Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Структура динамической системы станка

Структура динамической системы станка

Размещено на /



Структура динамической системы станка


Резание, процессы, происходящие в подвижных соединениях станка, в электродвигателях и в гидросистемах и т.п. (рабочие процессы) вызывают деформации упругой системы (УС) станка за счет силового или теплового воздействия. Деформации упругой системы, в свою очередь, изменяют взаимное расположение деталей, образующих подвижное соединение.

Воздействие УС на рабочие процессы выражено таким образом в изменении их основных параметров: сечении среза, нормальном давлении на поверхностях трения, скорости движения и т.п. Это воздействие вызывает изменение сил, количества выделяемого тепла и т.п. таким образом, силы и другие виды воздействия рабочих процессов на УС являются функциями координат (или их производных – скоростей, ускорений) упругой системы. Эта зависимость выражает обратную связь УС на рабочие процессы.

Упрощенная схема станка показана на рис. 1.


Структура динамической системы станка


На схеме воздействие на УС станка процессов резания, процессов трения и процессов, происходящих в электродвигателях, обозначены соответственно через Р, F, M.

Силы резания зависят главным образом от свойств обрабатываемого материала, геометрических параметров режущего инструмента и площади среза. Одна из первых зависимостей силы резания от площади среза и свойств материала заготовки:


P = Kba

где К – удельная сила резания на 1 мм2 среза для конструкционной углеродистой стали К»2000 Н/мм2);

b, a – ширина и толщина среза, мм.

В свою очередь, толщина среза а зависит от относительного отжатия (смещения) инструмента и заготовки.

Процессы трения характеризуются зависимостью силы F трения от нормальной нагрузки N и коэффициента трения m. Нагрузку можно выразить через коэффициент нормальной жесткости cN и нормальную деформацию (податливость) yN, тогда получим формулу Амонтона-Кулона:

металлорежущий станок срез давление

F = mcN (yN)m


где - т – показатель степени.

Для малых контактных деформаций показатель степени m=1.

Условная схема ДС станка показана на рис. 2.


Структура динамической системы станка


Динамические процессы, происходящие в самой УС, например, воздействие силы инерции неуравновешенных вращающихся масс, совершающих возвратно-поступательное движение; силы веса узлов и заготовок и др. рассматриваются как внешние воздействия на УС и обозначаются f(t). Эти воздействия зависят от геометрической и кинематической точности станка, его деталей и сопряжений.

Внешние воздействия на рабочие процессы выражаются в заданном изменении припуска, в заданном изменении давления смазки на направляющие, в заданном изменении электрического напряжения, питающего электродвигатель, и т.п., т.е. параметры изменения настройки рабочих процессов обозначаются у(t) с соответствующим индексом.

Перемещения УС, вызываемые всеми воздействиями, обозначаются буквами у с соответствующим индексом.

При исследовании какого-либо рабочего процесса многоконтурную ДС станка для упрощения заменяют одноконтурной, состоящей из рассматриваемого рабочего процесса и эквивалентной упругой системы (ЭУС), к которой приведены все остальные элементы системы. Например, схемы одноконтурных систем при исследовании воздействия на станок процесса резания и процессов, происходящих в электродвигателе приведены на рис 3а и 3б. На рис. 3б обозначение перемещения у3 заменено углом поворота вала j.


Структура динамической системы станка


Воздействия рабочих процессов на УС называются связями.

Цепь воздействий, включающую элементы схемы и связи между ними, называют контуром связи.

Контур связи может быть замкнутым и незамкнутым. Физическую величину, описывающую воздействие на данный элемент или систему. Называют входной координатой хвх элемента или системы; результат воздействия – выходной координатой хвых. Уравнение, связывающее выходную и входную координаты, называют характеристикой W этого элемента или системы.

Свойства ДС станка и ее элементов определяется их характеристикой. Если разорвать две связи элемента "Процесс резания" и рассмотреть его отдельно, получим разомкнутую схему (рис. 4).


Структура динамической системы станка


Характеристика элемента "Процесс резания" WПР:


WПР = Структура динамической системы станка


Любая из рассматриваемых характеристик называется статической, если входная координата не изменяется во времени, и динамической, если изменяется.

Примером статического воздействия на станок может служить воздействие постоянной силы Р. Результатом такого воздействия будет упругое смещение на величину у. Если рассмотреть изолировано саму УС в статике, то входящей координатой для упругой системы является постоянная сила Р, а результатом действия силы будет упругое смещение (деформация) у. Таким образом, статической характеристикой УС является


WУС = КУС = Структура динамической системы станка


Эта характеристика является обратной величиной жесткости и называется податливостью (е) или обратной жесткостью (e = 1/j = 1/c). Для подчеркивания статического статуса этой характеристики ее обозначают буквой К. Статическая характеристика УС любого станка или любого его узла является нелинейной зависимостью и на графике представляется в виде петли гистерезиса. Площадь, ограниченная петлей, характеризует работу сил внутреннего и внешнего трения. В уравнениях динамики характеристику WУС удобно представлять в виде линейной зависимости, т.е. постоянного коэффициента, для чего учитывают только чисто упругие свойства характеристики, а работу сил трения учитывают углом наклона прямой.


Структура динамической системы станка


Если силы трения изменяются пропорционально прилагаемой нагрузке, то прямую статической характеристики проводят асимметрично нагрузочному и разгрузочному участкам экспериментальной кривой.

Статическая характеристика определяется величиной деформации в стыках и собственных деформаций деталей. Чаще всего статическую характеристику определяют экспериментально из-за большой сложности теоретических расчетов. При разных видах деформации жесткость рассчитывается по формулам:


Структура динамической системы станка – растяжение-сжатие;

Структура динамической системы станка – изгиб;

Структура динамической системы станка – кручение,


где S; l – площадь сечения и длина; E; G – модули упругости; J; Jp – осевой и полярный моменты инерции; С1; С2 – коэффициенты, зависящие от способа закрепления.

Из формул видно, что жесткость при любом виде деформации не зависит от прочности материала или способа термообработки.

ES, EJ, GJp – называют показателями жесткости растяжения-сжатия, изгиба и кручения.

Статическую характеристику ПР процесса резания можно определить из общего уравнения


WПР = Структура динамической системы станка,


где - P = Kba – сила резания, равная произведению удельной силы на ширину и толщину среза;

y1(t) – внешнее воздействие на процесс резания.

Внешнее воздействие на процесс резания со стороны УС выражается в виде относительных упругих деформаций обрабатываемой детали и инструмента, что приводит к изменению толщины стружки, т.е. можно сказать, что y1(t)= а.


Структура динамической системы станка


Тогда


WПР = КР = Структура динамической системы станка= Кb,


где - Кb – жесткость резания.

Статическую характеристику ПТ процесса трения определяем аналогично, считая, что при малых контактных деформациях имеется линейная зависимость между нагрузкой и деформацией.


Структура динамической системы станка

На рис. 7 изображена схема процесса трения скольжения, где сила трения скольжения равна произведению коэффициента трения на нормальную силу прижатия F = μ FN, а сила прижатия, в свою очередь, равна произведению нормальной жесткости на нормальную деформацию FN = cN·yN.

Статическая характеристика процесса трения определяется как отношение выходной координаты процесса к входной


WПТ = КТ = Структура динамической системы станка.

Размещено на

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: