ПРИКЛАДНАЯ ПРОГРАММА РАСЧЕТА ВИБРОАКТИВНОСТИ ДЕРЕВОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

 

Воробьев А.А. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)

 

The developed applied program of account of the cores a component of vibration of woodworking machines is presented.

 

При проектировании современного деревообрабатывающего оборудования необходимо учитывать влияние значительного количества различных факторов. Поэтому целесообразным в процессе проектирования нового оборудования является использование методов имитационного моделирования объекта разработки с целью выявления зависимостей и дальнейшей оптимизации конструктивных параметров.

Помимо стандартных расчетов на прочность и жесткость необходимы динамические расчеты, в результате которых определяются критические частоты вращения, что позволяет проверить систему на близость к резонансу, наступающему при совпадении собственной и вынужденной частоты колебаний. А также определить значения основных компонент вибрации –  виброскорости и виброускорения, характеризующих динамику работы шпиндельной сборочной единицы (ШСЕ).

Рассмотрим динамическую модель шпинделя механизма резания дереворежущего станка в виде наиболее распространенной компоновки –  трехмассовой системы, представленной на рисунке 1.

m – приведенная масса; I – приведенный момент инерции; С_i – элементы составляющей жесткости опоры; L, a, b, c, l – линейные параметры механизма резания.

Рисунок 1 – Динамическая модель механизма резания

Для описания динамики работы конструкции механизма резания экспериментальной установки,  составлена морфологическая функция координатного перемещения шпинделя        

                ,                             (1)

в которую входят неизвестные параметры:  

       - функция технологических свойств обрабатываемого материала;

       - функция радиального биения шпинделя;

        –функция допуска соосности посадочной поверхности подшипников определяемого по методике и рекомендациям, изложенным в ГОСТ 3325-85;

       - функция допуска формы и расположения поверхностей;

      - функция конструктивного и технологического дисбаланса шпиндельной сборочной единицы (ШСЕ), определяемого по нормативам, приведенным в ГОСТ ИСО 1940.1-2007;

       - функция статического прогиба шпинделя;

       ) – функция допуска линейных размеров отверстий и валов характерных контактных пар ШСЕ.

Описание входящих в формулу 1 параметров приведено в работе [1]. В результате получим математические модели для компонент вибрации виброскорости,  и виброускорения, .

Математическая модель для компоненты виброскорости имеет вид

где   - скорость в локальной интегральной энергонасыщенной точке (ИЭТ) механизма главного движения;

        - составляющие компоненты виброскорости: радиальное биение, допуск соосности, дисбаланса, прогибов и допуска линейных размеров.

- коэффициент, зависящий от количества входящих компонентов _.

Виброускорение в экстремальной интегральной точке, принадлежащей механизму главного движения в области опор качения на поверхности корпуса ШСЕ для уравнения можно записать в виде функции

На основании полученных выше теоретических положений была разработана авторская программа «SHAFT», написанная на языке программирования Borland Delphi 7, которая позволяет определять основные вибрационные и динамические параметры шпиндельных сборок по их линейно-массовым характеристикам на стадии проектирования.

Укрупненная блок-схема алгоритма программы представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Укрупненная блок-схема алгоритма программы «SHAFT»

 

Результаты расчета в программе «SHAFT», представлены в оконной форме на рисунке 3.

Рисунок 3 – Результаты расчета в программе «SHAFT»

На основании выполненного расчета видно, что система представлена в антирезонансном режиме (на основании сравнения определенных значений критических частот). Компоненты вибрации определялись  на трех уровнях:

,  – соответственно виброскорость и виброускорение пиковое (в экстремальной интегральной точке (ИЭТ), принадлежащей механизму главного движения в области опор качения на поверхности корпуса ШСЕ);

,  – соответственно виброскорость и виброускорение среднее (в локальной средней точке, принадлежащей базовым поверхностям механизма базирования, механизма подачи);

,  – соответственно виброскорость и виброускорение низшие (в локальной низшей точке, принадлежащей несущей системе, опорным поверхностям станка, зеркалу фундамента);

Моделирование в программе «SHAFT» позволяет оптимизировать конструкции механизмов резания и подачи по условию минимизации компонент вибрации на стадии проектирования деревообрабатывающих станков.

Литература

1.  Воробьев, А.А. Установление зависимости шероховатости поверхности древесины от показателей вибрации станка [Текст]/А.А. Воробьев, Ю.А. Филиппов // Деревообрабатывающая пром-сть. – 2010. – № 2. – С.6-7.