Диссертация (1025147), страница 11
Текст из файла (страница 11)
2.20. Установка для сопоставления различны типов датчиковРис. 2.21. Амплитудно-частотные характеристики пластины72меньше АЧХ, построенной с помощью измерительного микрофона. Дляидентификации модальных параметров использован метод SSI. На Рис. 2.22представлены зависимости коэффициентов демпфирования пластины отчастоты, построенные для разных датчиков. Как видно из графика, разница врезультатах идентификации при использовании разных типов датчиковувеличивается с ростом частоты. При этом, до 5000 Гц, коэффициентыдемпфирования, определенные с помощью разных датчиков почти идентичны.Рис. 2.22. Зависимости демпфирования от частот для трёх типов датчиковРезультаты, представленные на Рис.
2.22 получены при закреплениимикрофона в непосредственной близости от объекта. В реальных условиях частооказывается невозможным закрепить микрофон так близко от объекта. Авторомработывыполненоисследованиезависимостипогрешностивоценкедемпфирования системы от расстояния между микрофоном и объектомиспытаний. Вычисление погрешности оценки демпфирования выполненоотносительно значений, полученных с помощью лазерного виброметра, всоответствии с выражением:| − ℎ |Δ =∙ 100% (2.18)73где – коэффициент демпфирования, полученный с помощьюанализа результатов измерений вибраций объекта лазерным виброметром, ℎ – коэффициент демпфирования, полученный с помощью анализарезультатов измерений вибраций объекта микрофоном.На Рис. 2.23 представлены графики таких зависимостей для коэффициентовдемпфирования на 5-и первых собственных частотах.На Рис.
2.24 представлена зависимость погрешности в определениидемпфирования от значения собственной частоты объекта (при положениимикрофона в непосредственной близости от объекта испытаний).Как видно из графика, погрешность возрастает с ростом частоты. Это связанос тем, что соотношение сигнал/шум для сигнала, измеряемого микрофоном,значительно ухудшается с ростом частоты из-за малых амплитуд колебаний навысших частотах.Рис. 2.23. Зависимости погрешности оценки демпфирования с использованиеммикрофона от расстояния до объекта74Стоит отметить, что погрешность в определении собственной частотыобъекта не зависит от значения собственных частот и расстояния до объекта иявляется пренебрежимо малой величиной.Рис.
2.24. Зависимость погрешности оценки демпфирования с использованиеммикрофона от значения собственной частоты2.7. Идентификация модальных параметров заготовки лопатки ГТД спомощью ударного тестированияМетодика и программное обеспечение для выполнения модальныхиспытаний и идентификации модальных параметров использованы дляисследования изменения динамических характеристик заготовки лопатки впроцессеобработки.Вкачестветестовогообъектавыбраналопаткакомпрессорагазотурбинного двигателя.
Траектория обработки лопатки иуправляющая программа разработана в программном обеспечении PowerMILL(Рис. 2.25).Лопатка изготавливается из алюминиевого прутка на 5-координатномобрабатывающем центре DMG Ultrasonic 10. Процесс обработки лопаткивключает в себя 3 стадии: черновая обработка с использованием цилиндрической75фрезы, получистовая и чистовая обработка с использованием сфероконическойфрезы (Рис.
2.26).Рис. 2.25. Траектория обработки лопатки в ПО PowerMILLНаиболее важными с точки зрения возникновения вибраций являютсяполучистовая и чистовая стадии обработки. В рамках данной работы заготовкалопатки консольно зажата в трехкулачковом патроне. Данный тип закрепленияотличается от используемого на производстве при изготовлении реальныхизделий, где заготовка закрепляется в специальном приспособлении с двухсторон пера. Однако рассматриваемый пример позволяет выполнить апробациюрасчетно-экспериментальной методики идентификации параметров модели иметодики подбора рациональных режимов обработки. Для проведениямодальных испытаний использован АЦП National Instrument, USB-4431,измерительный молоток Bruel&Kjaer 8206, лазерный виброметр Polytec PDV100, а также программа для сбора и анализа данных, разработанная автором всреде LabView.
Расположение лазерного виброметра показано на Рис. 2.27.Для анализа изменения динамических характеристик заготовки в процессеобработки через равное количество точек маршрута многократно выполнялосьвиброударное тестирование. В течение получистовой обработки выполнено 5измерений, в процессе чистовой обработки – 10 измерений. В каждой точке76маршрута выполнены 5 ударов для осреднения полученных передаточныххарактеристик. На Рис. 2.28 показан временной отклик заготовки на ударноевоздействие, полученный в результате одного из измерений в процессеполучистовой обработки.Рис.
2.26. Заготовка лопатки перед черновой обработкой (а), передполучистовой обработкой (б), перед чистовой обработкой (в), после чистовойобработки (г)77Рис. 2.27. Измерения с помощью лазерного виброметраРис. 2.28. Временной отклик заготовки при выполнении ударного тестированияС помощью преобразования Фурье для каждого измерения полученыамплитудно-частотные характеристики системы (Рис. 2.29).Наиболее значимыми являются две низшие собственные частоты колебанийсистемы.Основнойзадачейисследованияявляетсяанализизменениядинамических характеристик в процессе обработки.
Для идентификациимодальных параметров использован двухуровневый подход. Сначала, для78идентификации собственных частот заготовки, применялся «простой» методполовинной мощности. Как было показано выше, погрешность данного методапри определении собственных частот колебаний даже при зашумленностиданных крайне невелика. На основе значений собственных частот с помощьюболееточногометодастохастическойидентификацииопределяютсякоэффициенты демпфирования на каждой частоте. Использование подобногоподхода позволяет избежать построения стабилизационных диаграмм и ускоритьпроцесс идентификации.Рис. 2.29.
Амплитудно-частотная характеристика системы2.7.1. Результаты анализа изменения собственных частот колебаний впроцессе обработкиНа Рис.2.30 показаны графики изменения первой и второй собственныхчастот колебаний в процессе получистовой обработки, а на Рис. 2.31 в процессечистовой обработки. По оси абсцисс на графиках отложен относительныйпройденный путь маршрута обработки в долях от единицы, таким образом,первая точка графика соответствует началу обработки, а последняя – концумаршрута.Как видно из графиков, в процессе обработки собственные частотыколебаний сначала уменьшаются, а затем увеличиваются.
Это связано с тем, чтообработка происходит по винтовой траектории от корня лопатки к её концу.Таким образом, в первой половине обработки удаляется материал, вносящий79максимальный вклад в жёсткость системы на первых двух собственных формахколебаний, а во второй половине – материал, вносящий максимальный вклад винерцию системы. Для высших собственных частот поведение будет иным, чтообусловлено конфигурацией соответствующих собственных форм.Рис. 2.30. Графики изменения первой и второй собственных частот приполучистовой обработкеМетодикаэкспериментальногомодальногоанализа,используемаявнастоящее время для назначения режимов обработки, не включает в себяпроведение модальных испытаний в процессе обработки. Распространённойпрактикой является идентификация модальных параметров заготовки до и после80обработки с целью отстройки частоты прохождения зуба и кратных ему частотот собственных частот колебаний заготовки.
Между тем, полученные графикииллюстрируют необходимость учёта вида зависимости собственных частот отточки маршрута обработки. Таким образом, в процессе получистовой обработкимаксимальное изменение первой и второй собственной частоты составляет26.2%, и 26.6% соответственно. В процессе чистовой обработки максимальноеизменение первой и второй собственной частоты составляет 15.1%, и 14.3%соответственно.Рис. 2.31. Графики изменения первой и второй собственных частот причистовой обработке заготовки812.7.2. Результаты анализа изменения коэффициентов демпфированиязаготовки в процессе обработкиКоэффициенты модального демпфирования заготовки были определены спомощьюметодастохастическойидентификации.Коэффициентыдемпфирования выражены в безразмерной форме, в процентах от критического.На Рис.
2.32 показаны графики изменения коэффициентов демпфирования дляпервой и второй собственных частот колебаний в процессе получистовойобработки, а на Рис. 2.33 в процессе чистовой обработки.Как видно из графиков, в процессе получистовой обработки максимальноеизменение коэффициентов демпфирования на первой и второй собственнойчастоте составляет 124.5%, и 72.7% соответственно. В процессе чистовойобработки максимальное изменение первой и второй собственной частотысоставляет 706.7%, и 77.7% соответственно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
