Диссертация (1024744), страница 21
Текст из файла (страница 21)
4.25 показаны результаты измерений вариаций периодавращения шпинделя cтанка, полученные для разных по счету оборотовшпинделя с деталью на холостом ходу, скорость вращения 315 об/мин.Длительность интервала ∆t, мксКрасным показано номинальное вращение шпинделя.красный – номинальное вращение, синий – реальное вращениеРис.
4.25.Хронограмма вращения шпинделя станка УТ16П, холостой ход, скоростьвращения 315 об/минДлительность интервала ∆t, мкс161Рис. 4.26.Хронограммы вращения шпинделя станка УТ16П, холостой ход, скоростьДлительность интервала ∆t, мксвращения 315 об/минРис. 4.27.Хронограммы вращения шпинделя станка УТ16П, холостой ход, скоростьвращения 400 об/мин162На Рис. 4.25, 4.26 хронограммы вращения №1, №2, №3, №4 –результаты измерений в пределах одного оборота вращения шпинделя станкас деталью.Результаты измерений, приведенные на рисунках показали, чтохарактер вращения шпинделя станка представляет собой имеет устойчивыево времени неравномерные характеристики.
Неравномерность вращениялежит в пределах от нескольких долей микросекунд до единиц микросекунди может быть зарегистрирована с погрешностью измерения не более 1⋅10 −7 с.На Рис. 4.28 представлены хронограммы вращения шпинделя станка нахолостом ходу, скорость вращения 1000 об/мин. Разными цветами показаныхронограммы вращения 1; 10; 50; 200 оборотов.
Также на Рис. приведенахронограмма номинального вращения шпинделя на заданной скорости приДлительность интервала ∆t, мксотстутствии внешних влияющих факторов.Рис. 4.28.Хронограммы вращения шпинделя станка УТ16П, холостой ход, скоростьвращения 1000 об/мин163Составляющие системы, влияющие на параметры вращения шпинделяи точность обработки на станке можно разбить на:- трехфазный асинхронный двигатель переменного тока, питающийсяот сети 380 В, 50 Гц;- приводные шкивы;- коробка передач станка;- погрешности сборки и настройки станка;- погрешности базирования и установки детали в трехкулачковомпатроне.На Рис.
4.27, 4.28 представлены хронограммы вращения шпинделя ввиде линейной развертки. На Рис. 4.29 наблюдается резкое изменениехронограмме вращения. Это может быть вызвано влиянием внешней сети надвигательилидругимивнешнимифакторами(вибрация,упругие,Длительность интервала ∆t, мкстемпературные деформации).Номер метки оборотаРис.
4.29.Хронограммы вращения станка УТ16П, холостой ход, скорость вращения1000 об/мин164НаРис.4.30фазохронометрическойпредставленысистемойприрезультатырезанииизмеренийтвердымсплавомцилиндрической заготовки из стали ШХ15, скорость вращения шпинделя315об/мин.хронограммах,Результатыкоторыенеоднородностьюизмерениймогутбытьмеханическихпоказалиналичиевызваныупругимисвойствскачковнаотжатиями,обрабатываемойдетали,неравномерностью перемещения суппорта или др. факторами.При анализе измерительной информации получены следующиерезультаты:- сформированные на новом метрологическом уровне ряды интерваловвремени содержат информацию о функционировании вращающихся частейстанка;- выявлены устойчивые характеристики вращения шпинделя станка;- определены вариации интервалов времени, соответствующих долямоборота для скоростей вращения 315 об/мин – не более 5,5 мкс, 400 об/мин –не более 3,0 мкс, 1000 об/мин – не более 1,0 мкс, 2000 об/мин – не болееДлительность интервала ∆t, мкс0,5 мкс.Номер метки оборотаРис.
4.30.Хронограммы вращения шпинделя станка УТ16П, холостой ход, скоростьвращения 2000 об/минДлительность интервала ∆t, мкс165Рис. 4.31.Хронограмма вращения шпинделя станка УТ16П в полярных координатах,резание, скорсть вращения 315 об/мин, s=0,045 мм/об, t=0,5 мм, материалзаготовки ШХ15, режущая пластина из сплава Т15К6.На Рис. 4.31 представлены хронограммы вращения шпинделя станкапри обработке цилиндрической заготовки, материал ШХ15, режущейпластиной из сплава Т15К6. Следует отметить, что при скорости 315 об/миннаблюдается «рваный» характер вращения по сравнению с холостым ходом.Данное явление объясняется влиянием системы «инструмент-деталь» навращение шпинделя.
Для оценки диагностических параметров работы станкаи привязке к элементам системы проводится спектральный анализхронограмм.Спектральный анализ рядов интервалов времени показал наличиеобласти частот в диапазоне от 0,5 до 18,0 Гц, а также наличие пикаустойчивой частоты в области 200 Гц.Наличие независимых от режимов резания и параметров окружающейсреды частот качаний вала шпинделя свидетельствует о присутствии166устойчивых признаков работы станка, которые могут быть использованы вкачестве диагностических.Рис. 4.32.Спектр собственных частот колебаний станка УТ16П, 315 об/мин, S=0,045мм/об, t=0,5 ммНа Рис.
4.32 приведен спектр собственных частот качаний валашпинделя станка УТ16П, полученный при спектральном анализе хронограммвращенияпосле применения автокорреляционной функции, скоростьвращения шпинделя 315 об/мин, S=0,045 мм/об, t=0,5 мм.Сравнительныйанализчастоткрутильныхколебанийтокарно-винторезного станка УТ16П приведен в Таблице 10. Из результатов видноналичие следующих частот 4; 6; 9; 12; 15 Гц.Анализ литературных источников показывает, что низкочастотныесоставляющие спектра собственных частот колебаний станка определяется впервую очередь первыми формами колебаний основных корпусных деталей иколебаниями тяжелых узлов при нежестких стыках.Определенныйвкладвнестабильностьрезаниявноситэлектромеханическое воздействия системы ротор-статор электрического167привода, проявляющееся в возникновении дополнительных гармоническихсоставляющих, нарушениях равномерного вращения при резании.Таблица 10.Значения собственных частот колебаний токарно-винторезного станкаУТ16П при разных режимах обработки, материал обработки – сталь ШХ15Частота, ГцСкоростьвращения315об/мин;s=0,045мм/об;t=0,5 ммСкоростьвращения315об/мин;s=0,064мм/об;t=0,4 ммПрерывистоеОбработкарезание,твердымскоростьсплавом,вращения 315скоростьоб/мин;вращения 400s=0,045об/мин;мм/об;s=0,109 мм/об;t=0,4 ммt=0,2 мм +врез.1,3431,3091,6604,2414,1704,5834,1606,3626,2556,0425,8925,8248,4829,0359,3989,1667,4889,89612,51012,44013,43015,99013,75017,670207,10015,710Примечание: «врез» - врезание инструмента в заготовку, t –глубинаСкоростьвращения315об/мин;s=0,045мм/об;t=0,4 ммрезания, s – подача.Измерительно-вычислительнаяфазохронометрическаятехнологияподдержки функционирования металлорежущего оборудования прошлаапробацию на нескольких типах токарных станков: Hwacheon Cutex-240 BSMC (пр-во Южная Корея, ЧПУ Siemens Sinumerik 808D), УТ16П (пр-воРоссия), 16К20Ф (модернизированный станок с ЧПУ Flex NC, пр-во Россия),G.D.W.
240 CNC (пр-во Германия, ЧПУ Heidenhain). [208, 209, 210].На Рис. 4.33, 4.34 приведена реализация системы для станков HwacheonCutex-240 B SMC и G.D.W. 240 CNC.168б)а)а) установка измерительного датчика на станке G.D.W. 240 CNCб) установка измерительного датчика на станке Hwacheon Cutex-240 BSMCРис. 4.33.Установка измерительных датчиков фазохронометрической системы настанкахРис. 4.34Общий вид измерительной фазохронометрической системы для станкаG.D.W. 240 CNCЭкспериментальная хронограммаРасчетная хронограмма(измерение)(моделирование)169Хронограмма вращения шпинделястанка УТ16П в полярныхХронограмма вращенияшпинделя станка УТ16П вкоординатах, резание, скорстьполярных координатах, резание,вращения 315 об/мин, s=0,045скорсть вращения 315 об/мин,мм/об, t=0,5 мм, материалs=0,045 мм/об, t=0,5 мм,заготовки ШХ15, режущаяматериал заготовки ШХ15,пластина из сплава Т15К6режущая пластина из сплаваТ15К6а)б)Рис.
4.35.Сравнение диагностической информации по результатам эксперимента иматематического моделированияСравнительный анализ (Рис. 4.35) показывает одинаково «рваный»характер обработки данного материала ШХ15 режущей пластиной Т15К6.Отличие в результатах математического моделирования и экспериментасвязаны с отличием реальных условий измерений и математическогомоделирования.Сравнительный анализ спектров собственных частот приведен вТаблице 11.
Спектр собственных частот результатов измерений показан наРис. 4.36.170Рис. 4.36.Спектр собственных частот, полученный из результатов измеренийТаблица 11.Сравнительный анализ спектров показывает наличие близких частотЭкспериментальныеРасчетные значенияОтносительнаязначения собственныхсобственных частотпогрешность, %частот, Гцмоделирование, Гц4,2454,372,88,6838,811,4НаРис.4.37показанпримердиагностированияспомощьюинформационно-измерительногоизмерительного комплекса фазохронометрическим методомдефекта подшипника токарного станка 16К20Ф (ЧПУ Flex NC) в процессеработы.Экспериментальная хронограммаЭкспериментальная хронограммахровращения шпинделявращения шпинделя171Хронограмма вращения шпинделяХронограмма вращения шпинделястанка 16К20Ф (модернизированный станка 16К20Ф (модернизированныйстанок с ЧПУ Flex NC) без дефектастанок с ЧПУ Flex NC) с дефектома)б)Рис.
4.37.Экспериментальная хронограмма с дефектом и без дефекта перекоса колецподшипника шпинделяОбщий вид информационно - измерительного комплекса на базефазохронометрического метода приведен на Рис. 4.38.Блок обработки информацииИзмерительный блока)б)Рис. 4.38.Общий вид информационно - измерительного комплекса на базефазохронометрического метода172ВЫВОДЫ по главе.Результатыпроведенныхиспытанийнезависимойтиристорнойсистемы возбуждения типа СТН-1В-330-2800-2 УХЛ4 с применениемфазохронометрической системы измерений при работе турбогенератора ст.№ 9 в сети показали:- независимая тиристорная система возбуждения типа СТН-1В-330 2800-2 УХЛ4 полностью удовлетворяет требованиям современных норм исовременных возможностей микропроцессорных защит;- настройки системы возбуждения типа СТН-1В-330-2800-2 УХЛ4турбоагрегата ТВВ-200-2-К-200-130 (№9 ГРЭС-1, г.
Сургут) соответствуюттребованиямиобеспечивают(поддержаниестабильностифункционированиевыходныхэлектрическихтурбоагрегатапараметров)впереходных режимах работы, что подтверждается опытами форсировок исовместными измерениями электрических характеристик функционированияи фазохронометрических;- оценка на основе измерительной фазохронометрической информацииподтвердила возможности демпфирования системой возуждения типа СТН1В-330-2800-2 УХЛ4 влияния воздействия внешней электрической сети впереходных режимах работы турбоагрегата ТВВ-200-2 К-200-130 (№9 ГРЭС1, г. Сургут);- подтверждена устойчивость регулирования при существующихнастройках АРВ скачкообразном изменением уставки напряжения толчкомна 3 %;- подтверждена устойчивость ограничения путем скачкообразногоизменения уставки АРВ на величину, соответствующую изменению на 5 %,воздействие - на снижение тока ротора;- подтверждена устойчивость работы ручного регулирования If приподаче скачкообразного сигнала, соответствующего изменению уставкина 5 %;173-подтвержденафазохронометрическойзначительноболееинформации,повысокаясравнениюсдетальностьрезультатамиизмерения электрических параметров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
