Научная статья на тему 'Прикладная программа расчета виброактивности дереворежущих станков'

Прикладная программа расчета виброактивности дереворежущих станков Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
62
30
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Воробьев А.А.

The developed applied program of account of the cores a component of vibration of woodworking machines is presented.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Прикладная программа расчета виброактивности дереворежущих станков»

ПРИКЛАДНАЯ ПРОГРАММА РАСЧЕТА ВИБРОАКТИВНОСТИ ДЕРЕВОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Воробьев А.А. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)

The developed applied program of account of the cores a component of vibration of woodworking machines is presented.

При проектировании современного деревообрабатывающего оборудования необходимо учитывать влияние значительного количества различных факторов. Поэтому целесообразным в процессе проектирования нового оборудования является использование методов имитационного моделирования объекта разработки с целью выявления зависимостей и дальнейшей оптимизации конструктивных параметров.

Помимо стандартных расчетов на прочность и жесткость необходимы динамические расчеты, в результате которых определяются критические частоты вращения, что позволяет проверить систему на близость к резонансу, наступающему при совпадении собственной и вынужденной частоты колебаний. А также определить значения основных компонент вибрации - виброскорости и виброускорения, характеризующих динамику работы шпиндельной сборочной единицы (ШСЕ).

Рассмотрим динамическую модель шпинделя механизма резания дереворежущего станка в виде наиболее распространенной компоновки - трехмассо-вой системы, представленной на рисунке 1.

m, I m2 I гпз, I

m - приведенная масса; I - приведенный момент инерции; Ci - элементы составляющей жесткости опоры; L, a, b, c, l - линейные параметры механизма резания.

Рисунок 1 - Динамическая модель механизма резания

Для описания динамики работы конструкции механизма резания экспериментальной установки, составлена морфологическая функция координатного перемещения шпинделя

f(s0) = (1)

в которую входят неизвестные параметры:

/ (щ) - функция технологических свойств обрабатываемого материала;

/ (Яь) - функция радиального биения шпинделя;

/(07^) -функция допуска соосности посадочной поверхности подшипников определяемого по методике и рекомендациям, изложенным в ГОСТ 332585;

/ ^) - функция допуска формы и расположения поверхностей;

/(врег) - функция конструктивного и технологического дисбаланса шпиндельной сборочной единицы (ШСЕ), определяемого по нормативам, приведенным в ГОСТ ИСО 1940.1-2007;

/ (У) - функция статического прогиба шпинделя;

/ (1Т, и) - функция допуска линейных размеров отверстий и валов характерных контактных пар ШСЕ.

Описание входящих в формулу 1 параметров приведено в работе [1]. В результате получим математические модели для компонент вибрации виброскорости, Узр и виброускорения, ЛР.

Математическая модель для компоненты виброскорости имеет вид

у = n • di • Z ^^ 60 • (d0 - dt)

n 2

N

N IT

Zf;

dx

+ ■

1

M u

i I

dy

M Ut:1J0(ki • y + kr)

r'J.

+

1

nk-1

f nt \

(Zx;) Vi=1 J

КГ^ 0(К ■ Х + к1) ,

где Узр - скорость в локальной интегральной энергонасыщенной точке (ИЭТ) механизма главного движения;

Х - составляющие компоненты виброскорости: радиальное биение, допуск

соосности, дисбаланса, прогибов и допуска линейных размеров.

щ - коэффициент, зависящий от количества входящих компонентов хг

Виброускорение в экстремальной интегральной точке, принадлежащей механизму главного движения в области опор качения на поверхности корпуса ШСЕ для уравнения можно записать в виде функции

Ap =

n • d • z 2 n

60 • (d0 - d) 2

1 I N IT 1 •lli-

dx

N l • x + ki)

+

i f M it

- •lif-lJ

dy

M l bio (ki • y + kr)

r> J_

+

1

nk-1

(nk \ lZx,

V,=1

На основании полученных выше теоретических положений была разработана авторская программа «SHAFT», написанная на языке программирования Borland Delphi 7, которая позволяет определять основные вибрационные и динамические параметры шпиндельных сборок по их линейно-массовым характеристикам на стадии проектирования.

Укрупненная блок-схема алгоритма программы представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Укрупненная блок-схема алгоритма программы «SHAFT»

Результаты расчета в программе «SHAFT», представлены в оконной форме на рисунке 3.

V SHAFT

ПОЛУЧЕННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ

Виброскорость, У$р= 10,812

Виброскорость, Угпр= 10,511

Виброскорость, \/|р= 10,274

Виброускорение, А$р= |6,217

Виброускорение, Агпр= 14,476

Виброускорение, А1р= 12,147

Первая критическая частота, р1 = |6504,047

Вторая критическая частота, р2= |12851,124

Третья критическая частота, рЗ= |74688,871

Рабочая частота, п= |1600,000

Шероховатость, Нгш= |57,400

Коэффициент динамичности, Кс!= 11,064

мм/с мм/с мм/с м/сл2 м/сл2 м/сл2 1 /мин 1 /мин 1 /мин 1 /мин мкм

ВЫХОД

НАЗАД

НОВЫЙ РАСЧЕТ

Рисунок 3 - Результаты расчета в программе «SHAFT»

На основании выполненного расчета видно, что система представлена в антирезонансном режиме (на основании сравнения определенных значений критических частот). Компоненты вибрации определялись на трех уровнях:

Vvs(a), Avs(a) - соответственно виброскорость и виброускорение пиковое (в экстремальной интегральной точке (ИЭТ), принадлежащей механизму главного движения в области опор качения на поверхности корпуса ШСЕ);

Vvm(a), а™ (а) - соответственно виброскорость и виброускорение среднее (в локальной средней точке, принадлежащей базовым поверхностям механизма базирования, механизма подачи);

Vvl(a), Avl(a) - соответственно виброскорость и виброускорение низшие (в локальной низшей точке, принадлежащей несущей системе, опорным поверхностям станка, зеркалу фундамента);

Моделирование в программе «SHAFT» позволяет оптимизировать конструкции механизмов резания и подачи по условию минимизации компонент вибрации на стадии проектирования деревообрабатывающих станков.

Литература

1. Воробьев, А.А. Установление зависимости шероховатости поверхности древесины от показателей вибрации станка [Текст]/А.А. Воробьев, Ю.А. Филиппов // Деревообрабатывающая пром-сть. - 2010. - № 2. - С.6-7.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.