Лекция_11_05_Диагностика точности (1261622), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

где: N – общее число точек измерения;

k – номер измерения;

m – порядковый номер гармоники.

Рис. 12. Результаты частотного анализа биения шпинделя с помощью преобразования Фурье

Далее производится декомпозиция записи сигнала, предусматривающая вычисление ординат y_I, y_II, y_III и y_I + y_II, так называемых восстановленных кривых. Восстановленные кривые биений представляют собой сумму гармоник, полученных по следующему правилу:

- первая восстановленная кривая (y_I), в дальнейшем называемая 1-я составляющая биения шпинделя, представляет собой сумму всех гармоник, частоты f которых меньше частоты f_n оборотов шпинделя; количественная характеристика этой составляющей – размах H₁;

- вторая восстановленная кривая (y_II), в дальнейшем называемая 2-я составляющая биения шпинделя, представляет собой гармонику с частотой f равной частоте числа оборотов f_n (количественная характеристика – размах H₂);

- третья восстановленная кривая (y_III), в дальнейшем называемая 3-я составляющая биения шпинделя, представляет собой сумму всех гармоник, частоты которых f больше частоты оборотов шпинделя f_n (количественная характеристика - размах H₃).

Восстановленная кривая биения оси вращения шпинделя (кривая биения оси вращения шпинделя) представляет собой сумму всех гармоник спектра биения шпинделя, частоты которых f не равны частоте f_n, оборотов шпинделя. Ее ординаты –y_I+y_III=y-y_II.

Предлагается использовать для диагностики точности следующие параметры:

- Размах восстановленной кривой биения оси вращения шпинделя H - обобщенная характеристика точности вращения шпинделя.

- Размах H₁ - обобщенная характеристика воздействия погрешностей комплекта тел качения на точность вращения шпинделя, поскольку в этой области частот смещения оси вращения шпинделя обусловлены по преимуществу вращением тел качения со скоростью сепаратора.

- Размах H₂ - удвоенный приведенный эксцентриситет (векторная сумма).

- Размах H₃ - обобщенная характеристика влияния погрешностей формы дорожек качения на точность вращения шпинделя, поскольку в этой области частот смещения оси вращения шпинделя обусловлены по преимуществу вращением внутреннего кольца подшипника.

Дискретные спектры записей биения шпинделей и размахи восстановленных кривых с достаточной полнотой характеризуют точность вращения и позволяют выявлять возможные причины недостаточной точности вращения.

Примеры анализа точности вращения шпинделей. В методических указаниях ЭНИМС приведены примеры диагностики 5-и шпиндельных узлов токарных станков. Примечательно, что поставленные диагнозы были подтверждены последующей разборкой узлов, что делает эту информацию особо ценной для тестирования разрабатываемых систем диагностики точности шпиндельных узлов.

В методике ЭНИМСа приведены следующие примеры анализа точности вращения шпинделей.

Сигнал биения, а также 1-я, 2-я и 3-я составляющие биения шпинделя приведен на рисунке 13.

Рис. 13. Сигнал биения шпинделя и его составляющие

На рисунке 14а представлен спектр сигнала биения, полученный в ЭНИМС, а на рисунке 14б в сиcтеме Matlab. Спектры представлены в логарифмическом масштабе.

Рис. 14. Спектр биения шпинделя по методике ЭНИМС а) и б) спектр, полученный в системе Matlab.

Использование метода Прони для обработки сигнала биения. Методика ЭНИМС предполагает следующее разбиение частотной области

где: Ω₁ - множество частот в диапазоне от 0 до оборотной, Ω₂ - оборотная частота, Ω₃ - множество всех частот больше оборотной, соответственно при нормированном спектре это (0,1], [1], [1, ∞]

На рисунке 15 представлен график экспериментального сигнала, а на рисунке 16 представлены результаты аппроксимации.

Рис. 15. Развертка результатов измерений биения оправки за 10 оборотов

Рис. 16. Результаты аппроксимации отсканированной (красный) и оцифрованной кривой биения оправки, восстановленная кривая (синий)

Для удобства анализа проведено масштабирование аргумента, т.е. интервал дискретизации кривой выбран так, чтобы 1 Гц соответствовал одному обороту оправки.

Рис. 17. Нормированный Прони-Фурье спектр сигнала биения

На рисунке 18 представлены результаты модальной декомпозиции сигнала биения в частотном диапазоне до 100 Гц, т.е. до 100 оборотов.

Рис.18. Модальная декомпозиция в одном масштабе

Предварительный диагноз:

1. Похоже что сигнал амплитудно модулирован с несущей равной частоте вращения;

2. Эксцентриситет значительный;

3. Сепаратор-шарики 40% от эксцентриситета c учетом боковой;

4. Некруглость (овальность) и волнистость дорожек качения 50% от эксцентриситета. Скорее всего овальность отверстия в корпусе шпиндельной бабки;

5.Визуально амплитуда эксцентриситета от оборота к обороту растет.

Результирующий диагноз из [3]:

1. Значительный эксцентриситет поверхности измерения относительно оси вращения шпинделя: амплитуда 10-й гармоники, соответствующей частоте вращения шпинделя (f=f_n), составляет A₁₀=4,6 мкм, размах = 9,2 мкм.

2. Плохой подбор комплекта тел качения: амплитуды гармоник, частота которых f < f_n (m=1 - 9), составляют от 0,1 до 1,6 мкм, соответственно размах = 4,2 мкм. Отчетливо выражена частота вращения сепаратора.

3. Велика некруглость и волнистость дорожек качения, амплитуды гармоник которых f > f_n (m>10), составляют от 0.1.до 0.6 мкм, размах H₃ = 3,3 мкм.

Список литературы:

1. Проников А.С. Программный метод испытания металлорежущих станков. М .: Машиностроение, 1985. 288 с.

2. Пуш А.В. Шпинлельные узлы: Качество и надежность.-М.: Машиностроение, 1992.- 288 с.

3. Фигатнер А.М., Фискин Е.А., Бондарь С.Е. Конструкции, расчет и методы проверки шпиндельных узлов с опорами качения: Методические указания. М .: ЭНИМС, 1970. 152 с.

4. Проников А.С. Надежность машин. М .: Машиностроение, 1978. 592 с.

5. Селезнева В.В. Связь параметров траектории оси шпинделя с показателями качества детали // Станки и инструмент. 1985. № 1. С. 8 - 10.

Характеристики

Список файлов лекций