Диссертация (1026045), страница 34

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 34)

Наиболее крупные царапины, появилисьна последнем этапе обработки, поскольку заусенцы у них не стёрты. Они моглиостаться на последнем этапе от фракции крупных абразивных зёрен впритирочной пасте. Также более крупные зёрна могли быть внедрены вповерхность на предыдущих этапах притирки и выпасть из «гнёзд» напоследнем этапе притирки.251Рис.

П.6.5. Профиль поверхности вдоль выделенной базовой линии исоответствующие параметры шероховатостиРезультаты указаны в Таблице 32 с доверительными отклонениями,вычисленными по аппроксимирующему нормальному распределению привероятности 90%.Таблица 32.Параметры шероховатости опор-6Ra, 10 мRz, 10-6 мСфера 10,287±0,1204,58±1,83Сфера 20,477±0,0815,04± 1,55Среднее0,3824,81Параметр шероховатости Ra более чем в два раза превысил требования.Величина Rz сопоставима с номинальным зазором h0.252П.6.3.1. Рекомендации по изготовлению опорСферическиеаэростатическиеопорыузлаРТШ 020имеютзначительную шероховатость Rz, сопоставимую с зазором.

Шероховатость опорНШУС 020 ещё несколько больше, из-за менее совершенной технологии.Для снижения шероховатости сделаны следующие рекомендации. Проверить притирочную пасту, на наличие крупных абразивных зёрен. Приих наличии сменить пасту. Перед последними этапами притирки более тщательно очищать опорныеповерхности от абразива ультразвуком или полировкой мелкой пастой. Желательно заменить притирку на ультрапрецизионную шлифовку илиточение, но это требует создания специального станка.П.6.4.

К импульсной вибродиагностикеВ данном разделе пояснены динамические испытания (раздел 4.6),проведённые при разных избыточных давлениях pe. На Рис. П.6.6…Рис. П.6.8представлены переходные процессы для обобщённых колебаний шпинделявдоль оси uCZc0(t) и угла поворота φx(t) шпинделя вокруг оси Xc1, а также ихспектральные образы U(f) и F(f), полученные в соответствии с выражением(4.3).

Для вывода обобщённых координат в одном масштабе, угол поворотаφx(t) и его спектр F(f) умножены на половину расстояния между датчикамиLD1D 2(Рис. 4.2).2Переходные процессы несколько отличаются уровнем колебаний вкаждой серии, что объясняется ручным приложением импульсной нагрузки. Ноабциссы экстремумов графиков во временной и в частотной области совпадаютв каждой серии, что подтверждает корректность измерений.253Рис. П.6.6. Отклики на удары при избыточном давлении подачи pe=196·103 Па254Рис.

П.6.7. Отклики на удары при избыточном давлении подачи pe=490·103 Па255Рис. П.6.8. Отклики на удары при избыточном давлении подачи pe=882·103 Па256П.6.4.1. Выбор метода вибродиагностикиВажной практической задачей является выбор метода вибродиагностикишпиндельного узла, который, с одной стороны, позволяет определить частоты идемпфирование свободных колебаний, а с другой стороны, достаточно простдля применения в приёмочных испытаниях узлов.В качестве упрощённых методов опробованы БДПФ для определениячастот, аппроксимация огибающих для определения демпфирования.

Для ихпроверки использован более сложный в реализации метод Прони.Значимые особенности переходных процессов.1. Первые (1…1,5)·10-3 секунды переходного процесса длится удар: в этовремя колебания нельзя рассматривать как свободные.2. Колебания затухают быстро, за 5…6 периодов. Если отбросить времяудара, то для обработки остаётся 4…5 периодов.3. Время переходных процессов мало для получения высокой дискретности1при дискретном разложении Фурье f  tmax  t min  .4.

ПрипреобразованииФурьеприсутствуетнежелательный«эффектразмывания» частотных пиков, связанный с отличием функции на границахвременного диапазона. Для устранения этого эффекта временной диапазонрасширен до удара на 3·10-3 с и на некоторое время после затухания. Ноэтот диапазон включает период вынужденных колебаний.5.

Увеличение временной выборки усиливает влияние шума, но повышаетдискретность разложении Фурье Δf [154].6. Колебания имеют моно- или бигармонический характер со значительнымдемпфированием λ~f.7. Бигармонические угловые колебания φx(t) при давлениях pe=490·103 Па,882·103 Па не удобны для оценки демпфирования.257Особенностью шпиндельных узлов является осевая симметрия упругоинерционныххарактеристикималоеколичествоформколебанийввибрационном отклике. С учётом сравнительно простых переходных процессовдля вибродиагностики использованы удобные методы БДПФ, аппроксимацийогибающих, а для их проверки более сложный в применении метод Прони[156]. Последовательности обработки вибрационных сигналов поясняет схемана Рис. П.6.9.Рис.

П.6.9. Последовательности модельного анализаП.6.4.1.1. Оценка демпфирования по огибающимНа Рис. П.6.10. представлен характерный отклик на ударное возмущениеuCZc0(t) и его спектральное отображение U(f).258Рис. П.6.10. Типичный отклик осевых колебаний uCZc0 t на удар вдоль оси:а – движение во временной области; б - спектральное отображениеС временной зависимости uCZc0(t) взяты 5 наибольших локальныхмаксимумов y<j>(t<j>) (j=1…5) и 5 наименьших локальных минимумов y<j>(t<j>)(j=6…10). Первый локальный экстремум отброшен, поскольку он пришёлся навремя удара. Для модулей остальных экстремумов проведена линейнаяаппроксимация в полулогарифмическом пространстве с параметрами y0 и λ посреднеквадратичному отклонению   ln y0 t  j  ln y j  .2(П.6.2)jАвтоматически для серий ударов с помощью программ в среде MATLABвыполнен поиск демпфирования λU, λφ учётом (П.6.2) и определены частоты fU,fφ быстрым дискретным преобразованием Фурье.

Для снижения дискретностичастот БДПФ f<k+1>-f<k> до 8,8 Гц временная выборка расширена до 60·10-3 с. Ноэто увеличило влияние шума, поскольку ширина информативной временнойобласти, составляет всего (10…15)·10-3 с.Другой недостаток - это сложность анализа угловых колебаний сналожением нескольких частот (что заметно при избыточном давлении pe=9 ат).259Хотя в частотной области второй пик мал, но временной переходный процессплохо описывался экспоненциально затухающими колебаниями (Рис. П.6.11).Чтопривелокзначительнойпогрешностиоценокдемпфированиявсоответствующей серии ударов.Рис.

П.6.11. Отклик  X t  , проблемный для аппроксимации огибающимипри ударе в точку P2 при подачи pe=882·103 Па: а – φx(t); б – F(f)Ещё один пример, проблематичный для определения демпфирования,представлен на Рис. П.6.12, где низкочастотный шум смещает вниз экстремумыи приводит к погрешностям.В итоге простой и автоматизированный с помощью написаннойскриптовMATLABметодаппроксимацииогибающихдаётзаметнуюпогрешность при присутствии незначительного колебания другой частоты.260Рис. П.6.12. Отклик осевых колебаний, проблемный для аппроксимацииогибающими при ударе в точку P2 с pe=196·103 Па: а – uCZc0 t ; б – U(f)П.6.4.1.2.

Проверка модальных параметров методом ПрониДляпроверки определениямодальных параметров использованааппроксимация огибающих и метод Прони [156]. Временной переходныйпроцесс описан суммой затухающих синусоид2y t    a j e j tsin  2f j t   j ,(П.6.3)j 1где aj - амплитуды при t=0; λj- демпфирование; fj [Гц]- частота; αj - фаза.Подбор параметров колебательного процесса, по среднеквадратичномуотклонению, затруднён быстрым затуханием, из-за которого на отклонение3…5 периоды колебаний почти не влияют.

Поэтому введена экспоненциальнаявесовая функция с показателем bδ>02612 b t  j t k(П.6.4)    y t k    a j esin 2 f j t k   j  e  k  .k j 1Весовая функция увеличивает статистический вес последних периодов2колебаний и вместе с ними шума при больших t. Применение весовой функции(П.6.4) требовало ручного назначения временной выборки и показателяэкспоненты bδ для каждой серии ударов. Для подбора параметров aj, λj, fj , αjиспользован метод локальной оптимизации Нелдера-Мида. Поэтому получениеприемлемого решениятребовало близкого начального приближениявпространстве модальных параметров R8. Для частот fj и амплитуд aj начальныеприближениязаданыспомощьюпреобразованияФурье.Начальныеприближения демпфирования λj, фаз αj, весовой параметр bδ и длинавременного интервала аппроксимации, заданы индивидуально в каждой сериипереходных процессов.

Окончательным критерием правильности нахождениямодальныхпараметровбылосравнениепереходныхпроцессовиихаппроксимаций во временной и частотной области.Модальные параметры, уточнённые методом Прони, представлены вТаблице 33. Статистические погрешности вычислены для каждой серии ударовс 95% вероятностью по коэффициентам Стьюдента.Таблица 33.Избыточноедавлениеpe, Па (ат)196·103 (2)495·103 (5)882·103 (9)ФормаколебанийРазброс модальных параметров, определённых методом ПрониuCZc0φxuCZc0φxuCZc0φxЧастотаf, ГцΔ f,Гц454,6668,5501,7767,7583,4895,50,35051,4310,38930,54620,78025,863Коэффициентдемпфированияf100% λ, с-1f0,077110,2140,077590,071150,13370,6547374,1530,5347,1480,6289409,1Δλ,с-1100%2,0363,6015,5083,4211,33722,270,54430,67891,5870,71170,46285,444262П.6.4.1.3. Выявленные особенности переходных процессовПобочные спектральные пики угловых колебаний имеют различныйхарактер.

Характеристики

Список файлов диссертации