Диссертация (1026045), страница 33
Текст из файла (страница 33)
В двух сериях частота измеряласьустройством КВАРЦ (ТОПАЗ-В), в третьем - Yew Photo Tachometer. Времяостановки определялось визуально. Результаты измерений представлены вТаблице 28. Штрихами отмечены пропущенные измерения. Измерения,проведённые с разными тахометрами, согласуются между собой.Таблица 28.Шпиндель с оправкой №2, m=31 кг, JZ=0,12 кг·м2Время, сСкорость вращения,-1рад·с (об/мин)ТОПАЗ-В ТОПАЗ-ВYew Photo Tachometer157 (1500)000152 (1450)9,548,73147 (1400)17,1017,91141 (1350)24,3926,5136 (1300)33,3034,38130 (1250)42,4243,3344,95125 (1200)51,9752,42120 (1150)63,3163,76115 (1100)71,3772,63110 (1050)82,6283,25105 (1000)93,4092,2592,8899,4 (950)105,43105,3594,2 (900)117,31115,1189,0 (850)127,08126,3683,8 (800)139,32139,5978,5 (750)153,27151,56157,2373,3 (700)167,44167,4468,1 (650)183,15179,7762,8 (600)197,32194,4457,6 (550)210,78210,5152,3 (500)225,94226,8234,4947,1 (450)243,40243,9941,9 (400)263,2536,6 (350)284,7631,4 (300)303,70301,55301,6826,2 (250)326,16323,91322,1520,9 (200)348,07348,34346,5415,7 (150)376,42375,3410,5 (100)405,90403,42405,515,26 (50)436,770 (0)484,42483,12482,89243П.6.
К испытаниям шпиндельного узла РТШ 020В приложении представлены пояснения к расширенным испытанияммодели РТШ 020, протоколы измерений и пояснения к ним. Измеренияпроведены для определения статических и динамических характеристикшпиндельных узлов и сравнения методик контроля зазора h0.П.6.1. Измерения статических силовых характеристикП.6.1.1. Описание установки контроля смещенийСхема измерительной установки приведена на Рис. П.6.1.
Статическоеодностороннее воздействие на шпиндель 1 приложено с помощью шпилек сгайками 3 через динамометр 2 (модель АЦДУ-5/1И-1). Для центрирования силыиспользованаспециальнаяподставкадинамометраистальнойшарик.Измерения перемещений шпинделя проводилось двумя ёмкостными датчиками4 модели D-510.021, жёстко и точно зафиксированными специальнымикронштейнами. Порядок подключения и характеристики датчиков указаны вприложении П.5.5.1.1.Рис. П.6.1.
Установка для измерения осевой статической характеристики:а - принципиальная схема; б - фотография установки244Чтобы биения поверхности фланца шпинделя при случайном поворотене влияли на измерения, использован пластилиновый стопор незначительнойжёсткости. Осевые перемещения симметрично расположенных точек шпинделяD1 и D2 (П.6.1.) записаны с частотой 9000 Гц, благодаря чему определеныосевые смещения шпинделя uCZc0(t) и угол поворота φx(t) вокруг оси C1Yс1uCZ с 0 0,5(uD1Zс 0 uD 2 Zс 0 ),гдеLD1D 2 - расстояниеиспытанияхu uD 2 Zс 0 x D1Zс 0,LD1D 2между центрами датчиков.динамометрубирался.(П.6.1.)ПриВоздействиединамическихосуществлялосьдинамометрическим молотком Kistler 9726A20000 с постоянным спектромсилы вплоть до 1100 Гц. Оборудование и установка для определения вязкогосопротивления вращению описаны отдельно в приложении П.6.2.3, а дляизмерения шероховатости опор - в приложении П.6.3.П.6.1.2.
Протокол измерения статических силовых характеристикВ Таблице Таблица 29 приведены результаты нагружения и разгрузкистатической осевой силой при разных давлениях подачи pe, (раздел 4.4).245Таблица 29.Результат измерения осевой силовой характеристикиpe=2 атpe=5 атpe=9 атuCZc0·10-6, м FPZc0, Н uCZc0·10-6, м FPZc0, Н uCZc0·10-6, м FPZc0, Н0000001,089210,8032510,0255403,09556,501,536381000,40274548,505,1561042,555421510,39554551,506,8211493,305072040,791545957,9912024,131012470,914835104,58,2712524,897863001,3448451548,4112985,797633501,8002452028,5013506,425864022,2509252528,571404,56,54075405,52,6898853006,9211517,242944503,131095347,51,521217,853865033,6310853988,49423548,53,7701154039,067866004,0164654489,620216504,447935495,59,964097014,94766555010,393868015,38790560210,456928495,79890564910,34861802,56,25798570110,015867006,7076157519,11596007,2047258047,896555000,8185451966,5732404,50,43457550,505,050343050,054325503,425882051,6016498,500,22317230,029050П.6.2.
Экспериментальная оценка усреднённого зазора посопротивлению на выбегеПредложенная методика измерения усреднённого зазора по вязкомусопротивлению при выбеге подробно описана в приложении П.5.3.1.П.6.2.1. Проведение измеренийС учётом результатов предварительных измерений узла НШУС 110 дляиспытания узла РТШ 020 выполнен ряд изменений. Шпиндельный узелизготовлен без встроенного привода и без проведения балансировки. Прииспытаниях ось вращения была вертикальна.
Разгон шпинделя осуществлён246струёй воздуха. Испытания выполнены при разных направлениях вращения идавлениях подачи, указанных в Таблице 30. Во всех случаях кривые выбегапрактически совпали (Рис. П.6.2).Рис. П.6.2. Результаты измерения выбега шпиндельного узла РТШ 020П.6.2.1.1. Обработка экспериментальных данныхТочка остановки удалена от других точек кривой. Для неё при расчётеотклонения взят весовой коэффициент в 4 раза больше, чем для остальных.Для интерпретации данных использованы модели, показавшие лучшиесовпадения при предварительных испытаниях узла НШУС 110 (П.5.5), а так жеобщая и вязкая модели сопротивления. Результаты определения коэффициентовтрения a, b, MT и среднеквадратичное отклонение S представлены в Таблице 30(цветом выделены модели с меньшей погрешностью).
На Рис. П.6.3сопоставлены аппроксимирующие кривые и замеренные данные.Для всех серий измерений графики «общей» и «вязко-сухой» моделейпрактически совпали с экспериментальными точками. «Квадратично-сухая» и«вязкая» модели дают большие среднеквадратичные отклонения S и хужесовпадают с экспериментальными точками.247Рис. П.6.3. Аппроксимации выбега для РТШ 020 при разных избыточных давлениях подачи pe: а - 196·103 Па;б - 490·103 Па; в - 882·103 Па; г - 882·103 Па, поворот в противоположную сторонуТаблица 30.Аппроксимация момента сопротивления вращению шпиндельного узла РТШ 020Модель тренияВязкое:Результаты аппроксимации при разных давлениях условияхMT, [Н·м]; a, [Н·м·с]; b, [Н·м·с2]; S, [рад·с-1]pe=882·103 Па (9333pe=196·10 Паpe=490·10 Паpe=882·10 Паат).
Поворот в(2 ат)(5 ат)(9 ат)другую сторонуПараметры S·10 Параметры S·10 Параметры S·10 Параметры S·1019,9a=1,700·10-426,7a=1,689·10-421,9a=1,693·10-421,7Вязкое и сухое:J z z az M TMT=-11,78·10-4a=1,495·10-411,3MT=-9,739·10-4a=1,524·10-414,2MT=-12,96·10-4a=1,477·10-413,1MT=-12,84·10-4a=1,483·10-412,9Квадратичное и сухое:J z z bz 2 M TMT =-27,28·10-4b=1,727·10-640,9MT =-24,01·10-4b=1,809·10-645,5MT =-28,14·10-4b=1,719·10-643,4MT =-28,14·10-4b=1,719·10-643,1Все виды сразу:MT=-11,80·10-4a=1,495·10-4b=4,021·10-1411,3MT=-9,737·10-4a=1,524·10-4b=2,34·10-1414,2MT=-12,94·10-4a=1,477·10-4b=2,337·10-1413,1MT=-12,86·10-4a=1,482·10-4b=2,480·10-1413,0J z z a z b z 2 M TП.6.2.2.
Результаты контроля выбегаНесмотря на отсутствие электродвигателя, выбег опять лучше всего описан моделью с вязким исухим сопротивлением: MT=-(11,83±1,13)·10-4 Н·м и a=(1,4946±0,0158)·10-4 Н·м·с.248J z z a z 0a=1,687·10-4249 Давление подачи и направление вращения не влияют кривую выбега. Вязкое сопротивление a меньше, чем у узла НШУС 110 в 2,7 раза, из-заменьших размеров. Постоянный момент сопротивления MT в 20 раз меньше, чем у узлаНШУС 110. Следовательно, основной, но не единственной причиной MT уНШУС 110 были потери на перемагничивание в электродвигателе. При отсутствии электродвигателя можно пользоваться простой «вязкой»моделью,слинейнойаппроксимациейкривойвыбегавполулогарифмическом масштабе.
Например, для РТШ 020 погрешностькоэффициента a, по простой модели вязкого сопротивления 6-13%. Оценка усреднённого зазора по выбегу h0<M>=10,09·10-6 м.П.6.2.3. Протоколы контроля выбега узла РТШ 020Измерение скорости выполнено тахометром Yew Photo Tachometertype 2607. Время остановки определено визуально. Результаты в Таблице 31.Таблица 31.Измерение выбега шпиндельного узла РТШ 020-1ωz, рад·сpe=196132 Па(об/мин)(2 ат)105 (1000)099,4 (950)4,194,2 (900)9,489,0 (850)13,5583,8 (800)18,678,5 (750)23,4573,3 (700)28,768,1 (650)34,462,8 (600)40,157,6 (550)46,952,3 (500)53,3347,1 (450)60,441,9 (400)68,636,6 (350)76,931,4 (300)85,826,2 (250)96,820,9 (200)108,715,7 (150)122,90247pe=490330 Па(5 ат)04,79,213,3518,123,429,134,140,146,1553,3560,7568,876,585,595,9109123,1246,7pe=882594 Па(9 ат)04,38,713,618,523,928,834,440,446,853,660,168,377,586,495,4109,3124,1246pe=882594 Па (9 ат),поворот в другую сторону05,28,212,917,922,528,434,140,446,752,860,668,877,297,1109,5124,1249250П.6.3.
Измерение шероховатостиШероховатость опорных поверхностей шпинделя проконтролирована наконфокальном микроскопе µSurf NanoFocus с разрешением не более 2·10-9 м.(пример скана на Рис. П.6.4). На каждой опорной поверхности вдольокружности получено шесть сканов 800·10-6 x 800·10-6 мРис. П.6.4. Сканирование опорной поверхностиПараметры шероховатости вычислены с помощью прилагающегосяпрограммногообеспечения(Рис.П.6.5).Длякомпенсацииперекосаповерхности использован фильтр, вычитавший отклонение от горизонтали.После на поверхности каждого скана выделены в случайных направлениях потри базовых линии длиной 800·10-6 м. Для 18-ти базовых линий, взятых накаждойсферическойповерхности,вычисленосреднееарифметическоеотклонение профиля Ra и высота неровностей по десяти точкам Rz.На сканах видна ровная поверхность с нерегулярными дефектами,оставшимися после финальной притирки алмазной пастой. Дефекты имеют видцарапин с выступающими заусенцами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
