Исследование динамики шпиндельных узлов металлорежущих станков на основе математического моделирования
Выходными параметрами являются вибропремещения, виброскорости и виброперемещения инструмента и шпинделя в опорах, частотные и силовые характеристики в опорах. Результаты расчета формируются в текстовом, табличном и графическом виде с возможностью анимации процесса по времени. Также фиксируются локальные максимальные и минимальные значения динамических характеристик в процессе резания. В первой… Читать ещё >
Содержание
- 1. Состояние вопроса и задачи исследования
- 1. 1. Конструктивные особенности и качественные характеристики шпиндельных узлов на опорах качения
- 1. 2. Модели и методы расчета динамики шпиндельных узлов и их опор
- 2. Математическая модель динамики шпиндельных узлов на опорах качения 26 2.1 .Параметры и характеристики опор шпинделя
- 2. 2. Параметры и силовые характеристики процесса резания
- 2. 3. Расчётная схема шпиндельного узла
- 2. 4. Математическая модель динамики шпиндельного узла
3. Алгоритм и программный комплекс моделирования динамики шпиндельных узлов на опорах качения 48 3.1 .Алгоритм расчета динамических характеристик шпиндельного узла.. 48 3.2.Особенности разработки программного комплекса моделирования динамики шпиндельных узлов
4. Исследование динамики шпиндельного узла на основе математического моделирования 60 4.1 .Цели, задачи и объект моделирования
4.2.Влияние конструктивных параметров опор на динамику шпиндельного узла
4.3.Влияние технологических параметров на динамику шпиндельного узла
5. Экспериментальное исследование динамики шпиндельного узла 95 5.1 .Приборное оснащение и схема эксперимента 95 5.2.Проведение эксперимента
Список литературы
- Пуш A.B. Шпиндельные узлы. Качество и надежность. М.: Машиностроение, 1992. — 288 с.
- Пуш A.B., Зверев И. А. Шпиндельные узлы. Проектирование и исследование. М.: изд-во «Станкин», 2000. — 197 с.
- Джонс А. Общая теория расчета упругих систем с шариковыми и радиальными роликовыми подшипниками при действии произвольной нагрузки с учетом скорости вращения Пер. № И-20 963. — М.: ВЦП, 1984.-28 с.
- Левина З.М., Решетов Д. Н. Контактная жесткость машин. М.: Машиностроение, 1971. -264 с.
- Пинегин C.B., Орлов A.B., Табачников Ю. Б. Прецизионные опоры качения и опоры с газовой смазкой. М.: Машиностроение, 1984. — 216 с.
- Пуш В. Э. Конструирование металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1977. -392 с.
- Решетов Д.Н., Портман В. Т. Точность металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1986. — 336 с.
- Фигатнер A.M. Шпиндельные узлы современных металлорежущих станков. Обзор. М.: НИИмаш, 1983. — 60 с.
- Фигатнер A.M. Расчет и конструирование шпиндельных узлов с подшипниками качения металлорежущих станков. Обзор. М.: НИИмаш, 1971.- 193 с.
- Ю.Зверев И. А., Самохвалов Е. И., Левина З. М. Автоматизированные расчеты шпиндельных узлов. // Станки и инструмент. 1984. — № 2. -С. 11−14
- П.Бальмонт В. Б., Горелик И. Г., Фигатнер A.M. Расчеты высокоскоростных шпиндельных узлов. — М.: НИИТЭМР, серия 1, 1987. вып.1−50 с.
- Детали и механизмы металлорежущих станков. В 2-х томах / под ред. Решетова Д. Н. М.: Машиностроение. — 1972. т. 1 — 664 с- т. 2 — 520 с.
- Левина З.М., Зверев И. А., Самохвалов Е. И. Комплекс программ для проверочных расчетов рабочих характеристик шпиндельных узлов / В сб. «Автоматизация проектирования и технологической подготовки производства в станкостроении» М.: ЭНИМС, 1985. — С. 38−46
- Расчетный анализ деформационных, динамических и температурных характеристик шпиндельных узлов при проектировании: монография / З. М. Левина И.Г. Горелик, И. А. Зверев, А. П. Сегида. М.: ЭНИМС, 1989.-64 с.
- Пуш A.B. Оценка качества и надежности шпиндельных узлов // Машиноведение 1987. — № 3. — С. 27−35
- Фигатнер A.M. Прецизионные подшипники качения современных металлорежущих станков. Обзор М.: НИИмаш, 1981. — 72 с.
- Фигатнер A.M. Тенденции развития шпиндельных узлов с подшипниками качения // Станки и инструмент. 1978. — № 10. — С. 16−18
- Бальмонт В.Б., Зверев И. А., Данильченко Ю. М. Математическое моделирование точности вращения шпиндельных узлов // Известия вузов. Машиностроение. -1987. № 11. — С. 154−159
- Бейзельман Р. Д., Цыпкин Б. В., Перель Л .Я. Подшипники качения. Справочник — М.: Машиностроение, 1975. — 574 с.
- Портман В.Т., Шустер В. Г., Фигатнер A.M. Оценка выходной точности шпиндельных узлов1 с помощью ЭВМ // Станки и инструмент. 1984. — № 2. — С.27−29
- Сегида А.П. Расчет температурных полей и тепловых деформаций шпиндельных узлов // Станки и инструмент. 1984. — № 2. — С. 23−25
- Фигатнер A.M., Пиотрашке Р., Фискин Е. А. Исследование точности вращения шпинделя с радиальным роликоподшипником // Станки и инструмент. 1974. — № 10. — С. 19−22
- Селезнева В.В. Связь параметров траектории оси шпинделя с показателями качества детали // Станки и инструмент. 1985. — № 1. — С. 8−10
- Селезнева В.В. Оценка параметров траектории оси шпинделя // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1986. — № 2. — С. 150−153
- Васильев Г. Н. Автоматизация проектирования металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1987. — 280 с.
- Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. Издание 2-е, переработанное. М.: Наука, 1978. — 400с.
- Введение в математическое моделирование: учебное пособие / В. Н. Ашихмин и др.- под ред. П. В: Трусова. М.: Логос, 2007. — 439 с.
- Зарубин B.C. Математическое моделирование в технике: Учеб., для вузов / ред. Зарубин B.C. 2-е изд. — М.: Изд-во МГТУ, 2003- - 495 с.
- Максимей И.В. Имитационное моделирование на ЭВМ. М.: Радио и связь, 1988.-232 с.
- Советов Б.Я., Яковлев С. А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1998.-319 с.
- Зверев И. А. Автоматизированный расчет высокоскоростных шпиндельных узлов. В сб. научных трудов. М.: ЭНИМС, 1988 — С. 153−157
- Расчетный анализ деформационных, динамических и температурных характеристик шпиндельных узлов при проектировании: монография. / З. М. Левина И.Г. Горелик, И. А. Зверев, А. П. Сегида. М.: ЭНИМС, 1989.-64 с.
- Левина З.М., Астафьев A.M. Расчеты при автоматизированном проектировании шпиндельных узлов // Станки и инструмент. 1981. -№ 6. -С. 4−8
- Левина З.М. Расчет жесткости современных шпиндельных подшипников // Станки и инструмент. 1982. — № 10. — С. 1−3
- Левина З.М., Зверев И. А. Расчет статических и динамических характеристик шпиндельных узлов методом конечных элементов // Станки и инструмент. 1986. — № 8. — С. 6−10
- Лизогуб В.А. Конструирование и расчет шпиндельных узлов на опорах качения // Станки и инструмент. 1980. — № 5. — С. 18−20
- Юрин В.Н. Повышение технологической надежности станков. М.: Машиностроение, 1981. — 78 с.
- Бурмистров А.Н., Галахов М. А. Параметрические колебания ротора на шарикоподшипниках // Машиноведение. 1983. — № 2. — С. 75−81
- Галахов М.А., Гусятников П. Б., Новиков А. П. Математические модели контактной гидродинамики. М.: Наука, 1985. — 296 с.
- Гупта П.К. Динамика подшипников качения // Проблемы трения и смазки. 1979. — № 3: — С. 53−75
- Гупта П.К. Динамика подшипников качения // Проблемы трения и смазки. 1980. — № 3. — С. 76−92
- Гаврилюк А.И., Користошевский Р. В. Оценка потерь мощности шариковых подшипников, работающих в потоке жидких маловязких сред // Подшипниковая промышленность. 1985. — № 6. — С. 1−4
- Журавлев В.Ф., Бальмонт В. Б. Механика шарикоподшипников гироскопов / под ред. Климова Д. М. М.: Машиностроение, 1985. -'272 с.
- Коднир Д.С. Контактная гидродинамика смазки деталей машин. М.: Машиностроение, 1976. — 303 с.
- Широбоков В.В., Дроздов Ю. Н. Толщина смазочного слоя при качении со скольжением тел с учетом тепловых процессов // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1979. — № 4. — С. 90−93
- Бальмонт В.Б., Горелик И. Г., Левин A.M. Влияние частоты вращения на упругодеформационные свойства шпиндельных шарикоподшипников // Станки и инструмент. 1986. — № 7. — С. 15−17
- Yoshihiro Т., Takayuki М., Kenichiro М., Hideyuki Т. Radial vibration of ball bearings // Nihon kikai gakkai ronsbunshu. С = Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. C. 1992. — 58, № 553. — C. 2602−2614.
- Datta J., Farhang K. A nonlinear model for structural vibrations in rolling element bearing. Pt. II. Simulation and results // Trans. ASME. J. Tribol. -1997. 119, № 2. — C. 323−331.
- Wiche E. Radiale Federung von Walzlagern bei beliebiger Lagerluft. // Konstruktion. 1967, 19, Nr. 5.
- Karlheinz K. Die Starrheit des vorgespannten Schragkugellagerpaares bei radialer Belastung. // Industrie-Anzeiger. 1960, 82, Nr. 103
- Gunter D. Untersuchung der Federung von Hauptschpingel-Lagerungen in Werkzeugmaschinen. Aachen, 1964
- Schreiber H.H. Die axiale Federung von Kugellargen. // Industrie-Anzeiger. 1961, 83, Nr. 79
- Mevel В., Guyader J.L. Routes to chaos in ball bearings // J. Sound and Vibr. 1993. — 162, № 3. — C. 471−482.
- Tamura H., Shimizu H. Vibration of Rotor Based on Ball Bearing. 2 rept., Static of Ball Bearing Containing a Small Number of Balls. // Bull. JSME. -1967, 10, No. 41
- Neubert G. Der Einfluss der Lager auf den Lauffehler einer Walzgelagerten Werkzeugmaschinen-Hauptspindel. // Maschinenbautechnik. 1968, 17, Heft 6
- Павлов А.Г. Прогнозирование колебаний шпинделя точного станка при кинематическом воздействии // Известия ВУЗов. Машиностроение. -1979.-№−12.-С. 135−140
- Поздняк Э.И., Зубренков Б. И. О расчете вибраций, обусловленных несовершенством подшипников качения // Машиноведение. 1976. -№−5.-С. 17−23
- Шубов И.Г. Шум и вибрация электрических машин. Л.: Энергоатомиздат, 1986. -206 с.бЗ.Охрименко К. Я., Литвин А. И., Охрименко К. К., Колесник Ю. В. Анализ формы беговых дорожек колец подшипников // Вестник машиностроения — 1994. № 10. — С. 11−12.
- Tamura A. On the Vibration Caused by Ball Diameter Differences in a Ball Bearing // Bull. ISME. 1968, 11, No. 44
- Фецак С.И. Повышение точности токарных станков на основе создания математической модели влияния, погрешностей элементов приводовглавного движения на качество обработки // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1990. — № 11. — С. 84−89
- Пуш А. В. Исследование шпиндельных узлов методом статистического моделирования // Станки и инструмент. 1981. — № 1. — С. 9−12
- Пуш А. В. Формирование базы данных для статистических испытаний при прогнозировании выходных характеристик станков // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1984. -№ 10. — С. 148−153
- Тамура А., Танигути О. О субгармонических колебаниях порядка Уг, возбужденных при движении шариков шарикоподшипника // Механика. 1963. — № 3. — С. 112−117
- Тамура А., Танигути О. Об осевых гармонических колебаниях, обусловленных движением шариков в шарикоподшипнике // Механика. 1963. -№ 3. — С. 117−123
- Yang B.S., Pilkey W.D., Fergusson N.S. Frequency dependent element matries for rotor dynamics analysis // J. Sound and Vibr. 1992. — 159, № 2. -C. 339−351.
- Shigeo Y., Satoru K., Takeshi F., Yoichi K., Norio Т., Kazuhiko S. Research of vibrations of a rotor // Nihon kikai gakkai ronsbunshu. С = Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. C. 1994. — 60, № 571. — C. 749−756.
- Juhn-Horng C, An-Chen L. Identification of linearized dynamic characteristics of rolling element bearing // Trans. ASME. J. Vibr. and Acoust. 1997. — 119- № 1. — C. 60−69.
- Волков П.Д., Атрас С. Г. Гранность роликов и ее влияние на вибрацию роликовых подшипников // Труды ВНИППа. 1961. — № 3 (27). — С.56−62
- Волков П.Д., Герасимова Н. Н. Волнистость желобов наружных колец и ее влияние на вибрацию шариковых радиальных подшипников // Труды ВНИППа. 1961. — № 3 (27). — С.62−67
- Журавлев В.Ф. Динамика ротора в неидеальных шариковых подшипниках // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1971. -№−5.-С. 44−45
- Ковал ев М.П., Народецкий М. З. Расчет высокоточных шарикоподшипников. М.: Машиностроение, 1980. — 373 с.
- Фролов А.В. Расчет жесткости шпиндельного узла на двух радиально-упорных шарикоподшипниках // СТИН. 2006. — № 8. — С. 17−22
- Глейзер Ю.В. Исследование динамики высокоскоростных электрошпинделей с опорами качения. — В сб.: Исследование, расчет и проектирование подшипников качения. М.: Специнформцентр ВНИПП, 1986.-С. 140−151
- Головатенко В.Г., Скорынин Ю. В., Минченя Н. Т. Способ повышения точности вращения вала ротора электрошпинделя // Станки и инструмент. — 1983. — № 6. — С. 15−16
- Никитин С.П. Моделирование динамики процесса механической обработки с учетом взаимодействия упругой и тепловой систем станка // СТИН. 2005. — № 1. — С. 8−13
- Badrawg S. Dynamic Modeling and Analysis of Motorized Milling Spindles for Optimizing the Spindle Cutting Performance // Engineering Manager. -2006.- 18 c.
- Хомяков B.C., Кочинев H.A., Сабиров Ф. С. Экспериментальное и расчетное исследование динамических характеристик шпиндельных узлов // СТИН. 2009. — №<3. — С. 5−9^
- Erturk A., Budak E., Ozguven H. N Selection of design and operational parameters in spindle-holder-tool for maximum chatter stability by using anew analytical model // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2007 (47). — C. 1401−1409
- Мирошниченко В. Г. Математическая модель колебаний шпинделя токарного станка с консольным закреплением заготовки // СТИН. -2008.-№−9.-С. 28−35
- Серегин А. А. Математическая модель точности станка с учетом колебаний его рабочих органов // СТИН. 2007. — № 4. — С. 55−61
- Агафонов В. В. Определение погрешностей обработки с учетом динамических характеристик упругой системы станка // СТИН. 2006. -№−5.-С. 38−43
- Вибрации в подшипнике / Ред. К. М. Рагульскис и др. Вильнюс: Минтис, 1974. 391 с.
- Шафранов A.B. Распределение нагрузки между телами качения как фактор перемещения оси подшипника / Молодежная наука Прикамья: Сб. науч. тр. Вып. 2 /'Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2002. — С. 77−80.
- Шафранов A.B., Б. Д. Мажов, А. Е. Кобитянский Математическая модель параметрических колебаний жесткого вала на подшипниках качения / Вестник ПГТУ. Механика и технология материалов и конструкций / Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2003. — № 7. — С, 143−147.
- Слезкин, H.A. Динамика вязкой несжимаемой жидкости М.: Гостехиздат, 1955. — 520 с.
- Маслов, E.H. Теория шлифования материалов / E.H. Маслов. -М.: Машиностроение, 1974. 320 с.
- Справочник технолога-машиностроителя. Т. 2 / под ред. A.M. Дальского, А. Г. Суслова, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение-1, 2001. — 944 с.
- Шафранов A.B. Математическая модель динамики шпиндельного узла на опорах качения / Н-ая научно-техническая конференция молодежи ОАО «Протон-ПМ»: Сб. тр. науч.-техн. конф. ОАО «Протон-ПМ» Пермь, 21−22 ноября 2006 г. Пермь, 2007. — С. 242−251.
- Свирщев В.И. Технологические основы и обеспечение динамической стабилизации процессов шлифования. Дис. доктора техн. наук. Пермь, 1996. — 415 с.
- Жуков Э.Л., Козарь И. И., Мурашкин С. Л. Технология машиностроения: В 2 кн. Основы технологии машиностроения: Учеб. пособ. для вузов М.: Высш. шк., 2003. — 278 с.
- Вейц B.JI. Динамика и моделирование электромеханических приводов / B.JI. Вейц, Г. В. Царев. Саранск: Изд-во Мордовского унта, 1992.-228 с.
- Динамические расчеты приводов машин / Вейц B.JI., Кочура А. Е., Мартыненко A.M. Л.: Машиностроение, 1971. — 352 с.
- Левитский Н. И. Колебания в механизмах: Учеб. пособие для втузов. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. — 336 с.
- Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. Изд. 6-е, исправленное. М.: Энергия, 1977. 432 с.
- Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А. Э. Кравчик, М. М. Шлаф, В. И. Афонин и др. М.: Энергоиздат, 1982. 504 с.
- Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. М.: Машиностроение, 1985. — 472 с.
- Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. -Л.: Машиностроение, 1976. 320 с.
- Расчеты колебаний валов. Справочное пособие. — М.: Машиностроение, 1968.-270 с.
- Бахвалов Н.С., Жидков Н. П., Кобельков Г. М. Численные методы: учебное пособие. М.: Наука, 1987. — 600 с.
- Самарский A.A., Гулин Численные методы: Учеб. пособие для вузов. М.: Наука, 1989. — 432 с.
- Демидович Б.П. Численные методы анализа. Приближение функций, дифференциальные и интегральные уравнения: учебное пособие / Б. П. Демидович, И. А. Марон, Э. 3. Шувалова — Под ред. Б. П. Демидовича. 4-е изд., стер. — СПб: Лань, 2008. — 400 с.
- Кудрявцев Л.Д. Краткий курс математического анализа. Т.2. Дифференциальное и интегральное исчисление функций многихпеременных. Гармонический анализ: Учебник. 3-е изд, перераб. — М. ФИЗМАТЛИТ, 2002. — 424 с.
- Робинсон С., Корнес О., Глинн Д. и др. С# для профессионалов: в 2 т. М.: Изд-во «Лори», 2003. 1056 с.
- Справочник технолога-машиностроителя. Т. 2 / под ред. A.M. Дальского, А. Г. Суслова, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. — 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение-1, 2001. — 944 с.
- Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя / А. Н. Балабанов. Москва: Изд-во стандартов, 1992. — 461 с.
- Мэнли Р. Анализ и обработка записей колебаний: Пер. с англ. Изд. 2, доп. М.: Машиностроение, 1972. — 368 с.
- Иориш Ю.И. Виброметрия. М.: изд-во Машиностроительной лит-ры, 1963. — 771 с.
- Долинский Е.Ф. Обработка результатов измерений. М.: Изд-во стандартов, 1973. — 192 с.
- Ханов A.M., Шафранов A.B., Кобитянский А. Е., Пепелышев A.B. Моделирование и натурные испытания шпиндельных узлов-металлорежущих станков / СТИН. 2009. — № 12. — С. 2−5.
- Барков A.B., Баркова H.A., Азовцев А. Ю. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации: Рекомендации для пользователей систем мониторинга и диагностики АО ВАСТ и Inteltech Enterprises Inc. СПб: изд. Изд. центр СПбГМТУ, 1997 — 250 с.
- Барков A.B., Баркова H.A., Азовцев А. Ю. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации. СПб: изд. Изд. центр СПбГМТУ, 2000. — 169с.
- Барков A.B., Баркова H.A. Вибрационная диагностика машин и оборудования. Анализ Вибрации. СПб: изд. Изд. центр СПбГМТУ, 2004.- 156с.