Диагностика технологической системы

Виброгасители трения

Большинство известных конструкций предназначено для гашения низкочастотных вибраций деталей при их точении. К ним относятся виброгаситель сухого трения, фрикционный виброгаситель и др.
Для примера рассмотрим конструкцию люнета-виброгасителя, ко- торая является наиболее универсальной (рис. 77). Прибор предназначен для использования при точении деталей типа валов.
Виброгаситель имеет чугунный корпус 1 с тремя цилиндрами, рас- положенными в одной вертикальной плоскости определенным образом, что позволяет гасить вибрации любых направлений, перпендикулярных оси детали. Четвертый цилиндр является загрузочным. Нужная герме- тичность достигается в нем периодической подтяжкой крышки 7 с по- мощью болтов 8.
Вращением рукоятки 6 через пружину перемещают загрузочный поршень 4, который по трубам 3 подает масло во все три рабочих ци- линдра и перемещает рабочие поршни 2. Наружные торцы поршней при черновой обточке упираются в деталь роликами 9, при чистовой обточ- ке их закрывают специальными колпачками со вставными сухарями из дерева (лучше всего – бука) или пластмассы.
При работе люнет-виброгаситель устанавливается на суппорте как обычный подвижный люнет на расстоянии 40–60 мм позади резца. После подвода поршней к детали дальнейшим сжатием пружины в гидросисте- ме прибора создается давление в 1,5–2 атм., которое контролируется по манометру 5. Поршни отводятся обратным вращением рукоятки 6, в ре- зультате чего в полости загрузочного цилиндра создается вакуум.
Энергия колебания детали рассеивается на преодоление трения поршней о цилиндры, сопротивление истечению масла через малые от- верстия при быстрых перемещениях поршней и сопротивление пружи- ны загрузочного цилиндра.

Медленным перемещениям детали сопротивление очень мало, поэтому при «плавающем» состоя- нии всех трех поршней жесткость установки обрабатываемого вала не повышается.
При обработке нежестких ва- лов желательно, чтобы прибор па- раллельно работал и как обычный люнет, т. е. чтобы деталь не полу- чалась бочкообразной, не имела биения и т. п. С этой целью после подвода кулачков трубку питания горизонтального цилиндра пере- крывают специальным краном, а сам поршень жестко закрепляют болтами (на рисунке не показаны). Два других «плавающих» поршня гасят вибрации.
Недостатком конструкции яв- ляются низкий диапазон рабочих частот и невозможность перена- стройки частот гашения вибрации.
Для расширения эксплуата- ционных характеристик был разра- ботан управляемый люнет-вибро- гаситель [63–65] (рис. 78). Устрой- ство предназначено для использо- вания при обработке деталей типа валов.
На заданный диаметр обраба- тываемой заготовки виброгаситель настраивается регулировочным винтом 14, вворачиваемым в крышку 4, фиксируемым контргай- кой 15 и шарнирно соединенным с поршнем гидроцилиндра 2. Рабо-


Рис. 77. Люнет-виброгаситель:
1 – корпус; 2 – поршни; 3 – трубы;
4 – загрузочный поршень; 5 – манометр;
6 – рукоятки; 7 – крышки; 8 – болты;



Рис. 78. Люнет-виброгаситель:
1 – стойка; 2 – поршень, 3 – корпус,
4 – крышка гидроцилиндра

чая жидкость под регулируемым гидравлической системой давлением через штуцер 19 поступает в гидроцилиндры.
После создания источником 16 требуемого давления, контролируе- мого манометром 24, вентиль 17 закрывается (рис. 79).

Рис. 79. Устройство люнета-виброгасителя:
1 – стойка; 2 – поршень, 3 – корпус, 4 – крышка гидроцилиндра; 5 – плунжер;
6 – ролик; 7 – диафрагма; 8 – гайка; 9 – шайбы; 10 – кольца; 11 – винт; 12 – втулка;
13 – штифт; 14 – регулировочный винт; 15 – контргайка; 16 – источник;
17, 22 – вентиль; 18 – гидроаккумулятор; 19 – штуцер; 20 – обратный клапан;
21 – регулируемый дроссель; 23 – бак; 24 – манометр; 25 – система управления
При обработке заготовки возникающие колебания передаются на плунжер 5, поступательно перемещающийся вдоль направляющих вту- лок 12 вместе с диафрагмой 7, через ролик 6.
При этом жидкость вытесняется из полости гидроцилиндра и шту- цер 19 в гидравлическую систему.
Дроссель 21 поглощает энергию колебаний за счет вязкого трения при поступлении на него пульсирующего расхода жидкости.
Настройка производится путем расчета оптимального коэффициен- та демпфирования _г (потери энергии на дросселе) и среднего давления в гидросистеме, определяющего ее жесткость с_г.
Управление этими параметрами осуществляется системой управле- ния по алгоритму, выраженному зависимостями (1) и (2), при выполне- нии которых уровень вибрации защищаемого объекта, т. е. обрабатыва- емой заготовки, минимален [66]:

ω = ω₀,_г
b_г 
(1)


, (2)

где  – частота вращения детали, рад/с;
^ω0г
 – собственная часто-

та гидросистемы (виброгасителя); α_г – коэффициент демпфирования га-

сителя, Н с/м; c _г – коэффициент жесткости гидросистемы, Н/м; m – мас- са детали, кг; m _г – масса подвижных элементов люнета (ролик 6 , плун-

жер 5, диафрагма 7), кг;
α2_0гc m_г
 – коэффициент критического

демпфирования гасителя, Н с/м; b  ^αг , ^{ mг}
– промежуточные ко-

α

m
г
0
эффициенты.
Коэффициенты α_г и c_г:
ρ V  S ³

 f

др
^{α;г } _2μ 2 2
ЕS ²
г _ п _,
W₀
где Е_п – приведенный модуль упругости рабочей жидкости и диафраг- мы, Н/м ²; S – эффективная площадь поверхности диафрагмы, м ²; W ₀ – объем жидкости, находящейся под давлением, м³;  – плотность рабочей жидкости, кг/м³; V – радиальная виброскорость (плунжера 5 относитель- но стойки 1), м/с; µ = 0,65 – коэффициент расхода жидкости через остро- кромочное отверстие дросселя; f_др – площадь сечения дросселя, м².
Применение рассмотренного виброгасителя в конструкции приспо- собления при фрезерной обработке нежесткой детали на станке модели MCV-400 (ООО ПК «МИОН», г. Томск) дало увеличение производи- тельности в 2‒3 раза за счет снижения уровня вибрации.
При необходимости люнет-виброгаситель может использоваться как обычный жесткий люнет, для чего после выверки перекрывается питание и стопорятся горизонтальный поршень или все поршни. Рас- смотренное устройство работает на низких частотах 2…30 Гц.

2.