводы. Измерения вибраций подтвердили правильность выводов об источниках, акустическое излучение которых определяет величины превышений уровней звукового давления на рабочем месте станочника. Звуковое излучение элементов несущей системы станков следует исключить при оценке звукового поля, создаваемого на рабочих местах станочников. Выполнение санитарных норм практически может быть обеспечено только уменьшением интенсивности звукового излучения системы «узел шлифования - обрабатываемая заготовка».
Список литературы
1. Финоченко Т.А., Баланова М.В., Яицков И.А. Методика и техническое обеспечение проведения экспериментальных исследований определения шума на рабочих местах // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. 2019. № 1(45). С. 5-7.
2. Морозов С.А., Чукарин А.Н., Финоченко Т.А. Экспериментальные исследования шума и вибрации при местном упрочнении деталей шарико-стержневым упрочнителем // Российский научно-технический журнал «Мониторинг. Наука и Технология» 2019. № 1 С. 55-59.
3. Финоченко Т.А. Методика проведения экспериментальных исследований шума прутковых токарных автоматов // В сборнике: Инновационные технологии в машиностроении и металлургии. Материалы IV Международной научно-практической конференции. 2012. С. 253-258.
4. Солдатов А.Г., Харламов О.Г., Финоченко Т.А. Идентификация факторов производственного процесса при работе на зубообрабатывающих станках // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. 2021. № 2 (55). С. 118-121.
5. Солдатов А.Г., Суворова Т.К., Финоченко Т.А., Чукарин А.Н. Теоретическое обоснование способов снижения шума и вибраций крупногабаритных шлифовальных кругов // NOISE Noise Theory and Practice. 2022.Том 8 №2. С. 35-44.
5. Солдатов А.Г. Анализ спектрального состава шума на рабочих местах станочников зу-бошлифовальных станков // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып.5 С. 437-443. DOI: 10.24412/2071-5158-2022-5-437-443.
Солдатов Александр Григорьевич, аспирант, smspal@mail. ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения
ANALYSIS OF THE SPECTRAL COMPOSITION OF VIBRATIONS DURING OPERATION OF GEAR GRINDING MACHINES
A.G. Soldiers
Gear grinding machines are used to give the tooth of the wheel the correct shape, as well as to reduce the roughness of its surface. The vibration signal of a running machine contains a large amount of information about its condition. The paper presents the results of experimental studies of the spectral composition of vibrations of gear grinding machines, carried out under the conditions of their production operation at various technological loads.
Key words: gear grinding machines, experimental studies, vibroacoustic characteristics, vibrations.
Soldatov Alexander Grigorievich, postgraduate, smspal@mail.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University
УДК 621.791
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-480-490
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА НАКАТКИ РОЛИКАМИ
НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА
А.Е. Хачкинаян
Разработана методика теоретического расчёта технологических параметров поверхностной пластической деформации накаткой роликами наплавленного металла в процессе нанесения на цилиндрические детали с учётом существующих методик расчёта. Приведены формулы для определения глубины наклёпа, усилия накатки и формоизменения наплавленного металлопокрытия. Результаты теоретических расчетов дают хорошее совпадение с полученными экспериментальными данными.
Ключевые слова: наплавленный металл, накатка роликами, усилие накатки, глубина наклёпа, формоизменение наплавленного металла, упрочнение, пластическая деформация.
Одним из наиболее важных показателей упрочнения нанесенного металлопокрытия накатным инструментом является глубина наклепа слоя металла. Установлено, что подача накатного инструмента и число проходов не оказывают существенного влияния на глубину наклепанного слоя.
Первая попытка расчетного определения глубины наклепанного слоя реализована С.Г. Хейфе-цем, который предложил зависимость, связывающую глубину наклепа t с силой Р вдавливания ролика и с пределом текучести деформируемого материала [1]
t = ^Р/2аТ . (1)
Эта зависимость основана на решении задачи Буссинеска и не учитывает формы контактирующих поверхностей; она хорошо согласуется с опытом лишь при достаточно малых радиусах кривизны накатного ролика и размерах площадки контакта. Однако в тех случаях, когда эти условия не соблюдаются (что на практике наиболее вероятно), расчеты по формуле (1) приводят к завышению значений глубины по сравнению с фактическими значениями [2, 3].
Необходимость уточнения формулы (1) впервые отметили И.В. Кудрявцев и Г.Е. Петушков [2]. Они ввели поправку, учитывающую влияние на глубину наклепанного слоя кривизны поверхностей контактирующих тел. С указанной поправкой формула (1) приобрела вид
г = 1/ (1 + 0,07^ К У Р/ 2аТ .
В то же время В.М. Браславский [3] на основе общего решения контактной задачи теории упругости установил, что глубина наклепанного слоя существенно зависит также от формы площади контакта ролика с деталью. Были получены зависимости для различных отношений (а и Ь - большая и меньшая из полуосей проекции эллиптической площадки на плоскость, нормальную к направлению контактной нагрузки), которые рекомендуется использовать для определения глубины наклепа.
По мере развития деформации распределения давление по поверхности контактной площадки трансформируется от сферического в упругой стадии внедрения ролика к равномерному при развитии пластической деформации в зоне контакта. Очевидно, что при этом
Р = Рср. = Р/жаЬ . (3)
