- •Конспект лекцій
- •Та складання машин. Частина 1»
- •Вінниця 2011
- •Структура і види навчальних заходів
- •Розділ 1. Основи виробництва машин
- •1.1. Машина як об’єкт виробництва
- •1.2. Виробничий і технологічний процеси
- •1.3. Основні техніко-економічні показники машинобудівного виробництва
- •1.4. Типи машинобудівного виробництва і форми організації робіт
- •Одиничне виробництво
- •Серійне виробництво
- •Масове виробництво
- •Форми організації робіт
- •Розділ 2. Основи забезпечення точності машини
- •2.1. Функціональне призначення поверхонь деталей, складальних одиниць і машин
- •2.2. Поняття точності деталі і машини. Показники точності деталі машини
- •Показники точності деталі
- •Четверту групу складають показники, які визначають вимоги до мікрогеометрії поверхонь (показники шорсткості).
- •Показники точності машини
- •Таким чином, точність машини характеризується такими основними показниками:
- •2.3. Бази і базування в машинобудуванні. Класифікація баз
- •Правила виконання схем базування
- •2.4. Методи забезпечення точності ланок замикання розмірних ланцюгів в процесах складання машин
- •Основні поняття та означення теорії розмірних ланцюгів
- •Метод повної взаємозамінності
- •Метод неповної взаємозамінності
- •Метод групової взаємозамінності (селективного складання)
- •Метод припасовування
- •Метод регулювання
- •2.5. Розмірний аналіз конструкцій
- •Умовні позначення ланок лінійних розмірних ланцюгів
- •Умовні позначення ланок кутових розмірних ланцюгів
- •Приклад виконання розмірного аналізу
- •Розділ 3. Основи забезпечення точності механічної обробки деталей
- •3.1. Поняття конструкторських і технологічних розмірів
- •3.2. Поняття похибки обробки
- •3.3. Сумарна похибка обробки
- •3.4. Похибка установлення заготовки у верстатний пристрій та її складові
- •3.4.1. Похибка базування
- •3.4.2. Похибка закріплення
- •3.4.3. Похибка пристрою
- •3.4.4. Характер виявлення і шляхи зменшення похибки установлення
- •3.5. Поняття жорсткості технологічної системи (системи впід). Визначання жорсткості елементів системи впід
- •3.6. Похибка обробки, що спричиняється пружними деформаціями елементів системи впід під дією сил різання
- •3.8. Похибка обробки, що спричиняється неточністю виготовлення та розмірним зносом різального інструмента
- •Приклад
- •3.9. Поняття геометричної точності верстата. Похибки обробки, що спричиняються геометричною неточністю верстата
- •3.10. Теплові деформації в системі впід
- •3.11. Похибки обробки, зумовлені пружними зміщеннями елементів системи впід під дією сил затискання
- •3.12. Вібрації в системі впід та їх вплив на механічну обробку
- •Вібрації, що спричиняються вільними коливаннями системи впід
- •Вібрації, зумовлені вимушеними коливаннями системи впід
- •Вібрації в системі впід, що спричиняються автоколиваннями
- •3.13. Застосовування методів математичної статистики в технології машинобудування
- •3.13.1. Основні терміни і означення математичної статистики, які використовуються в технології машинобудування [12]
- •3.13.2. Статистичний аналіз точності механічної обробки за допомогою побудови кривих розподілу (методу великих вибірок)
- •3.13.3. Статистичний аналіз точності механічної обробки за допомогою методу точкових діаграм
- •Література
Вібрації, зумовлені вимушеними коливаннями системи впід
Причиною виникнення вимушених коливань в механічній системі є вплив зовнішнього збудника періодичної дії. Так як і вільні коливання, вимушені коливання можуть виникати тільки в стійких системах.
Вимушені коливання виникають можуть спричинятися такими факторами:
- переривчастим характером процесу різання;
- нерівномірним припуском;
- дисбалансом обертавих частин верстата, заготовки або інструмента;
- дефектами передач і приводів;
- впливом розташованих неподалік машин, робота яких супроводжується інтенсивною вібрацією.
Ч астота вимушених коливань дорівнює частоті коливань збудника періодичної дії. Амплітуда вимушених коливань залежить від амплітуди на виході збуджувального джерела і співвідношення частот власних коливань системи і частоти періодичного збудника. Якщо ці частоти близькі за величиною, то в системі відбувається явище резонансу і амплітуда вимушених коливань суттєво збільшується. На рис. 35 показаний приклад амплітудно-частотної характеристики механічної системи.
Рис. 35. Амплітудно-частотна характеристика механічної системи
— закон коливань зовнішнього періодичного збудника;
— закон вимушених коливань механічної системи
Інтенсивність вібрацій, зумовлених вимушеними коливаннями в системі ВПІД, зменшують завдяки таким заходам:
- підвищенням жорсткості системи ВПІД (це зміщує резонанс в зону високих частот через підвищення частоти вільних коливань елементів системи ВПІД і забезпечує обробку в зоні відсутності резонансних явищ);
- балансуванням швидкообертавих частин;
- використанням засобів віброізоляції і віброзахисту від впливу зовнішніх силових періодичних впливів.
Вібрації в системі впід, що спричиняються автоколиваннями
Автоколивання – це незгасимі коливання, які виникають в нелінійній неконсервативній системі з неколивальним джерелом енергії.
Неконсервативною називають систему, в якій під час коливань відбувається розсіювання енергії, зумовлене пружною недосконалістю матеріалу деталей, тертям в нерухомих з’єднаннях, тобто так званим конструкційним демпфуванням.
Оскільки автоколивання є незгасимими коливаннями, то можна вважати, що система ВПІД, у якій такі коливання виникають, є нестійкою.
В нестійких системах коливання виникають за відсутності впливу видимих зовнішніх факторів. Змінна періодична сила, що підтримує автоколивання, створюється і підтримується самою системою. В системі ВПІД, схильній до автоколивань, вібрації починаються одночасно з початком процесу різання і закінчуються після відведення інструмента.
Часова характеристика процесу автоколивань в системі ВПІД показана на рис. 36.
Рис. 36. Часова характеристика процесу автоколивань в системі ВПІД
Амплітуда і частота автоколивань визначаються структурою і параметрами автоколивальної системи.
Відносно природи первинного джерела збудження автоколивань в процесі різання єдиної точки зору у теперішній час немає, оскільки природа цих коливань досить складна потребує подальших ґрунтовних досліджень. Разом з тим, досвідом підтверджується гіпотеза Н.І. Ташлицького про те, що джерелом збудження автоколивань в системі ВПІД з недостатньою жорсткістю є запізнювання зміни сили різання під час змінення товщини зрізуваного шару металу через наближання і віддаляння різальної кромки інструмента і заготовки в динаміці їх відносного руху в процесі різання.
Встановлено, що частота автоколивань близька до частоти власних коливань одного з пружних контурів системи ВПІД. В залежності від технологічних умов автоколивання можуть бути низькочастотними (50…300 Гц) або високочастотними (800…3000 Гц). Виникають вини одночасно або незалежно одні від одних. Зазвичай в низькочастотні коливання вступає оброблювана заготовки разом з верстатом, а у високочастотні — інструмент. Низькочастотні коливання спричиняють грубу хвилястість обробленої поверхні, а високочастотні — дрібні «брижі».
Через надзвичайно шкідливий вплив автоколивань в системі ВПІД на якість і продуктивність обробки, а також на стійкість різального інструмента під час проектування і виготовлення верстатів, технологічного оснащення завжди має ставитися і розв’язуватися задача усунення або зменшення до допустимого мінімального рівня цих коливань завдяки підвищенню стійкості системи ВПІД. Найдієвішим засобом боротьби з вібраціями в системі ВПІД є підвищення жорсткості всіх її елементів. Заходи з підвищення жорсткості елементів системи ВПІД описані вище (див. с. 73).