CC BY
4
УДК 621.8.034 + 06
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-276-279
ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНО-ЗАВИСИМЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОТЕРЬ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЫ «ОБРАБАТЫВАЕМОЕ ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО - ОПРАВКА ЗУБОДОЛБЕЖНЫХ СТАНКОВ»
СП. Рыжов
В данной статье приведены экспериментальные данные коэффициентов потерь колебательной энергии виброакустической подсистемы «оправка - обрабатываемое зубчатое колесо» зубодолбежных станков. Изгибная жесткость данного узла значительно меньше, чем у корпусных и базовых деталей. Это обстоятельство позволяет сделать допущение, что именно эти источники относятся к наиболее интенсивным с точки зрения интенсивности звукового излучения. Кроме этого они расположены в непосредственной близости от оператора станка. Достоверные данные численных значений коэффициентов потерь колебательной энергии существенно уточняют расчеты уровней шума и вибрации на стадии проектирования, что в свою очередь, дает возможность обосновать рациональный вариант системы шу-мозащиты.
Ключевые слова: коэффициентов потерь колебательной энергии, виброакустическая подсистема, оправка, зубчатое колесо, зубодолбежный станок.
Основная часть. В настоящее время закономерностям коэффициентов потерь колебательной энергии различных деталей и узлов станочного оборудования посвящен комплекс экспериментальных и теоретических исследований [1-7]. Однако подобные исследования следует уточнять применительно к конкретным компоновкам соответствующих колебательных систем. Далее в статье приведены экспериментальные данные коэффициентов потерь элементов узла обрабатываемых заготовок зубодолбежного станка. Пьезоакселерометры устанавливались на зубчатых колесах и оправке непосредственно на самом станке. Возбуждение колебаний, методика измерений описаны в ряде работ и в данной статье не приведены [1-5]. Результаты измерений коэффициентов потерь колебательной энергии в октавных интервалах частот приведены в табл. 1.
Таблица1
Коэффициенты потерь колебательной энергии (х 10 2)_
Объект измерения Среднегеометрические октавные частоты (Гц)
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Зубчатое колесо 0,06 0,035 0,03 0,022 0,017 0,02 0,02 0,03 0,03
Оправка 0,1 0,09 0,07 0,04 0,03 0,03 0,05 0,04 0,042
Результаты регрессионного анализа представлены в табл. 2 и 3 и на рис. 1 и 2.
Таблица 1
Результаты регрессионного анализа полиномами__
Степень Уравнение СКО
1 Л = 6,440-4-9,740-5 (^ /) 1,36-10 -4
2 Л = 2,1-10-3 -1,27 • 10-3 (1в /) + 2,2 • 10-4 (1в /)2 4,11-10 -5
3 Л = 0,003 - 2,41 • 10-3 (/) + 6,6• 10-4 (/)2 -5,5 • 10-5 (/)3 3,73-10 -5
4 Л = -0,001 + 0,004(1я /) - 0,003 (^ /)2 + 0,001 (^ /)3 - 9,5 • 10-5 (^ /)4 2,93-10 -5
5 Л = 0,012-0,023(1в/) + 0,019(/)2 -0,008(/)3 +0,002(/)4 --1,2 -10 ^ (в / )5 2,29-10 -5
6 Л = 0,049 -0,11(/) + 0,11( /)2 -0,16(/)3 + 0,041(^/)4 --0,002 ( / )5 +1,3 •Ю-4 ( / )6 2,27-10 -5
7 Л= 0,18 - 0,49( /) + 0,57 (/)2 - 0,36(/)3 +0,13 (/)4 --0,029(1в/)5 + 0,0035(/)6 - 0,00018(1в/)7 2,91-10 -5
ч
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 1, ^
Рис. 1. Аппроксимация полиномами коэффициента потерь колебательной энергии
цилиндрического колеса
Таблица 2
Результаты регрессионного анализа обратными полиномами__
Степень Уравнение СКО
1 1 1742,47 + 449,1(lg f) 1,44-10 -4
2 1 4 -8675,6 + 8858,8(lg f )-1556,9(lg f )2 1,03-10 -4
3 1 Л -5993 + 5539(lgf)-264,7(lg f )2 - 159,5(lgf)3 9,40-10 -5
4 1 Л 73701,3-126807(lg f) + 78804,5(lg f )2 -20365,7(lg f )3 + +1870,67(lg f )4 6,71-10 -4
5 1 Л -39185,3 + 107609(lg f) - 109911(lg f )2 + 53367,3(lg f )3 --12137,2( lg f )4 +1037,4 (lg f )5 4,48-10 -5
1 4 -1085749 + 2773401 (lg f)-2898522(lg f )2 +1597947(lg f )3 -
6 -496962(lg f )4 + 85840,6(lg f )5 -7384,57(lg f )6 + 224,03(lg f )7 1 Л -922430 + 2302202(lg f)-2327162(lg f )2 + 1220272(lg f )3 --349886(lg f )4 + 52074,1 (lg f )5 - 3149,46(lg f )6 3,34-10 -4
7 1 4 -1085749 + 2773401 (lg f)-2898522(lg f )2 +1597947(lg f )3 --496962 (lg f )4 + 85840,6( lg f )5 - 7384,57 (lg f )6 + 224,03 (lg f )7 4,81-10 -5
п
Рис. 2. Аппроксимация обратными полиномами коэффициента потерь колебательной
энергии цилиндрического колеса 277
Так как наименьшее среднеквадратичное отклонение из всех функций имеет полином шестой степени, то регрессионная зависимость имеет следующий вид:
Л = 0,049 - 0,11(lg f ) + 0,11 (lg f )2 - 0,16 (lg f )3 + 0,041(lg f )4 -
-0,002 (lg f )5 +1,3 • 10-4 (lg f )6
Заключение. Учет зависимостей скоростей колебаний на собственных частотах позволяют теоретически рассчитывать спектральные уровни звукового давления вышеуказанных источников на этапе проектирования и выявлять частотные интервалы и величины превышений над санитарными нормами [6-8]. Фактически такие расчеты дают возможность определить акустическую эффективность систем шумозащиты.
Список литературы
1. Феденко А.А., Беспалова Г.В. Определение коэффициентов потерь колебательной энергии в стержневых конструкциях // Транспорт-2013. Труды международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный университет путей сообщения». 2013. С. 328-329.
2. Чукарина Н.А., Мотренко Д.В. О коэффициенте потерь колебательной энергии различных пород древесины // Российский научно-технический журнал «Мониторинг. Наука и Технология» № 2 (40), 2019. С. 66-71.
3. Чукарина Н.А., Русляков Д.В., Шамшура С.А. Регрессионные зависимости коэффициентов потерь колебательной энергии многослойных материалов из древесины // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 3. С. 65-71.
4. Солдатов А.Г., Чукарин А.Н., Финоченко Т.А., Суворова Т.К. Теоретическое обоснование способов снижения шума и вибраций крупногабаритных шлифовальных кругов // Noise Theory and Practice. 2022. Т. 8. № 2 (29). С. 35-44.
5. Chukarin A.N., Fedenko A.A., Shashurin A.E., Vasilyeva V.K. Regression analysis of the coefficients of vibration energy losses in gas-discharge systems of power plants // Akustika. 2021. Т. 41.С. 115-118.
6. Месхи Б.Ч., Финоченко Т.А. Исследование виброакустических характеристик малошумного механизма поддержки прутка // Вестник РГУПС. 2009. №4. С. 27-30.
7. Стуженко Н.И., Чукарин А.Н. Теоретическое исследование спектров шума при шарико-стержневом упрочнении узлов колесных пар // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2017. №2 (41). С. 297-303.
8. Ryzhov S., Finochenko T., Chukarin A., Yaitskov I. Model validation of the acoustic systems "tooth wheels-mandrels" of the vertical gear generator and gear shaping machines // Akustika. 2021. Т. 41. С. 90-93.
Рыжов Сергей Петрович, инженер, _fta09@br.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения
RESEARCH OF FREQUENCY-DEPENDENT LOSS COEFFICIENTS OF THE VIBRO-ACOUSTIC SUBSYSTEM «WORKING GEAR WHEEL - GEAR SHORTER DRIVE»
S.P. Ryzhov
This article presents experimental data on the loss coefficients of vibrational energy of the vibroacoustic subsystem "mandrel - machined gear wheel" of gear shaping machines. The flexural rigidity of this assembly is much less than that of body and base parts. This circumstance allows us to make the assumption that it is these sources that are among the most intense in terms of the intensity of sound radiation. In addition, they are located in close proximity to the machine operator. Reliable data on the numerical values of the vibrational energy loss coefficients significantly refine the calculations of noise and vibration levels at the design stage, which, in turn, makes it possible to justify a rational version of the noise protection system.
Key words: vibrational energy loss coefficients, vibroacoustic subsystem, mandrel, gear wheel, gear shaping machine.
Ryzhov Sergey Petrovich, engineer, fta09@br.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University (RSTU)
УДК 621.322
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-279-283
ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ТЕХНОЛОГИИ ТОНКОГО ТОЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА
В.В. Жмурин, В.В. Хрячкова
В статье представлены экспериментальные исследования, направленные на повышения технологичности изготовления деталей в машиностроении путем внедрения технологии тонкой обработки. В результате их выполнения разработана новая методика назначения режимов резания, которая учитывает динамические особенности многоцелевых станков.
Ключевые слова: тонкое точение, шероховатость поверхности, режимы резания, финишная обработка, дисбаланс.
С целью подтверждения рассмотренных выше теоретических гипотез были проведены экспериментальные исследования в условиях действующего производства. В качестве объекта исследований была выбрана серийно изготавливаемая деталь «Ось фиксирующая» (рис.1). Она изготавливается из конструкционной легированной стали марки 30ХН2МФА по ГОСТ 45432016. Данную марку стали рекомендуется использовать для изготовления ответственных деталей, которые подвергаются воздействию динамических нагрузок при нормальных, пониженных или повышенных температурах.
Обработка выбранной детали заключается в точении диаметра 09h7 на длину 20 мм, с получением поверхности Ra1,25. В качестве заготовки использовался пруток диаметром 012 мм и длинной 450 мм. Перед выполнением токарной обработки заготовки прошли закалку до твердости 50—54 HRC в соответствии с требованиями чертежа. Перед финишной обработкой детали было выполнено её черновое и получистовое точение с получением размера 09,5(-0,1) вместо 09h7.
Обработка была проведена на токарном автомате продольного точения G32-HA/DE. В качестве режущего инструмента использовались пластины CCGW09T304S25-02020-LIB CBN 200 фирмы SECO с напайкой кубического нитрида бора с размером зерна 2 мкм. Радиус режущей кромки пластины составляет 0,4 мм. Перед обработкой был проведен замер фактического радиуса на каждой пластине. Его результаты показали, что он составляет 0,398-0,401 мм. Зажим заготовки осуществлялся в высокоточный цанговый патрон с пневматическим зажимом.
При назначении скорости резания и подачи на оборот были учтены рекомендации фирмы SECO. Согласно им, обработка заготовки должна выполняться со скоростью резания 113 м/мин и подачей на оборот 0,08 мм/об. Так как в зарубежных каталогах нет четких рекомендаций по выбору глубины резания, а приведен лишь диапазон её допустимых значений, были использованы рекомендации отечественных справочников. Согласно им, были назначены три глубины резания: 0,05 мм, 0,07 мм и 0,1 мм на которых при постоянной скорости резания и подаче проводилась экспериментальная обработка. Для каждого экспериментального исследования использовалась новая режущая пластина.
В процессе проведения экспериментальных исследований контролировались следующие параметры: диаметра 09h7, шероховатость обработанной поверхности и динамическое состояние шпинделя. Состояние шпинделя оценивалось с помощью контроля нагрузки, выполняемого системой ЧПУ. Для контроля размера 09h7 был использован микрометр №293-821-30 ф. Mitutoyo, обеспечивающим точность измерений 0,001 мм. Шероховатость поверхности измерялась пертометром MAHR M1. Полученные результаты исследований представлены в табл. 1.
