Пружно-демпфуючі характеристики та прогнозування меж використання широкодіапазонних цангових патронів - Автореферат

Пружно-демпфуючі характеристики та прогнозування меж використання широкодіапазонних цангових патронівДля цього необхідно зменшення часу заміни кінцевої ланки затискного механізму - цанги, за рахунок використання комплекту змінних накладок до стандартних цанг, самоналагоджувальних цангових патронів, які дозволяють затискувати прутки з відхиленням діаметра до 1-2 мм, та широкодіапазонних цангових патронів (ШЦП) з одно - та багаторядною мультиплікацією для затиску заготовок різної форми та розмірів в границях до 3-4 мм. Забезпечення стабільності силових характеристик, характеристик жорсткості та точності затиску, підвищення надійності затиску вимагає глибокого дослідження пружно-демпфуючих характеристик ШЦП з мультиплікацією і на основі цих досліджень проведення прогнозування їх меж використання як технічної системи і створення нових конструкцій. Дисертаційна робота виконувалась на кафедрі конструювання верстатів та машин відповідно до тематичного плану науково-дослідницьких робіт Міністерства освіти і науки України і є частиною досліджень за держбюджетною темою №2988 «Створення вузлів і механізмів верстатів нового покоління для швидкісної і прецизійної обробки деталей» (№державної реєстрації 0106U007223), госпдоговірною темою з ВАТ «Шліфверст», м. Розробити математичні моделі пружної системи «шпиндель-патрон-деталь» з врахуванням коефіцієнту демпфування для існуючих і нових конструкцій ШЦП і контактної взаємодії затискного елемента із заготовкою (прутком). Розроблено пружно-деформаційну модель цангового патрона і нову математичну модель коливального процесу системи шпиндель-патрон-деталь, які з врахуванням гістерезисного характеру пружно-демпфуючих характеристик цієї системи дозволяють комплексно оцінювати вплив демпфуючих і пружних властивостей контактних груп цангового механізму на рівень коливань заготовки.Для визначення жорсткості і аналізу пружної системи шпиндель - ШЦП - деталь конструкцію ШЦП представляємо у вигляді пружно-фрикційного шарніру, який характеризується трьома складовими жорсткості (радіальної Ср, поворотної Сп, осьової Со), коефіцієнтом демпфування Н та моментом тертя М (рис. Диференціальне рівняння повороту прутка, затиснутого в ШЦП буде: (1) де - момент інерції прутка відносно точки 0; Н - коефіцієнт демпфування; - поворотна жорсткість; - момент сухого тертя; - момент сил різання; - коливання моменту сил різання; - частота поперечних коливань прутка; - час; - фазовий кут зсуву; - момент неврівноваженого зміщення, - кут повороту заготовки, затиснутої в патроні. Відповідно даній моделі радіальна жорсткість цангового патрону визначається залежністю: де mc - математичне сподівання, ?с - випадкові зміни жорсткості в перерізі, що являють собою гаусівський випадковий процес із постійною дисперсією. Розроблена методика дослідження, яка базується на тому, що в полігармонічному законі головною є гармоніка з номером 3 (цанга має симетрію по трьох вісях). Суттєвою є гармоніка з номером 6, яка приблизно відповідає точкам контакту країв губок цанги із деталлю.У дисертації вирішено важливу науково-технічну задачу, яка повязана з розширенням технологічних можливостей токарних верстатів і підвищення продуктивності і якості обробки за рахунок дослідження та прогнозування меж використання ШЦП з покращеними пружно-демпфуючими властивостями. Вперше встановлено характер зміни радіальної жорсткості патрона по куту повороту, і визначено, що детермінована складова зміни жорсткості відповідає полігармонічному процесу із суттєвими третьою, шостою та другою гармоніками, а випадкова складова є квазістатичним по куту повороту сили процесом із законом розподілу, близьким до нормального. Розроблено математичну модель коливального процесу системи шпиндель-патрон-деталь, де враховано пружно-демпфуючі характеристики цієї системи, що дозволяє комплексно оцінювати вплив демпфуючих і пружних властивостей контактних груп цангового механізму на рівень коливань заготовки.

Основний зміст роботи