Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (862475), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Изучение статистическихданных подтверждает этот выводмассами деталей15 ... 50-большинство роботов, работающих скг и выше при скорости перемещения0,8 ... 1,0м/с,оснащены гидроприводом.3.5.6. Перспективыразвития станочных гидроприводовУчитывая отечественный и зарубежный опыт, можно наметить нескольконаправлений развития гидроприводов металлорежущих станков:увеличение рабочего давления, позволяющее получить компактные исполнительные двигатели;управление циклом движения от компьютерных систем;улучшение эксплуатационных показателей, позволяющих снизить уровень шума, обеспечить экологическую чистоту, получить энергосберегающиеконструкции и т. д.;использование совершенных рабочих жидкостей.:Контрольные вопросы1.
Что такое желаемая логарифмическая АЧХ привода подачи станка?2. Что такое частота среза и какова ее роль в динамике привода подачи?3. Какими параметрами характеризуется качество привода подачи станка?4. Какие типы специальных электродвигателей используют в электроприводах станков?5.Как формируется трехфазное напряжение в преобразователе частотыэлектропривода подачи станка с ЧПУ?6.Каковы особенности систем управления электроприводом подачи металлорежущих станков?7. Каковы функции гидропривода в металлорежущих станках с ЧПУ?8. По каким критериям подразделяют следящие гидроприводы подачталлорежущих станков?9. Назовите особенности приводов промышленных роботов.ме4. ДИНАМИКАСТАНКОВ4.1.
МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ ВСТАНКАХ4.1.1. Основные закономерности механических колебанийВ связи с возрастающими требованиями к точности и производительности станков, а также режимам резания (на повестке дня создание наностанковдля обработки заготовок с точностью от нескольких до долей нанометров)перед конструкторами стоит задача адаптации известных и новых знаний омеханических колебаниях к проектированию станков. Многие задачи сводятся к исследованию собственных, вынужденных и автоколебаний динамической системы (дС) станков.По степени распространенности и роли в станках вынужденные колебания можно поставить на второе место после автоколебаний. Широкий спектрчастот возмущающих воздействий и большое число несущих звеньев станка сразличными собственными частотами по всем координатным осям создаютблагоприятные условия для возникновения резонанса.
Изучение вынужденных колебаний разомкнутой ДС является также необходимым этапом в исследовании виброустойчивости станка. Для повышения динамического качества станков нормируют амплитуду колебаний холостого хода, которые являютсярезультатомвозмущенийсостороныразличныхмеханизмовипривода. У координатно-расточных станков размах колебаний гильзы (двойная амплитуда 2А) относительно стола на холостом ходу регламентируется взависимости от точности и диаметра шейки шпинделя dшп в передней опоре:dшп, мм ..............................................................
<3232... 5050 ... 801,61,02,01,20,60,82А , мкм, для станков класса точности:В ..............................................................1,2А............................................................. 0,8с .............................................................. 0,5Общие свойства и закономерности вынужденных колебаний рассмотримна примере простейшей системы (рис.4.1),для которой справедливо уравнениету+ ~У+ ky = Fsinrotили, принимая ~/т=22Ь, k/m = р ,..у+2ь·у+ р zу = F sшrot,.т(4.1)1524.
Динамикагде т, ~ ижесткость;рстанковk - соответственно масса, коэффициент вязкого сопротивления иF - внешняя сила; р - круговая частота собственных колебаний,= 2nf; f -частота собственных колебаний.F sin ro t~п1'гr~~п1'гr-~т,Рис./3, k4.1. Расчетные схемы ДС с одной степеньюсвободыЭти уравнения имеют постоянные коэффициенты~ (или Ь),k, ри описывают наиболее общий случай вынужденных колебаний одномассовой системы, к которым можно свести многие задачи динамики станков. Они отражают равновесие системы с учетом всех действующих сил: инерционной (ту),неупругого сопротивления (~у), принятой пропорциональной скорости движения у и упругого сопротивления (ky).Внешняя силаFsin (J)f(возмущающее воздействие) и сила неупругого сопротивления здесь записаны в общепринятой и наиболее удобной для решения форме.
Постоянные коэффициенты Ь,k, рявляются основными параметрами ДС. Решение задач динамики станков начинают с их определения.Собственную частоту колебаний р и коэффициент сопротивления Ь находят по осциллограммам затухающих колебаний (рис.4.2,а), жесткостьk -по характеристикам силовых смещений. Зная жесткость и собственную частоту вычисляют массу ДС: т = k/p 2 .уТ1=2тt !р 1уTiТ = 2тt!раооYl ,5-а6аРис.4.2.Затухающие (а) и незатухающие(6)собственныеколебанияЧтобы выяснить влияние возмущающих воздействий и сил сопротивления на свойства ДС, рассмотрим частные случаи.Собственные колебания.
При р(4.1) примет вид=О иFsin (J)t =О решение уравнения4.1.Механические колебания в станкаху= агде а, а-153sin(pt + а),соответственно амплитуда и начальная фаза собственных колебаний.Колебания не затухают и имеют гармонический характер (рис.4.2,б).Круговая частота р, а следовательно, и период Т собственных колебаний независят от начальных условий и поэтому являются постоянной характеристикой данной системы:Т= 2п /р;f=1 /Т= р/(2п).Собственные колебания с учетом сил сопротивления ~-bt* О и Fsin wt = О:отличаются наличием множителя е·(р+)у= е-bt а sш1! а,(4.2)где р, = ✓р 2 - Ь 2 .Периодический характер колебаний сохраняется, но вследствие влияниясил сопротивления они с течением времени затухают (см. рис.скольку множитель е-ь~ уменьшается. По модулю sin(p 1t4.2,а), по+ а) не может бытьбольше единицы, поэтому амплитуда затухания колебаний расположенамежду двумя кривыми:-bt;у=ае(4 .3)-bt .у= -аеСледовательно, в реальной конструкции собственные колебания затухаютпри любом малом коэффициенте Ь и при установившемся процессе не учитываются.Собственная частота р 1 и период колебаний Т1 практически не зависят от22вязкого сопротивления (отношение Ь /р мало):1j= 2n =Р12n✓Р2 - ь2=Т1,J1-ь2; P z.(4 .4)Интенсивность затухания собственных колебаний определяется логарифмическим декрементом затухания (см.
рис.У1л, = ln-4.2, а):ае-ь11= ln ае-ь(11+т1) =Ь 1j.У2(4.5)По зависимостям(4.4) и (4.5) можно оценить правомочность принятого2допущения, что р > Ь • Пусть за один период амплитуда уменьшается вдвое.2Тогдал = lnl:i_ = ln2;У21 220,693 р -Ь_\/~ - ь =_2nЬ 2 "" О,012р 2 ,т.
е.р >> Ь ир 1 ~ р, Т1 ~ Т.22На этом же примере наглядно прослеживается интенсивность затуханияколебаний. Уже через десять периодов амплитуда колебаний у 10 уменьшается1544. Динамикастанков1в 500 раз, т. е. если У1 /у2 = 2, то У2 = У1 /2 = О,5у1; аналогично У10 = У1 /210---1 == О,OO2у1 .Fsin wt '#О получаем полное ре(4.1) для вынужденных колебаний:у= а е-ь~ sin (p 1t +а)+ Asin (wt- <р),(4.6)Вынужденные колебания. При р '# О ишение уравнениякоторое представляет интерес при переходных процессах. Здесь А-амплитуда вынужденных колебаний,1(4.7)А= Уст---.========= Устµ,(Уст-w2 )2 4b2w21-- + --р2статический прогиб, Устр4= F/k; µ -динамический коэффициент; <р -сдвиг фазы вынужденных колебаний относительно фазы возмущающей силы.При установившемся процессе учитывают только частное решениеу= AsinИз уравнений(4.7), (4.8)(wt- <р).(4.8)следует, что вынужденные колебания являютсянезатухающими, а их амплитуда зависит от отношения частотwlpи вязкогосопротивления Ь/р.
Частота вынужденных колебаний равна частоте OJ возмущающей силы и не зависит от параметров колеблющейся системы.Время tп переходного процесса можно определить, задаваясь пренебрежимо малой амплитудой собственных колебаний, например О, 1А. Согласноформуле (4.2), амплитуда колебанийe-bt= О,1А. Тогдаtп =½ш(10 :}4.1.2. Способы определенияприведенных параметровдинамической системы станковПри решении задач динамики основные параметры ДС станков подставляют в уравнение(4.1)в приведенном виде.
Например, при исследовании колебаний исходную конструкцию на расчетной схеме представляют невесомойбалкой (см. рис.4.1,а), за которой сохраняются упругие свойства реальнойконструкции, а вся ее масса приведена к одной точке, в которой определяютколебания.В станках приведение распределенных масс осуществляют из условия равенства, по крайней мере, значений собственной низшей частоты реальнойсистемы и системы с приведенной массой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
