Динамические гасители колебаний
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
ДИНАМИЧЕСКИЕ ГАСИТЕЛИ КОЛЕБАНИЙ
Основным источником вынужденных колебаний при работе чистовых станков является процесс резания. Уменьшение колебаний при резании достигается различными способами - сравнительно простыми технологическими методами и применением специальных конструкций гасителей колебаний.
Вибрации могут быть значительно уменьшены за счет увеличения жесткости системы СПИД, применения инструментов с усовершенствованной геометрией, измения режимов резания.
Применение расточных борштанг из твердого сплава, который имеет большее значение модуля упругости, чем сталь, позволяет значительно повысить жесткость борштанги и, тем самым, уменьшить вибрации при растачивании.
Для уменьшения сил резания рекомендуется разбивать припуск на обработку на две части. Специальная расточная оправка позволяет за один проход обрабатывать отверстие двумя резцами с распределением между ними припуска. Особенностью борштанги является ее коаксиальная конструкция. Первый, черновой резец крепится на внешней трубе, а второй, чистовой резец - на внутреннем стержне.
Рис. 1. Коаксиальная борштанга с разделением припуска
Благодаря такой конструкции каждый из резцов работает независимо один от другого, отжимы и колебания одного резца не передаются на другой резец.
На возникновение и устранение вибраций при резании большое влияние оказывает геометрия режущего инструмента. Соответствующим выбором главного угла в плане, заднего и переднего углов, радиуса закругления режущей кромки удается повысить вибростойкость системы СПИД в 2…3 раза.
Для уменьшения вибраций рекомендуется на острозаточенной режущей кромке резцов выполнять фаску с отрицательным задним углом. Величина фаски лежит в пределах 0,1…0,3 мм, но для различных видов работ и различных сочетаний инструментального материала и обрабатываемого материала ее необходимо подбирать экспериментально. Для расточных резцов величина фаски не превышает 0,10…0,15 мм
Рис. 2. Заточка виброгасящей фаски на режущей кромке
РАСЧЕТНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ВИБРОГАСИТЕЛЕЙ
Для снижения уровня вибраций используют специальные виброгасители, спроектированные с учетом законов динамики.
Рассмотрим двухмассовую систему с двумя степенями свободы
Рис. 1. Двухмассовая система с двумя степенями свободы
Массы m1 и m2 совершают колебательное движение вдоль оси х под действием сил F1sinwt и F2sinwt. Нагрузками сопротивления и трением в опорах пренебрегаем.
Уравнения движения для масс m1 и m2:
или
(а)
Приняв частные решения в виде х1=A1sinwt и х2=A2sinwt, получим:
Решая эту систему относительно амплитуд A1 и A2 получаем:
(b)
При резонансе, когда частота возбуждения w совпадает с любой из двух собственных частот w01 или w02, значение любой из двух амплитуд A1 или A2 стремится к бесконечности, что возможно при значении общего знаменателя выражения (b) равном нулю.
если заменить w на w0, можно вывести уравнение для частоты собственных колебаний
.
Уравнение два вещественных положительных решения.
Система (b) при w = 0 дает значения статического отклонения масс m1 и m2 при воздействии сил F1 и F2:
Система (b) при w 0 и F2 = 0 имеет вид:
Для исключения амплитуды колебаний первой массы а1 = 0 необходимо, чтобы выполнялось условие (с):
c2 - m2w2 = 0.(с)
При этом получается:
а1 = 0;
а2 = -F1/c2.
Таким образом, возможно, чтобы при приложении силы к первой массе (F2 = 0) она оставалась неподвижной (а1 = 0). Этот эффект называется эффектом антирезонанса т положен в основу устройства динамических гасителей вибраций.
Имеется какае-либо устройство, которое может быть представлено в виде сосредоточенной массы m1, которое испытывает воздействие внешней периодической возмущающей силы Fsinwt (рис. 2, а). Для гашения колебаний массы m1 необходимо присоединить к ней дополнительную массу m2 на упругой связи с2, подчинив параметры дополнительной системы условию (с). Тогда колебания основной массы m1, исчезнут, а дополнительная масса m2 будет колебаться с амплитудой A2 = F/c2, играя роль виброгасителя для основной массы (рис. 2, б). Для исключения возможности возникновения значительных амплитуд колебаний дополнттельной массы в систему гасителя вводится демпфирующий элемент параллельно упругой связи (рис. 2, в).
Рис. 2. Принцип конструирования динамического виброгасителя
КОНСТРУКЦИИ ДИНАМИЧЕСКИХ ГАСИТЕЛЕЙ КОЛЕБАНИЙ
Существует множество конструктивных решений динамических виброгасителей для станков. На рис. 3 показана одна из схем гасителя колебаний для токарных и расточных станков. На вибрирующем узле станка жестко закрепляется стержень 1 (вкручивается в резец или в борштангу). На стержень упруго закрепляется между пакетами тарельчатых пружин (тарельчатых шайб) 2 дополнительная масса 3. Демпфирование создается трением тарельчатых пружин и груза о стержень. Гайка 4 служит для регулирования жесткости пружин.
Рис. 3. Виброгаситель для токарных и расточных станков
Этот же принцип применяется для гашения крутильных колебаний. Если основная система подвержена воздействию ?/p>