Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы Махов Александр Александрович

Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы
<
Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Махов Александр Александрович. Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы : Дис. ... канд. техн. наук : 05.03.01 Москва, 2005 192 с. РГБ ОД, 61:05-5/2422

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1 - Обзор литературы по теме диссертации и постановка задач исследования

1.1 Динамическое качество металлорежущего оборудования. 8

1.1.1 Основные требования 8

1.1.2 Показатели качества станков 9

1.1.3 Показатели качества шпиндельных узлов 14

1.1.4 Показатели качества шпиндельных опор 15

1.1.5 Показатели качества зубчатых передач 16

1.1.6 Показатели качества базовых деталей и направляю-

16 щих

1.2 Вибрация металлорежущего оборудования 17

1.2.1. Источники вынужденных колебаний станков 17

1.2.2 Автоколебания при резании 26

1.2.3 Влияние вибрации на качество изготавливаемых изделий и стойкость инструмента 39

1.3 Методы экспериментального исследования колебаний металлорежущих станков 48

1.3.1 Исследование виброустойчивости при резании 3 9

1.3.2 Построение форм колебаний 45

1.3.3 Исследования динамических характеристик отдельных узлов 51

1.4 Опыт создания систем оценки динамического качества металлорежущих станков

1.5 Обсуждение проблемы, выводы по обзору и постановка задач исследования 57

ГЛАВА 2 - Основы анализа технического состояния оборудования с помощью данных виброакустических исследований - 63

2.1 Общий подход к решению задачи анализа состояния оборудования

2.2 Математические методы В А диагностики 68

2.2.1 Математические методы предварительной обработки сигналов

2.2.2 Параметры ВА сигнала используемые в диагностических целях 84

2.3 Правила распознавания 80

2.4 Выводы по второй главе 83

ГЛАВА 3 - Разработка методик ва исследований динамики металлорежущего оборудования

3.1 Методика исследования АЧХ путем использования внутреннего вибровозбудителя

3.2 Методика определения диссипативных характеристик динамических систем 92

3.3 Методика построения форм колебаний объектов и их визуализации 3.4 Выводы по третьей главе 96

ГЛАВА 4 - Разработка компьютерной математической модели ва диагностики узлов металлорежущих станков 98

4.1 Вибрация в зоне резания как основной показатель динамического качества

4.2 В модель станка при работе на холостом ходе 99

4.3 В модель станка при резании 103

4.4 Формализация данных при решении задач В А диагностики 106

4.5 Выводы по четвертой главе 114

ГЛАВА 5 - Экспериментальные исследования динамики узлов металлорежущих станков

5.1 Измерительная система ВА исследований 116

5.1.1 Измерительная аппаратура, применяемая при В А

116 исследованиях

5.1.2 Разработка измерительной системы и ее калибровка 132

5.2 Экспериментальное исследование АЧХ, ФЧХ и влияния дисбаланса на общий уровень вибрации объекта на примере 122 экспериментального балансировочного стенда

5.3 Экспериментальное исследование диссипативных характеристик динамических подсистем металлорежущих станков 132

5.3.1. Исследования демпфирующих свойств композиционной станины особо точного токарного станка

5.3.2 Получение данных о диссипативных характеристик динамической системы шпиндельного узла вертикального фрезерного станка

5.4 Экспериментальные исследования форм колебаний техно логического оборудования 148

5.4.1 Построение форм колебаний станины экспериментального балансировочного стенда в реальных условиях работы 141

5.4.2 Построение форм колебаний композиционной станины особо точного токарного станка в условиях кинематического возбуждения 146

5.4.3 Поиск источников повышенного шума станка МК 6056 с помощью форм колебаний

152

5.4.5 Построение форм колебаний стола вертикально фрезерного станка 6А12П при холостом ходе и при продольном фрезеровании 154

5.5 Исследование частных динамических характеристик узлов вертикального фрезерного станка 163

5.5.1 Экспериментальные зависимости вибрации в зоне резания от режимов работы станка при холостом ходе и при резании 155

5.5.2 Определение влияния дефектов станка на вибрацию в зоне обработки 5.5.3 Определение траектории движения оси шпинделя по абсолютным колебаниям корпуса шпиндельного узла (гильзы)

5.6 Выводы по пятой главе 173

Общие выводы по работе 175

Список литературы

Введение к работе

Проблема улучшения динамического качества технологического оборудования является одной из сложнейших в современной технике. От степени решения этой проблемы во многом зависит общий уровень вибрации и шума различных машин, а также их работоспособность, надежность, производительность, точность выполнения заданных операций и пр.

В целом эта проблема еще не решена, и в литературе нет пока работ, описывающих в достаточной мере теоретические модели, экспериментальные методы и средства анализа и улучшения параметров динамического качества оборудования.

Вибрация промышленного оборудования может быть вызвана различными причинами - неуравновешенностью вращающихся частей, ударными процессами, возникающими из-за износа деталей и разбалтывания сопряжений, особенностями технологических операций, внешними причинами и пр. В рабочей зоне металлорежущих станков повышенная вибрация может возникнуть из-за износа режущего инструмента, большого колебания припуска, неоднородности структуры обрабатываемого металла и пр.

С увеличением мощностей приводов и скоростей вращения роторов, форсирования нагрузок на узлы современного оборудования, вибрация становится все более существенной и неотъемлемой составляющей рабочих процессов, происходящих внутри каждого станка или агрегата, являясь также и основной причиной выхода их из строя.

Помимо этого, повышение требований к выпускаемой продукции, которая должна соответствовать передовым достижениям в мировой науке и технике, также заставляет конструкторов нового прогрессивного оборудования уделять значительное внимание анализу динамики исполнительных узлов и поиску путей улучшения их параметров.

Известно, что качество лезвийной обработки в основном определяется относительными колебаниями инструмента и заготовки. Существует большое количество теорий рассматривающих, рабочую зону станка как не- -7-кую динамическую систему, включающую упругие и диссипативные элементы станка, приспособления, инструмента и детали. Процесс резания также рассматривается как звено замкнутого контура, связывающее непосредственно колебания режущей кромки инструмента и обрабатываемой поверхности. Однако проведение подобного исследования весьма трудоемко.

По мере развития цифровых технологий и техники на базе компьютеров, во многом облегчающих проведение теоретических и экспериментальных исследований, все больший интерес ученых сосредотачивается на глубоком анализе и решении отдельных вопросов динамики узлов станков: балансировки шпинделей и инструментов, разработка конструкций станин с большой демпфирующей способностью, модальный анализ компоновок станков и пр. Используя методы спектральной виброакустической (ВА) диагностики, разрабатываются способы дистанционного контроля и поиска дефектов оборудования и причин повышенной вибрации. Непрерывно развиваются методы и совершенствуются конструкции устройств для уменьшения вибрации: активные и пассивные автоматические балансиры, виброизоляторы, системы автоматического гашения колебаний и т.д.

Еще одной областью непосредственного применения виброиспытаний является технологический аудит. При этом важными задачами ставятся анализ мощности и точности имеющегося на предприятии оборудования, оценка его текущего технического состояния и т.д.

Применительно к металлорежущим станкам действуют большое число государственных и международных стандартов, регламентирующих различные нормы на вибрацию отдельных узлов, шум в рабочей зоне и некоторые другие показатели.

Динамическое качество металлорежущих станков и технологического оборудования на современном этапе развития техники является одним из важнейших параметров и характеристик их эксплуатационных свойств. Данная работа посвящена некоторым вопросам его повышения.

Показатели качества шпиндельных узлов

Базовые несущие корпусные детали должны отвечать следующим основным требованиям [57]: иметь высокую первоначальную точность изготовления всех ответственных поверхностей для обеспечения требуемой геометрической точности станка; иметь высокую жесткость, определяемую контактными деформациями подвижных и неподвижных стыков, местными деформациями и деформациями самих базовых деталей; обладать высокими демпфирующими свойствами, т.е. способностью гасить колебания между инструментом и заготовкой, и от действия различных источников вибрации; иметь долговечность, которая выражается в стабильности формы базовых деталей и способности направляющих сохранять первоначальную точность в течение заданного срока эксплуатации.

Металлорежущий станок представляет собой сложную динамическую систему, состоящую из большого количества механизмов, кинематических пар, характеризующихся различными процессами, происходящими в них. Некоторые из них вызывают вынужденные колебания на определенных частотах, работа других характеризуется ударными воздействиями, которые возбуждают в системе собственные частоты.

Вибрация металлорежущего станка, как правило, всегда носит негативный характер — приводит к преждевременному износу элементов конструкции, ухудшает качество обработки, не позволяет работать на высокопроизводительных режимах резания, оказывает негативное воздействие на человека.

Область вибрации станков находится в звуковом диапазоне частот. Этот диапазон делят на два поддиапазона [67]: 1-й поддиапазон — от 0 до 500 Гц — область вибрации; 2-й поддиапазон - от 500 до 16000 Гц — область шумов. Вибрации при резании бывают двух видов: вынужденные и автоколебания [55, 57, 86 и др.]. Рассмотрим каждый из них более подробно. Неуравновешенность роторов

Неуравновешенность — состояние ротора, характеризующееся таким распределением масс, которое во время вращения вызывает переменные нагрузки на опорах ротора. Мерой неуравновешенности является дисбаланс, представляющий собой векторную величину, равную произведению неуравновешенной массы на ее эксцентриситет [30].

Согласно [8, 9, 17, 31] шпиндельные узлы и станочные детали должны быть отбалансированы по соответствующему их служебному назначению классу точности, предполагая: во-первых, - конструктивную уравновешенность, во-вторых - балансировку каждой вращающейся детали индивидуально, в-третьих — балансировку узлов (особенно шпиндельных) в сборе, в том числе и на месте их установки.

Неуравновешенность вращающихся частей механизмов является основной причиной появления вибрации. Несовпадение центральной оси инерции ротора с осью вращения является причиной появления радиальной силы: F = m-e-Q}2. (1-4) где т - неуравновешенная масса, г; е - эксцентриситет массы, мм; с? -круговая частота, рад/с.

Наиболее неблагоприятен повышенный дисбаланс шпинделя металлорежущего станка, как заключительного звена технологической системы, от состояния которого зависит точность обработки. Плохо сбалансированные шпиндели имеют большие значения осевых и радиальных биений. Значительно возрастает интенсивность износа подшипниковых опор.

Причинами появления дисбаланса могут быть неравномерный износ подшипниковых цапф и других поверхностей ротора (шпинделя), установка на шпиндель оснастки и детали с эксцентриситетом [5, 69, 71].

Кинематические пары

Зубчатые передачи являются наиболее мощным источником высокочастотной вибрации станка. Работа любой реальной зубчатой передачи сопровождается ударными воздействиями при перезацеплении, что, во-первых - является первичным источником шума, во-вторых - является возбудителем собственных колебаний системы [66].

Большинство работ, посвященных ВА диагностике объектов машиностроения, уделяют внимание только методам определения состояния износа зубчатых передач [1, 19, 35, 70 и др.2], не исследуя процессы, происходящие при работе кинематических пар, В этом отношении выгодно отличается работа [66], в которой выявлены причины появления ударных импульсов и определены зависимости их амплитуд от параметров самой зубчатой передачи и режимов ее работы.

Установлено, что появление ударных импульсов обусловлено непостоянством передаточного отношения на протяжении цикла вращения зубчатых колес. Причиной является различие в мгновенных угловых скоростях зубьев колес, обусловленных ошибкой шага зацепления At по делительной окружности.

Импульс силы удара q, характеризующий интенсивность взаимодействия двух деталей и определяющий, в конечном итоге, амплитуду регистрируемого сигнала пропорционален угловой скорости вращения и ошибке шага зацепления: = 4:ЬГіт Тіт АІ- (L5) где At - ошибка шага зацепления по делительной окружности; J/, J2 — моменты инерции ведущего и ведомого валов с зубчатыми колесами; zi,Z2- числа зубьев ведущего и ведомого колеса; CDI — угловая скорость вращения ведущего вала; т модуль передачи, мм; At - величина отклонения шага по делительной окружности, мм.

Математические методы предварительной обработки сигналов

Процесс резания. Наряду с появлениями автоколебаний, рассматриваемых далее, процесс резания является также и мощным источником вы-ігужденньїх колебаний и ударных воздействий. Так, изменение толщины и глубины среза при точении несимметричных и эксцентричных, несбалансированных деталей вызывает колебание силы резания с частотой вращения (или при точении некруглых деталей), что в свою очередь приводит к колебаниям инструментальной державки и заготовки [57-59 69, 86]. Прерывистый характер резания, который характерен для фрезерования, служит причиной возникновения ударных воздействий с частотой врезания зубьев в заготовку. Подобные колебания и импульсные воздействия могут характеризоваться большими значениями амплитуд, зависящими как от схемы обработки, режимов резания, так от качества (технического состояния) станка — жесткости, виброустойчивости и пр. При резании возможно появление также и параметрических колебаний, например, вследствие непостоянства жесткости вращающейся заготовки — втулки, имеющей внутренний шпоночный паз.

Внешние источники вибрации. Как правило, на станок через фундамент передаются колебания от других станков, молотов, компрессоров и пр. оборудования [55]. При больших значениях передаваемой внешней вибрации необходимо использовать демпфирующие опоры, виброизоляторы.

Фрикционные автоколебания. Такие явления, как правило, возникают в тяжелых продольно-фрезерных станках при перемещении столов на малых подачах, вследствие повышенного трения в направляющих скольжения и недостаточной жесткости связей. При этом могут возникать синусоидальные и релаксационные автоколебания, отрицательно сказывающиеся на эксплуатационных характеристиках станков [2].

Пневматическое, гидравлическое оборудование, используемое в станке. В работах [70-71, 80] отмечено проявление в спектрах колебаний шпинделей прецизионных станков некоторых гармоник, связанных с подачей воздуха в аэростатические подшипники.

Электрические машины. При работе электроприводов станков возникают различные переменные силы, например, при наличии у якоря зубцов меняется магнитный поток, идущий через него на роторы, вследствие чего возникает сила с частотой &ъ (где z — число зубцов у якоря). При работе машин переменного тока имеет место трансформаторная возмущающая сила, действующая на станину с частотой 2 со. Также могут иметь силы магнитного тяжения, а при наличии воздушного зазора у ротора возникает сила с частотой, удвоенной частоте рабочей сети [67].

Вопросу об автоколебаниях при резании уделено огромное количество теоретических и практических работ. Большой вклад в развитие теории возникновения автоколебаний (потери станком устойчивости) внесли советские ученые М.Е. Эльясберг [94], Д.Н. Решетов [57], В.А. Кудинов [51, 60, 61] и их многочисленные ученики и последователи [4, 7, 27, 41, 47, 53, 82, 83, 86, 90, 91 и др.] в зарубежной литературе этот вопрос также не оставлен без внимания [99].

Рассмотрим некоторые теории, объясняющие природу автоколебательного процесса при резании. Согласно классификации, приведенной в работе [57], появление автоколебаний может быть вызвано следующими причинами -первичными или вторичными возбудителями, см. табл. 1.5.

На основе исследований, проведенньтх в ЭНИМСЕ [57], были сделаны следующие выводы:

1. возбуждение, связанное с зависимостью силы резания от скорости, играет основную роль в тех случаях, когда действие других возбудителей мало (например, при расточных работах плавающим инструментом);

2. в первичном возбуждении наибольшую роль играет возбуждение, связанное с зависимостью силы резания от координаты в условиях системы с более чем одной степенью свободы;

3. в условиях установившихся колебаний наиболее мощными являются вторичные вибровозбудители.

С последним утверждением не согласен М.Е. Эльясберг, который в работе [94] доказывает, что возмущения по «следу» вызывают в процессе переходный процесс, приближающий форму колебаний к форме волны обрабатываемой поверхности. Однако, возмущение по «следу» не влияют на устойчивость системы. Точение волнистой поверхности может быть рассмотрено как более общий процесс по сравнению с точением гладкой поверхности. И в этом случае приемлема классическая теория автоколебаний, но только в криволинейной системе отсчета — инвариантность устойчивости [94].

При резании в металлорежущих станках возникает автоколебательный процесс, с частотой, близкой к собственной, для отдельной колебательной системы (степени свободы), входящей в систему СПИД. Такая отдельная система называется доминирующей колебательной системой.

По работам В.А. Кудинова и его последователей [51, 82 и др.] возникновение автоколебаний в системе может быть обусловлено как особенностями ЭУС, так и особенностями процесса резания. Рассмотрим динамику процесса возникновения автоколебаний с точки зрения теории координатной связи [51, 57, 59, 82 и др.].

Физический смысл потери устойчивости системой по этой теории иллюстрируется на рис. 1.6,ЙГ. На участке 1-2-3 направление колебаний совпадает с направлением тангенциальной составляющей силы резания Р2, на уча стке 4-5-6 сила Pz направлена против движения инструмента. Движение на участке 1-2-3 происходит на большей глубине, чем на участке 4-5-6, поэтому работа, произведенная на пути 1-2-3, больше, чем на пути 4-5-6, отнятая от колебательного процесса. В итоге за один период колебания резца сила резания передает колебательному движению определенную порцию энергии -энергию самовозбуждения. При этом колебания возрастают до определенного уровня, зависящего от также возрастающих диссипативных сил. Если фазовый угол между осями и v будет таким, что направление движения будет противоположным показанному на рис. 1.6,6-е, то система устойчива. Изменение силы резания в этом случае будет демпфировать колебания.

Таким образом, причина потери устойчивости - неоднозначность силы резания от деформации, обусловленной сложением колебаний, имеющих фазовый сдвиг во времени.

Одной из особенностей процессов резания, влияющих на устойчивость системы СПИД, является отставание силы резания от изменения относительного смещения резца и заготовки, т.е. от изменения толщины среза [82].

Методика определения диссипативных характеристик динамических систем

В настоящее время формы колебаний используются не только для анализа баланса жесткости и проверки качества конструкторских решений особо ответственных узлов, но и помощью форм колебаний облегчается поиск источников повышенного шума — как первичных, так и вторичных. Колебания давления в воздухе в основном возбуждается широкими плоскими объектами, пространственно изгибающимися в частотном диапазоне 1 ... 16 кГц. Наибольший эффект достигается, если на поверхности образуются стоячие волны (пучности). Причиной же таких интенсивных колебаний, как правило, служат ударные воздействия внутри объекта В частности, в металлорежущих станках такие воздействия появляются при работе дефектных зубчатых передач, при этом воздействие, передаваемое на свободный широкий пролет плоского элемента через корпусные детали станка, вызывает вибрации на ее собственных формах.

Вопрос об исследовании форм колебаний является очень сложным и мало освещен в литературе. В частности эта проблема решена для «одномерных» объектов типа балок, валов и т.п. Для этих случаев хорошо разработан и теоретический аппарат модального анализа. Однако, для «двумерных» объектов типа плоскостей, плит и прочих «неодномерных» элементов теоретические модели очень сложны, громоздки, а результаты расчетов часто далеки от эмпирических.

Поэтому целесообразно разработать новую практическую методику построения форм колебаний с системой динамической визуализации этих форм13.

Экспериментальный модальный анализ предлагается проводить для любой плоской поверхности14, независимо от того, образована она одним элементом или является совокупностью нескольких. В отличие от известных методик, формы колебаний будем строить в аксонометрической проекции объекта.

Плоскость объекта разбивается на отдельные элементы и условно представляется в виде сетки.

Для кинематического возбуждения объекта можно использовать лю бой внешний вибратор или применять методику исследования динамики с помощью внутреннего вибровозбудителя. В первом случае форма колебаний получается более гладкой и четкой. Во втором — значительно усложняется цифровая обработка вибросигналов, увеличивается погрешность, но результаты такого анализа соответствуют реальным условиям работы оборудования, в ходе которой всегда присутствует и случайный фактор.

Для проведения исследования теоретически необходимо всего два датчика вибрации. Один стационарно закрепляется в любой точке объекта (или связанного с ним элемента) в месте, дающем наиболее четкий опорный сигнал. Второй датчик последовательно устанавливается в узлы сетки объекта. При этом каждый раз снимаются и записываются пары вибросигналов. Таким образом, исходная выборка исследований будет состоять из N} = rtj т - щ пар массивов данных, где п3 - число точек, на которые невозможно установить датчик.

Построение формы колебаний объекта будет возможно, если будут известны следующие данные:геометрические параметры объекта - расстояния между узлами сетки, при этом допускается использование неравномерной сетки; ? амплитуды вибрации объекта в каждой го узлов сетки \АІУ\\ относительные сдвиги фаз колебаний в каждой из точек измерения {д }, по отношению к опорному сигналу — сигналу со стационарно установленного датчика. Для нахождения последних двух параметров разработан специальный алгоритм цифровой обработки вибросигналов, представленный на рис. 3.3 и практически реализованный в среде инженерных расчетов MATLAB 6.5.

Рассмотрим наиболее сложный случай - когда исследования проводятся в реальных условиях работы объекта При этом вибросигналы содержат огромное количество спектральных компонент и шум. Для построения форм колебаний первоначально необходимо знать частоты анализа (для собственных форм колебаний - это будут собственные частоты системы), поэтому -проводится вспомогательная обработка всей совокупности данных методами спектрального анализа. По спектру осуществляется идентификация частот, для которых целесообразно строить формы колебаний. Эти данные служат для проектирования узкополосного цифрового фильтра (или совокупности фильтров), который будет в дальнейшем применяться для обработки сигналов.

В модель станка при резании

Одной из главных целей (наряду с непосредственной постановкой задачи исследования) было развеять сложившийся стереотип о сложности и большой трудоемкости комплексного экспериментального исследования динамики станков и прочего оборудования. При этом необходимо было добиться возможности ухода от традиционных методов и средств исследования, для проведения которых требовалось большое количество измерительной и вспомогательной техники, а акцентировать внимание на современных и перспективных методах цифровой обработки данных и создаваемых на их базе мощных комплексов ВА исследований.

Помимо непосредственных результатов, получаемых с помощью методик, реализованных в виде модулей компьютерных программ, большое внимание уделено практическим вопросам обработки реальных ВА сигналов (получение необходимых характеристик), которые не могли найти отражения в теоретических построениях этих методик.

Все элементы, исследуемые параметры и методики, на первый взгляд кажущиеся разобщенными, на самом деле являются частями одного целого комплексного исследования металлорежущих станков и прочего технологического оборудования, позволяющего получать наиболее полную информацию о динамике во всех аспектах ее рассмотрения.

Как правило, виброизмерительная аппаратура, входящая в состав диагностических комплексов, включает в себя большое количество устройств (датчики, усилители, согласующие устройства, дополнительная аппаратура, регистрирующие приборы и пр.). При этом полное исследование объекта (на этапах создания систем ВА исследований) занимает многие месяцы, и даже годы.

Учитывая специфику ставящейся задачи — создание надежной и доступной системы мониторинга технического состояния станков, целесообразно отойти от общепринятой схемы построения измерительной системы и разработать новую, обеспечивающую достижение цели с минимальными затратами времени и средств.

Среди основных требований, предъявляемых к виброизмерительным системам необходимо отметить следующие: осуществление возможности снятия вибросигналов в зоне обработки, т.е. регистрация абсолютных колебаний корпусных элементов станка или относительных колебаний для вращающихся; S в ряде случаев, получение надежного опорного сигнала частоты вращения одного из жестких кинематических звеньев станка (например, шпинделя); S осуществление аналоговой или цифровой обработки сигналов, включающей: получение параметров ВА сигналов — СКЗ, амплитуд, фаз, пиковых значений колебаний и пр.; получение спектральных характеристик — амплитудных и фазовых спектров, оценок СПМ и пр.осуществление фильтрации сигналов с использованием фильтров (цифровых или аналоговых) с задаваемыми характеристиками — порядком, диапазоном полосы пропускания, неравномерностью частотной характеристики и пр.; выделение амплитудной огибающей - детектирования; реализация специальных методов обработки - кепстралъного и корреляционного анализов, построения спектров огибающих и пр.; S создание известных входных воздействий (ударных и гармонических) для осуществления алгоритмов идентификации динамических характеристик системы станка. 5.Л2 Разработка виброизмерительной системы и ее калибровка

Сложность задачи В А исследований станков и указанные требования к измерительной аппаратуре делает практически нецелесообразной, а в современной экономических условиях, и экономически невыгодной, реализацию виброизмерительной системы создаваемого комплекса на базе аналоговых электрических приборов.

С развитием электронно-вычислительной техники и цифровых методов обработки экспериментальных данных появилась возможность создания подобной системы на базе компьютерных технологий. Аппаратная часть при этом состоит из нескольких первичных вибропреобразователей (датчиков), согласующих устройств, АЦП и компьютера (рис. 5.1). Специально разрабатываемое программное обеспечение позволяет выполнить все указанные требования и реализацию любых методов цифровой обработки сигналов (см. главу 2).

Для проведения экспериментальных исследований использовалась следующая аппаратура

В качестве вибродатчиков использовались стандартные серийно-выпускаемые акселерометры KD 35 и KD 91 немецкой фирмы RFT. В ряде случаев, когда требовалось получение опорного сигнала вращения одного из роторов, использовался разработанный на кафедре «Технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов» световолоконный преобразователь малых перемещений СВПП. Для согласования выходов вибродатчиков и АЦП применялись интегрирующие усилители RFT 0028, которые использовались только как усилители напряжения.

Похожие диссертации на Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы