Диагностика технологической системы

T
подставляя значения ^{max ωV}и
S
2π A_ω πA.


находим величину зазора

Рассмотренные условия встречи цилиндра и груза соответствуют случаю наиболее сильного удара, так как цилиндр и груз движутся в про- тивоположных направлениях. Энергия рассеяния виброгасителя ударно- го действия для прямого центрального удара не вполне упругих тел:

^{E  m1m} ^{V V} 

1
1 _{m  m} 1 2
2 ^{1  k 2} _,
2

где m₁ – масса цилиндра (оправки); m – масса груза; V ₁ и V ₂ – скорости соударяющихся тел в момент, предшествующий удару; k – коэффициент восстановления скорости при ударе.

Энергия системы до удара
E<sub>2


</sub>m₁
2

V
m_ ¹ . 
2


Отношение энергии рассеяния в момент удара к энергии системы до удара

ε1 ^E1
E_2
 4m
_1  m_2
 k ² _,

где
m  ^m ; k = 0,56 для стальных деталей.
m₁

Задаваясь различными значениями m , можно найти соответ- ствующее значение ε, энергия рассеяния при разных соотношениях со- ударяющихся масс приведена в табл. 7.
Таблица 7
Энергия рассеяния соударяющихся масс

m, кГ·с ^2/см	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	1,0
ε	0,23	0,38	0,49	0,56	0,61	0,69

Условия рассеяния энергии колеблющейся системы:

_ m  m _V ² _ m m _{ }
2 ^{1 k 2} _.

_ 1 _ 1 1
^{V1 V2} 

_ 2 _ 2
m₁  m 2

Принимая ^{V V}и ^{k  5} – для стальных деталей, получаем ^{m1  31} .
^{1 2} 9 m 5
Экспериментальные исследования [69] показали, что при установке виброгасителя интенсивность вибраций значительно снижается; уро- вень звукового давления и этом случае уменьшался до 20–30 дБ на ча- стотах 0,5–10 КГц.
Следует отметить, что наибольший эффект виброгашения обеспе- чивается при зазоре 0,1–0,15 мм.
Практика и исследования показывают, что для повышения класса чистоты, точности обработки и производительности рекомендуется пользоваться виброгасителями не только при работе с вибрационными режимами резания, а постоянно, особенно при чистовой обработке.

3. 
   Динамические виброгасители
   

Принципиально любой такой виброгаситель представляет собой небольшую колебательную систему, имеющую регулируемый упругий колебательный элемент и элемент гашения. Путем настройки упругого элемента добиваются настройки виброгасителя в резонанс с вибрирую-

щим телом, на котором он укреплен. Поскольку колебания виброгаси- теля оказываются сдвинутыми по фазе на 180°, то вибрации тела заглу- шаются и устраняются.
В качестве примера применения динамического виброгасителя приведем схемы гашения вибраций некоторых элементов горизонталь- но-фрезерных станков (рис. 83, 84).


Рис. 83. Динамический виброгаситель для частот, близких к частоте собственных колебаний:
1 – круглые стержни; 2 – подвижные грузы; 3 – хобот;
4 – упрощенный вариант укрепления виброгасителя


Рис. 84. Динамический виброгаситель для оправки консольно-фрезерного станка:
а – схема установки; б – конструкция; 1 – державка; 2 – инструмент;
3 – динамический виброгаситель; 4 – круглый стержень;
5 – подвижный груз; 6 – резина
Аналогичное устройство для гашения вибраций, близких по часто- те к собственным колебаниям оправки, показано на рис. 83. Роль упру- гого элемента выполняют круглые стержни 1, регулировка которых по частоте осуществляется перемещением грузов 2. Пористая резина 3, в которую заделаны свободные концы стержней, является элементом га- шения.
Рассмотренное устройство может быть применено для гашения вибрации элементов ТС.
Следует отметить существенный недостаток таких конструкций – не- возможность оперативного изменения частот, на которых осуществляется виброгашение. С целью расширения диапазона частот была разработана конструкция регулируемого динамического гасителя (рис. 85) [68–70].


Рис. 85. Динамический виброгаситель колебаний:
1 – основание; 2 – корпус; 3 – упругий элемент; 4 – шаговый двигатель;
5 – шаровая опора; 6 – ходовой винт; 7 – пневматический демпфер;
8 – подвижная масса со встроенной гайкой качения
Виброгаситель жестко крепится на защищаемый от вибрации узел обрабатывающего центра (станка) – стол (рис. 86), образуя единую виб- рационную систему, основными параметрами которой являются: m _c, m_г, с_с, с _г, α_с, α_г – массы, жесткости, коэффициенты вязкого сопротивления соответственно стола и виброгасителя, l _x, l_к – настраиваемая и конечная координата перемещения подвижной массы.



Рис. 86. Кинематическая схема динамического виброгасителя:
1 – основание; 2 – корпус; 3 – упругий элемент; 4 – шаговый двигатель;
5 – шаровая опора; 6 – ходовой винт; 7 – пневматический демпфер;
8 – подвижная масса; 9 – регулируемый дроссель; 10 – датчик; 11 – датчик;
12 – информационные каналы; 13 – система управления
Виброгаситель работает следующим образом. Для гашения вибра- ций стола виброгаситель настраивают таким образом, чтобы его соб- ственная частота Ω _г соответствовала частоте вынужденных колебаний защищаемого объекта Ω _с. Для контроля уровня вибрации защищаемого объекта и подвижного груза 8 установлены датчики 10 и 11 (рис. 85).
При возникновении вибраций на защищаемом объекте подвижная масса 8, закрепленная на упругом элементе 3, начинает совершать коле- бания, которые измеряются датчиками 10 и 11 и поступают по инфор- мационным каналам 12 в систему управления 13 для анализа и выработ- ки управляющего воздействия.
При этом на шаговый привод подается управляющий сигнал, и груз 8 перемещается в положение, при котором собственная частота виброгасителя равна или приближена по значению частоте колебаний технологического оборудования, в результате появляется эффект вибро- гашения [63–66].
Следует отметить, что рабочий частотный диапазон гасителя мож- но регулировать как за счет изменения расстояния l _x (рис. 86), так и из- менения подвижной массы 8 добавлением дополнительных грузов.
Кроме этого, путем изменения коэффициента демпфирования демпфе- ра 7 можно также производить настройку динамического виброгасителя на режим, при котором амплитуда вибрации защищаемого объекта ми- нимальна.
При использовании виброгасителя необходимо настроить на резо- нансную частоту, примененить демпфирование. Это позволит произво-
дить его перенастройку за меньшее время, что необходимо при быстром изменении внешнего силового воздействия.
При этом стойкость инструмента возросла в 1,2–1,5 раз, а шерохова- тость обработанной поверхности снижается с Rz 20 мкм до Rz 10…15 мкм.
Система быстрой переналадки позволяет настраивать динамиче- ский виброгаситель под изменяющийся уровень вибрации в широком диапазоне – от 5 до 40 Гц.

4.