книги из ГПНТБ / Теория и практика балансировочной техники
..pdfС целью более глубокого изучения вопроса проведены пред варительные теоретические расчеты. Определены критические скорости при вращении эталонных цилиндров без натиска, в за висимости от усилия натиска с учетом и без учета жесткостей опор, ибо степень опасности критических скоростей взаимосвя зана с величиной дисбаланса печатной пары, величинами ам плитуд колебаний, наличием демпфирования в изучаемой си стеме.
Критические скорости с учетом конкретных факторов рассчи таны по методике, предложенной И. А. Биргером [2], путем ре шений с использованием ЭЦВМ интегральных уравнений вида
|
|
|
|
|
y(x)=*<B>Kg, |
|
|
|
|
|
(2) |
|||
где у(х) |
—текущий прогиб оси цилиндра; |
|
|
|
|
|||||||||
|
со — критическая угловая |
скорость; |
|
|
|
|
||||||||
|
Ку |
— величина, указывающая |
совокупность |
интегральных |
||||||||||
|
|
операций, которые следует произвести в каждом |
кон |
|||||||||||
|
|
кретном случае с функцией |
у(х). |
|
|
|
||||||||
Для |
рассматриваемых |
систем |
с учетом жесткостей |
опор |
||||||||||
в пределах kc = |
(0,1 -г- |
1,0) • 106 |
дан/см |
величина |
Ку |
принимает |
||||||||
вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ку |
= Ку» + |
К*у> |
|
|
|
|
(3) |
||
здесь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М $ £ Л ' Л - Т П І Ї > ^ |
|
(4> |
||||||||||
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
хх, |
|
|
|
|
|
|
їх, |
|
|
|
|
|
|
|
Ау(х)=^ |
|
m(x)y(x)dxidx—j-J^m(x)y(x)dxxdx; |
|
|
(5) |
|||||||
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
К = |
|
_ L \ { 1 _ х р я М } . _ х |
л ц ( 0 - - Ц „ ( Р } |
|
( 6 ) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
і |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Alv(l) |
= $m(x)y(x)dxi |
|
|
|
(7) |
|||||
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A2y(t) |
= ^m(x)y(x)dxldx, |
|
|
|
|
(8) |
||||
|
|
|
|
|
|
о 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
/ — расстояние между опорами |
цилиндра; |
|
|
|
|||||||||
х — текущая |
длина образующей |
цилиндра |
от |
выбранного |
||||||||||
kci, kc2 |
|
начала |
координат; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
— статические жесткости |
опор; |
|
|
|
|
|
||||||||
т(х) |
|
— единичная масса |
цилиндров. |
|
|
|
|
|
||||||
В |
случае создания |
натиска |
между |
цилиндрами |
величина |
|||||||||
т(х) |
учитывает |
также |
величину |
удельного |
давления |
от сил на |
||||||||
тиска. |
Гироскопические |
моменты |
в расчет |
не принимались, |
так |
|||||||||
как их влияние на критические скорости в рассматриваемом случае составляет не более 2%.
Вид графических зависимостей по результатам расчета при
веден на рис. 3. Ординаты, |
представляющие |
собой |
критиче |
||||||||||||
ские скорости |
цилиндров, |
зависят от величины |
создаваемого |
||||||||||||
усилия натиска |
Рн. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Максимальное значение натиска создается в соответствии со |
|||||||||||||||
значениями |
удельного давления, |
характерного |
для печати [3]. |
||||||||||||
ю'3пкр |
|
|
об/тн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
при |
при . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
10\3№5\- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
8 |
-2,900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
6 |
-2,175 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
1 ' Ш |
0 |
0І |
Щ |
03 |
Ш |
W |
Ofi |
0J |
0,8 |
0,9кс-Ю'вкг1см |
||||
Рис. |
|
3. |
Зависимость |
критических |
скоростей |
печатной |
пары |
||||||||
|
от величины |
жесткости |
опор kc |
(при Рн = 0 и Рн |
= max) |
||||||||||
Учитывая, |
|
что |
теоретическая |
ширина |
полосы |
контакта b = |
|||||||||
= 13,7 мм, |
а максимальная |
величина |
технологически |
необходи |
|||||||||||
мого давления для качественной печати с растрового клише Р —
= 50 дан/см2, необходимо, чтобы максимальное |
погонное |
давле |
|||
ние на линии контакта печатной |
пары |
|
|
||
|
<7тах = ЬР х |
70 |
дан/см, |
|
|
а максимальное усилие натиска |
|
|
|
|
|
|
Лпах = Ятахк = 6000 дйН, |
|
|
||
где /0 |
— длина образующей печатной |
пары. |
печатной |
пары |
|
В |
соответствии с этим критические скорости |
||||
с учетом ранее указанного интервала жесткостей опор в зависи
мости от величины усилия натиска имеют следующие |
значения: |
|||||||
|
без учета |
упругости опор пкр |
= 13600 -f- 4900 |
об/мин; |
||||
-г- |
с |
учетом |
упругости опор |
без натиска |
пкр |
= 10800 -н |
||
3800 |
об/мин; |
|
натиске пкр = |
|||||
= |
с |
учетом |
упругости опор при максимальном |
|||||
3900 |
-І- 1370 об/мин. |
|
|
|
|
|||
|
Экспериментальные исследования на стенде имеют цель вы |
|||||||
явить |
предельные дисбалансы цилиндров с учетом |
фактических |
||||||
жесткостных характеристик опор, стенда и указанных норм ви браций.
Выводы
1. Устранение вредных колебаний в высокоскоростных печат ных машинах наряду с другими факторами должно произво диться за счет установления обоснованной точности уравновеши вания печатных цилиндров.
2.Экономически целесообразную точность уравновешивания устанавливать, исходя из условия влияния величины дисбаланса на вибрационное состояние агрегата.
3.При установлении предельных величин дисбаланса нужно учитывать, что точно отбалансированные печатные цилиндры не сохраняют свою уравновешенность при работе в машине из-за технологических нагрузок (натиска) и влияния конструктивных особенностей опор на критические режимы вращения ци линдров.
ЛИ Т Е Р А Т У РА
1. |
Васильев |
В. С , Кутко П. С. «Станки и приборы |
для динамической |
|||||
балансировки». М., Машгиз, |
1959. |
|
|
|
|
|||
2. Биргер И. А. Расчет на прочность деталей машин. М., изд-во |
«Маши |
|||||||
ностроение», |
1966. |
|
|
|
|
|
||
3. |
Бушунов |
В. Т. Печатные машины. М., Машгиз, 1963. |
|
|
||||
4. |
Рунов |
Б. |
Т. Особенности уравновешивания |
гибких |
роторов |
паровых |
||
турбоагрегатов |
в условиях |
электростанций. |
Сб. «Уравновешивание |
машин и |
||||
приборов». Под |
ред. В. А. Щепетильникова. |
М., |
изд-во |
«Машиностроение», |
||||
1965. |
|
|
|
|
|
|
|
|
В. П. ЗАХАРОВ
НОРМЫ НЕУРАВНОВЕШЕННОСТИ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ
Уравновешенность является важнейшим показателем качест ва шлифовальных кругов [2, 3]. От величины дисбалансов шли фовального круга в значительной мере зависит качество шлифо ванной поверхности, расход абразивного инструмента, произво дительность шлифования и срок службы шпиндельной группы шлифовальных станков.
Шлифовальные круги, в частности для прецизионного шли фования, по добротности уравновешивания находятся в одной группе с таким видом роторов, как гироскопы [6], но из-за осо
бенностей технологии изготовления и особенностей |
эксплуата |
|
ции они имеют ряд специфических свойств. Так, для |
шлифоваль |
|
ных |
кругов следует различать: дисбаланс в состоянии поставки |
|
dn; |
установочный дисбаланс dy, с которым шлифовальный круг |
|
в сборе с планшайбой монтируется на шпиндель шлифовального станка; и производственный дисбаланс dnp, дополнительно об разующийся в процессе шлифования.
Действующие в настоящее время по ГОСТу 3060—55 нормы |
|
dn по своему техническому обоснованию находятся на |
уровне |
40-х годов и не соответствуют современным требованиям |
маши |
ностроения и современным технологическим зависимостям |
абра |
зивного производства. Для прецизионных, скоростных шлифо
вальных |
кругов |
и шлифовальных кругов класса А нормы |
dn |
||||||||
практически |
отсутствуют. |
|
|
|
|
|
|
||||
Нормы |
dn, |
однако, |
нельзя |
рассматривать |
изолированно |
от |
|||||
значений |
dv |
и dnp. |
Величина |
dy |
определяется |
в основном сред |
|||||
ствами балансировки |
и достигается установкой грузов в план |
||||||||||
шайбе. |
Поскольку |
в |
массовом |
производстве |
применяются |
уст |
|||||
ройства |
типа |
параллельных |
опор или опор |
с |
вращающимися |
||||||
дисками, |
то |
установочная |
неуравновешенность |
составляет |
5-— |
||||||
30 мкм [5]. Достаточно |
обоснованных норм dv |
пока не существу |
|||||||||
ет. Универсальные нормы неуравновешенности Федерна и Ройт-
лингера |
для |
шлифовальных |
кругов не могут быть приемлемы,, |
|
так как |
неуравновешенность |
шлифовального круга изменяется |
||
в широких пределах и зависит от многих факторов. Для |
разра |
|||
ботки норм dy |
целесообразно |
руководствоваться общей |
методи |
|
кой, разработанной проф. В. А. Щепетильниковым [4] с учетом специфики условий эксплуатации и свойств абразивного инст румента.
В идеальном случае должно быть dn « dy. Существующая же технология изготовления шлифовальных кругов не позволяет выдерживать это равенство, и фактическая неуравновешенность шлифовальных кругов даже повышенного качества (класса А) достигает 1000 мкм и выше. Поэтому основным фактором, опре деляющим нормы dn для шлифовальных кругов, предназначен ных для операций окончательного шлифования, является пер спективная технологическая возможность абразивного производ ства с учетом требований к качеству шлифованной поверхности. Для обдирочных шлифовальных кругов, которые преимущест венно применяются на ручных установках в металлургической промышленности, определяющими должны быть нормы допусти мой вибрации на рабочих местах.
Величина |
неуравновешенности |
реального шлифовального |
|||
круга |
определяется как сумма |
векторов дисбалансов, т. е. |
|
||
|
|
dn = d3 |
+ dT+dnjl, |
(1) |
|
где da, |
dT и |
dnjl — соответственно |
векторы дисбалансов от |
экс |
|
центричности отверстия, непараллельности торцов и от неравноплотности шлифовального круга. Для партии шлифовальных кругов одной характеристики скалярная величина dn будет под чиняться в каждом частном случае закону нормального распре деления.
При определении неуравновешенности |
(в г - см) |
скалярная |
величина каждого составляющего вектора |
суммы |
(1) будет |
иметь следующие аналитические выражения:
|
|
|
йэ = ет, |
|
|
|
|
|
|
|
где е |
и т — соответственно |
эксцентриситет отверстия |
и |
масса |
||||||
|
шлифовального |
круга. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение вектора dT определяется по |
методике |
нахождения |
||||||||
центра тяжести ус усеченного полого |
цилиндра |
с радиусами |
R и |
|||||||
г и объемным весом б: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Угол а определяется |
выражением |
|
н |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
t g a = |
|
|
|
|
(4) |
|
|
|
|
|
2R |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Н — высота усеченной части |
|
шлифо |
||||||
|
|
вального круга. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Неуравновешенность |
шлифовального |
|||||||
|
|
круга |
от неравноплотности |
вызвана |
по |
|||||
|
|
грешностями |
технологии |
и |
оборудования |
|||||
4ZL |
|
формования |
шлифовальных |
кругов. |
Ве |
|||||
|
личину вектора йпл, |
в свою очередь, |
мож |
|||||||
|
|
но определить векторной |
суммой: |
|
|
|||||
Рис. 1. |
Условия возник |
где dx |
d-пл |
+й2 + йъ, |
|
|
(5) |
|||
— вектор дисбаланса |
от |
непарал |
||||||||
новения |
неуравновешен |
лельности «і |
плоскости |
нижней |
плиты |
|||||
ности |
шлифовального |
|||||||||
круга при его формова |
пресс-формы |
(рис. |
1) и верхней |
|
плоско |
|||||
|
нии |
сти формуемой массы в пресс-форме |
пос |
|||||||
|
|
ле разравнивания. |
После |
прессования |
||||||
торцы могут быть параллельными, но вдавленная масса создает такую же неуравновешенность, как и при непараллельности тор
цов: d2 — вектор дисбаланса |
от перекоса а2 осей пресс-формы |
||
и пуансона; d3 |
— вектор |
дисбаланса от неравномерного распре |
|
деления зерна |
и связки |
после |
перемешивания. |
Скалярные величины d\ и d2 определяются аналогично. Вели чина d3 не может быть выражена формулой, так как она подчи няется некоторым статистическим законам. Если обозначить эту величину буквой М, то
|
* я л = " ^ " ^ ( ^ i f i . |
tg a, + К2Ь2 |
tg |
a 2 ) + |
M, |
(6) |
|
4 |
|
|
|
|
|
где бі |
и б2 — соответственно |
объемный |
вес |
массы до |
и после |
|
|
формования; |
|
|
|
|
|
К\ |
и К.2 — коэффициенты, |
учитывающие |
изменение |
объемно |
||
|
го веса в результате термообработки |
изделия. Их |
||||
|
значение находится в зависимости от процентного |
|||||
|
содержания летучих веществ. |
|
|
|
||
шлифования — вызывает добавочный дисбала НС и п р . На рис. 3 показана зависимость количества поглощенной шлифовальными кругами СО Ж от времени подачи струи, касательной к перифе рии вращающегося круга. Этим фактором можно было бы пре небречь, если бы СОЖ поглощалась равномерно по всему объ ему. Однако замечено, что СОЖ накапливается больше в более плотной части шлифовального
круга, т. е. |
чем |
|
больше |
йпл, |
от, кг/103 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
тем больше dnp. |
|
Проведенные |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
эксперименты |
на |
шлифоваль |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ных кругах |
ПП 250X25X75 и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ПП 300X40X127 показали, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
а,дан103 |
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||
|
|
35- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
30 - |
|
|
|
|
|
^Гз |
|
|
|
|
|
|
|
|
25 • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шлифобиль |
|
10 • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ный кругу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
і |
|
0 |
0,05 |
|
о |
|
1 |
|
|
|
|
t,4. |
||
|
|
|
|
|
Рис. |
3. Зависимость |
количества |
по |
||||||
гы=о°ои' |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
глощенной шлифовальным |
кругом |
||||||||||
Рис. 2. Изменение |
неуравновешен |
|||||||||||||
смазочно-охлаждающей |
жидкости |
т |
||||||||||||
ности шлифовального круга в про |
|
|
от времени t |
насыщения: |
|
|
||||||||
цессе износа |
|
при |
|
наличии |
непа |
/, |
3 |
— ПП 300 X 40 X |
127 |
99А16СМ2К; |
||||
раллельности |
торцов |
|
2, |
4 |
— ПП 300 X 40 X |
127 99А40 |
СТ, |
К |
||||||
неуравновешенность от насыщения |
|
соответственно |
составляла |
|||||||||||
50—250 и 80—240 |
мкм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Последним |
фактором, |
который |
необходимо |
учитывать при |
||||||||||
разработке норм, являются средства компенсации дисбаланса шлифовальных кругов dn. Применяемый в настоящее время ме тод заливки свинца в выдолбленную секторную канавку у отвер стия шлифовального круга является непригодным, так как dn, созданная свинцом, так же как и dK, созданная грузами в план шайбе, является величиной постоянной и в процессе износа шли фовального круга возрастает в одинаковой степени.
Наиболее эффективная компенсация дисбаланса достигается методом инъекции аэрозолей [1]. Этот метод пригоден в основ ном для шлифовальных кругов на керамической связке, выпуск которых составляет свыше 60% общего объема производства. Предварительные эксперименты показали, что метод инъекции можно применять и для крупнозернистых кругов на бакелитовой связке. Основное преимущество этого метода в накоплении ком пенсирующей неуравновешенности массы в большом объеме шлифовального круга. Последнее создает такие условия, при ко-
торых dn и dK уменьшаются в некотором приближении одинако во, чём и обеспечивается стабильность уравновешенности шли фовальных кругов в процессе эксплуатации.
В абразивной промышленности учитывается только статиче ская неуравновешенность, о которой до сих пор и была речь. В машиностроении же принято при соотношении высоты и диа-
метра ротора — > 0,2 производить динамическую балансиров ку. Расчеты показывают, что в шлифовальных кругах, значительная часть которых имеет — = 0,3 ч- 0,5, динамическая не
уравновешенность |
мо |
|
|
|
|
|
|
||||||
жет при рабочей скоро |
|
|
Г |
|
|
||||||||
сти |
|
шлифования |
|
на |
|
z' |
|
|
|||||
шпинделе вызывать до-1 |
|
|
|
|
|||||||||
полнительный |
изгиба |
|
|
|
|
||||||||
ющий |
момент, |
равный |
|
|
|
|
|
|
|||||
10—12 |
дан. |
На рис. |
4 |
|
|
z' |
|
|
|
||||
показаны |
два |
возмож |
|
л |
а) |
|
б) |
||||||
ных случая |
появления |
Рис. |
4. |
Возможные варианты |
возникнове |
||||||||
динамической |
неурав |
ния динамической неуравновешенности шли |
|||||||||||
новешенности. Ось |
z'— |
а — |
от |
|
фовальных кругов: |
обработки; |
|||||||
г' — главная |
централь |
погрешностей механической |
|||||||||||
б — от |
погрешностей формования и механиче |
||||||||||||
ная |
ось инерции, |
г" —- |
|
|
|
ской обработки |
|
|
|||||
г" |
— |
геометрическая |
|
|
|
|
|
|
|||||
ось отверстия круга. Это говорит о необходимости |
исследования |
||||||||||||
границ статической и динамической балансировки |
шлифоваль |
||||||||||||
ных |
кругов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Таким образом, нормы dn |
должны быть синтезом |
современ |
|||||||||||
ных технологических |
возможностей |
абразивного |
производства |
||||||||||
с учетом |
оптимального |
значения |
коэффициента С и |
величины |
|||||||||
dnp, |
а также с учетом применения эффективных методов компен |
||||||||||||
сации. Естественно, |
что |
при учете |
каждого фактора |
определя |
|||||||||
ющими должны быть экономические критерии.
Итак, создание дифференцированных норм неуравновешенно сти шлифовальных кругов отдельно для прецизионных, скорост ных кругов и кругов класса А будет иметь большое экономиче ское и техническое значение для народного хозяйства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Захаров В. П. Компенсация дисбаланса шлифкругов методом инъекции. «Технология производства, научная организация труда и управления», 1969, № 4.
|
2. Кедров С. М. Условия |
обеспечения высокой чистоты поверхности при |
круглом шлифовании. М., 1966. |
||
|
3: Корчак С. Н. Влияние |
дисбаланса круга и вибраций на процесс ско |
ростного и обычного шлифования. М., Машгиз. Вып. 9, 1961. |
||
25* |
|
387 |
4. Щепетильников В. А. Современное состояние балансировочной техни
ки. Сб. «Уравновешивание машин и приборов». М., изд-во |
«Машиностроение», |
||
1965. |
|
|
|
5. Reutlinger W. D. Genauigkeitsqrenzen beim Auswuchten. |
«Elektro— |
||
Technifo, 1964, 46, N 26. |
|
|
|
6. Kaliszer H. Uber |
den Einflufi den Scheibenunwucht |
auf die |
Schwigunqe |
beim Schliefen. Ind—Anz, |
1960, 82, N 98. |
|
|
К. M. ВЛНДЕРЕР
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ ДИСБАЛАНСОВ В ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКАХ
Основной причиной вибраций в деревообрабатывающих
станках |
при высоких скоростях вращения шпинделей (28— |
60 м/сек, |
3000—6000 об/мин) является дисбаланс фрезерных ин |
струментов. |
|
Автоматизация деревообрабатывающей промышленности осу ществляется на базе применения агрегатных станков и агрегат ных фрезерных головок с использованием удлиненных электро двигателей типа МД, работающих на частоте переменного тока 50 и 100 гц. В практике Деревообрабатывающего комбината № 6 (г. Москва) 90% общего количества фрезерных инструментов работают непосредственно на консоли вала ротора электродви гателя типа МД . Максимальный дисбаланс инструмента, наса женного на вал ротора электродвигателя, по данным наблюде ний, превышает допустимый для ротора электродвигателя более чем в 10 раз. Уравновешивание инструмента является одним из важных этапов подготовки инструмента к работе.
Для определения допустимых дисбалансов нами проведено экспериментальное исследование влияния дисбаланса инстру мента на качество обработки фрезерованием. Для проведения испытания была изготовлена экспериментальная установка с ис
пользованием электродвигателя типа МД-104, питающегося |
от |
|||||||
сети переменного тока с частотой |
50 и 100 гц. При этом |
можно |
||||||
получать соответственно скорости вращения 3000 и 6000 |
об/мин. |
|||||||
Режущий |
инструмент имитировался |
специальными дисками |
||||||
с массой от 5 до 10 кг. Верхний диск имел 12 отверстий |
с резь |
|||||||
бой, |
равномерно |
расположенных |
по |
окружности |
диаметром |
|||
140 мм. К нему прикреплен стакан |
(рис. 1), вращающийся меж |
|||||||
ду парой индуктивных датчиков. |
|
|
|
|
|
|||
Диски вместе |
со стаканом и посадочной самоцентрирующей |
|||||||
ся цангой были отбалансированы на машине ДБ-50 |
и, кроме то |
|||||||
го, на валу электродвигателя по минимальному размаху |
на ла |
|||||||
пах |
в плоскости опор со стороны консоли. Ввертыванием |
винтов |
||||||
в отверстия последовательно создавался дисбаланс |
10; |
20; |
40; |
|||||
60; 80 и 100 |
г-см. |
|
|
|
|
|
||
