Диссертация (1026045), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Минимальный зазор, оценённый по смещениям h0U 11,8 106 м.9. Оценка усреднённого зазора по вязкому сопротивлению вращениюh0M 10,1...11,3 106 м.10.Измерениясопротивлениявращениюосложняютсядополнительным сопротивлением из-за дефектов опор и потерями в двигателе,которые приводят к постоянному моменту сопротивления и могут увеличивать233«вязкое» сопротивление и уменьшить оценку зазора. Исследование выбегалучше производить до установки электродвигателя.11.Для параметризации кривой выбега необходимо сравнивать модели,описывающие весьма близкие кривые.
Рекомендуется использовать повозможности большее число контрольных точек и максимально широкийдиапазон частот. Рекомендуется определять время полной остановки.Общие замечания12.Разброс проницаемости пористых вставок не оказал значительноговлияния на силовые характеристики. Для оценённого диапазона значенийпроницаемости разброс расчётной осевой жёсткости не более 13 %.13.Насиловыехарактеристики гораздо сильнеевлияет зазор,контролировать который намного сложнее.14.Оценки зазора по осевым смещениям и вязкому сопротивлениюдостаточно близки. Это может быть следствием дополнительных «вязких»моментов сопротивления из-за дефектов опор и токов Фуко.15.При измеренном зазоре расчётные характеристики оказываютсязаметно жёстче.
Это можно объяснить неучтёнными отклонениями формыопорных поверхностей, контактной податливостью деталей и расширениемзазора под действием давления. Измеренные силовые характеристики примерносовпадут с расчётными, если при вычислениях принять зазор h0 18 106 м.П.5.5. Протоколы испытанийП.5.5.1. К измерению осевых силовых характеристикВ этом разделе приведены протоколы измерения силовых характеристикшпиндельного узла НШУС 110.П.5.5.1.1. Характеристики и особенности датчиков перемещенийДля измерения смещений использовались ёмкостные, токовихревые иконтактные индуктивные датчики.
Ёмкостные датчики D-510.02 должны быть234установлены строго перпендикулярно двигающейся поверхности на расстоянии≈25·10-6 м. Трудность крепежа со стандартными измерительными стойкамимогла сказаться на точности измерений (приложение П.5.1.2). ПреобразовательE-852.10 выдавал аналоговый сигнал в виде напряжения, пропорциональногозазору между датчиком D-510.021 и поверхностью шпинделя. Напряжениеобработано в программе LABVIEW SignalExpress 2009 после оцифровкиустройством сбора данных NI-USB 4432. Достоинствами бесконтактныхдатчиков D-510.02 являются точность и компактность чувствительной областидиаметром менее 3 мм.В отличие от них на показания датчиков IN-85 могли повлиятьотверстия и выступы в области диаметром 28 мм на фланце шпинделя.Работа контактного индуктивного датчика сопровождалось трением, чтомогло отразиться на измерениях.Показания индуктивного и токовихревого датчиков фиксировались спомощью специальных преобразователей.
На Рис. П.5.3 представленыфотографии использованных датчиков, а в Таблице 20. их основные параметры.Таблица 20.Характеристики датчиков для измерения зазораТоковихревойдатчик IN-85 сустройствомVibroport 41Точностьизмерений,150010% влабораторныхусловиях.отклонение отлинейности ишум 0,125мкм250,2% отизмеряемогозначенияЧастотарегистрации сигнала,ГцОсобенности, требования к установке0-10 000Цифровой датчик с выводом и записьюпоказаний на компьютере.Бесконтактный.
Требуется установитьзазор ~2 мм. К малым перекосамнечувствителен. Требуется гладкаяповерхность радиусом 14 мм вокругдатчика~0,000410-20 000Цифровой, вывод данных на дисплейустройства. Бесконтактный. Требуетсяустановить зазор ~10 мкм. Оченьчувствителен к перекосам. Наличиедефектов измеряемой поверхности запределами датчика (R=4 мм) не влияет наизмеренияЦенаделения, мкм0,160(в самомчувствительномдиапазоне)0,1 мкм0,1-Аналоговый, контактный. Нечувствителен к перекосам10 0000,01 мм10-Аналоговый, контактный. Нечувствителен к перекосам235Ёмкостной датчикD-510.021с аналоговымпреобразователемE-852.10 ицифровымустройством сбораданных NI-4432Измерительперемещений синдуктивнымдатчиком-щупомЕ-291Часовой индикатордля динамометраДиапазонизмерений,мкм236П.5.5.1.2.
Результаты при избыточном давлении подачи 5 атВТаблицах21…22приведеныпротоколыизмеренийосевыххарактеристики, полученных разными датчиками.Таблица 21.Силовые характеристики, измеренные датчиком D-510.021Крепление с винтомНагрузкаРазгрузкаuz,м·10-63,0323,2333,6363,9274,3594,4734,7884,9775,4675,8175,9016,2216,36,4236,5676,6866,8487,0187,257,4417,7948,0518,338,7399,5329,79610,07910,42410,76911,14111,39411,6611,82912,01212,178Fz, Н37642347051756461165870575279984698710341081112811751222126913161363141014571504155115981739178618331880197420212068211521622209uz,м·10-612,45812,44312,4312,26412,1612,09412,00611,94411,82811,65311,39711,22610,93510,71510,50210,30510,1389,9079,6969,559,3168,938,8068,5368,2828,0167,7827,4777,1786,8716,5176,2085,5585,4715,193Fz, Н28192772272526782631258425372490244323962349230322562209216221152068202119741927188018331786173916921645159815511504145714101363131612691222Крепление с шарикомНагрузкаРазгрузкаuz,м·10-61,651,7962,0552,3762,6812,8413,2423,483,8514,1774,6885,0075,3345,5635,8465,9466,1556,3296,5896,7456,7477,472Fz, Н282329376423470517564611658705752799846893940987103410811128117511751410uz,м·10-67,4727,4027,1596,9476,6276,355,9555,7215,5435,1534,8884,6434,3974,1853,7653,6063,43,0972,9012,6542,5122,2421,9921,8131,676Fz, Н141014031336126912221175112810811034987940893846799752705658611564517470423376329282237(Продолжение Таблицы 21)12,33912,51112,70912,9113,14512,41412,42612,46712,50112,59912,70812,8052256230323492396249025372584263126782725277228194,7884,5934,324,0513,6913,3173,0832,6542,6231175112810811034987940893799752Таблица 22.Измерения токовихревым датчикомНагрузкаuz, м·10-600,20,50,81,21,622,42,83,13,43,63,84,24,44,64,855,45,866,26,46,87,57,788,38,5Крепление с винтомРазгрузкаFz, Н0479414118823528232942347051756461165870575279984689394098710341081112812221269131613631410uz, м·10-610,9985,95,13,62,20,40Крепление с шарикомНагрузка с потерей устойчивостиFz, Н1880164514101175940705470940uz, м·10-601,22,93,23,43,84,14,44,84,95,55,96,67,37,48,49,39,610,311,111,4Fz, Н02354705175646116587057527998468939409871034108111281175122212691316238П.5.5.1.3.
Результаты при избыточном давлении подачи 8 атВТаблице23приведёнпротоколизмеренийосевойсиловойхарактеристики шпиндельного узла НШУС 110, проведённый с помощьюразных датчиков. Для достижения большей нагрузки для динамометраиспользовалось только крепление с винтом.Таблица 23.Силовые характеристики при давлении подачи 8 атЁмкостной датчик D-510.012НагрузкаРазгрузка-6uz, м·10 Fz, Нuz, м·10-6Fz, Н5,1145,1585,345,6335,9176,0446,1956,3826,6156,7086,8026,9697,0837,2497,507,7927,9558,088,2858,5228,5928,8429,0639,3719,5689,6999,749,90810,0810,2110,310,4551363141014571504155115981645173917861833188019271974202120682115216222092256230323492396244325372584263126312678272527722819286611,4499,8859,8469,7519,4739,4189,058,6228,5948,2078,0377,8557,5367,2116,9156,5886,4676,1856,0555,9485,8045,705,4925,3325,2115,0365,0124,9873195281927722725267826312584249024432396230322562209216221152021197418331786173916921645159815511504145714101363Токовихревой датчикНагрузка-6uz, м·10Fz, Н01,01,72,73,54,5567,58,28,79,21010,510,7011,72,73,54,5567,58,28,79,21010,510,70376517705893126914101598197421622303267828663007310103765177058931269141015981974216223032678286630073101239(Продолжение Таблицы 23)10,55110,72010,83010,82111,17411,31011,4492913296030073054310131483195П.5.5.2.
К контролю проницаемости пористых вставокП.5.5.2.1. Протокол проверки закона ДарсиРезультаты измерения представлены в Таблице 24. Условия измерения: предполагаемое абсолютное давление на выходе pатм 101325 Па ;3 диаметр и толщина пористой вставки d 18,3 103 м , v 610 м .Таблица 24.Измерение потока через одну пористую вставкуpe ,кПа49,0V 103 , м3t, сQ·10-6, м·с3V 103 , м398,1t, сQ·10-6, м·с3V 103 , м3196t, сQ·10-6, м·с3V 103 , м3294t, сQ·10-6, м·с3V 103 , м3392t, сQ·10-6, м·с3V 103 , м3431АппроксимацияДарсиРезультаты экспериментаt, сQ·10-6, м·с3№1№2№3№4№51,003952,531,032404,291,1010410,61,106018,30,983627,21,003033,31,104282,571,032404,290,929010,20,926018,41,104027,51,003033,31,003902,561,012404,210,9209010,20,9206018,41,0954027,40,9930331,004042,481,052404,380,9309010,30,9306018,31,094027,30,9930331,104302,561,172504,680,9309010,30,937018,61,104027,50,9953033,2Q , м 3 с1QT , м 3 с 12,54·10-61,47·10-64,37·10-63,53·10-610,3·10-69,43·10-618,4·10-617,7·10-627,4·10-628,3·10-633,2·10-633,1·10-6240П.5.5.2.2.
Протокол контроля однородности проницаемостиУсловия проведения измерения абсолютное давление подачи ps=493·103 Па (избыточное давление 4 бар); давление на выходе pатм=10125 Па (нормальное атмосферное давление); диаметр и толщина пористых вставок d 16 103 м , v 6 10 3 м .Так как проверка закона Дарси показала хорошую повторяемостьрезультатов при выбранном оборудовании, измерения проводились один раз.Результаты измерения представлены в Таблице 25.Таблица 25.Измеренный воздушный расход и проницаемость№ Вставки123456789t, с8310530703272477774V 103 , м 30,8960,8960,8960,8960,8960,8960,8960,8960,896Q 106 , м3 с-110,88,5329,912,828,012,419,111,612,1k p 1015 ,м 25,204,1114,46,1713,55,999,185,615,83П.5.6.
К измерению момента торможенияП.5.6.1. Последовательность измеренийШпиндельразгонялсядонужнойскоростивстроеннымэлектродвигателем с помощью системы ЧПУ. После привод выключался, ификсировалось время торможения до контрольных значений скорости.При всех измерениях избыточное давление подачи воздуха составлялоpe=490·103 Па (5 кГс/см2). Для измерения частоты вращения использовалсятахометр Yew Photo Tachometer type 2607 (точность 1,5%) и электронноеизмерительное устройством КВАРЦ (ТОПАЗ-В) (погрешность менее 5%),241которые показали совпадающие результаты.
Измерения проводились дляшпинделя с установленными на нем двумя оправками или без них (Таблица 18).При планировании эксперимента ожидалась вязкая кривая выбега,поэтому в первый раз измерялось торможение шпинделя с установленнойоправкой №1 при замедлении с частоты 105 рад·с-1 до 26,8 рад·с-1 с шагом 26,8рад·с-1. Четырёх контрольных точек вполне хватило бы для определениякоэффициента вязкого трения. Измерения, проведённые два раза с помощьюYew Photo Tachometer, показали хорошее повторение (Таблица 26). Но вязкаямодель плохо описывала кривую выбега (Таблица 18).Таблица 26.Замеры времени торможения с оправкой №1 (Масса шпинделя и оправкиm=39,9 кг, момент инерции JZ=0,079 кг·м2)Скорость вращения, рад·с-1 (об/мин) Время, с105 (1000)0080,4 (750)44 44,553,6 (500)999826,8 (250)165 167Эксперимент повторен для шпинделя без оправки в диапазоне частот от105 до 0 с шагом 10,5 рад·с-1.
Четыре серии измерений, показали хорошуюповторяемость. Использование сложной модели торможения выявило вязкое исухое сопротивление. Результаты измерений в Таблице 27.Таблица 27.Шпиндель без оправок m=24,5 кг, JZ=0,0684 кг·м2Скорость вращения, рад·с-1 (об/мин)105 (1000)94,2 (900)83,8 (800)73,3 (700)62,8 (600)52,3 (500)41,9 (400)31,4 (300)20,9 (200)10,5 (100)0Время, с0000161515,5153131303244444444626262,56382818281104104103103128127128127156156156154189190188185243,3 241,8 243,2 242,3242Для уточнения модели сопротивления повторены замеры при изменениискорости от 157 рад·с-1 до 0 с шагом 5,26 рад·с-1. Использование цифровогосекундомера, повысило точность измерений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
