3. Основные расчетные зависимости
Необходимость определения расчетным путем возможных неисправностей металлорежущего оборудования возникла из-за проблем, связанных с подбором частот фильтра при измерении механических колебаний. Его местоположение в цепи измерения механических колебаний видно на схеме (рис. 3.1), на которой представлен простейший виброизмерительный тракт.
Рисунок 3.1 – Виброизмерительный тракт для измерения
механических колебаний:
Д – пьезоэлектрический датчик, У – усилитель электрических сигналов, Ф – фильтр отбора спектра колебаний, РП – регистрирующий прибор
Перечень потенциальных причин вибраций и формулы для расчетного определения их информационно-диагностических частот представлены в табл. 3.1.
Преподаватель, ведущий лабораторные работы, определяет вариант выполнения задания. Варианты и кинематические схемы станков для расчета информационно-диагностических частот представлены на рис. 3.2 – 3.6 и дополнены данными табл.3.2 – 3.7, характеристики подшипников, которые можно использовать в расчетах, приведены в табл.3.3. В приложении 1 представлен порядок выполнения расчетов с использованием простейшей программы и пример оформления семестрового задания. Данный конкретный пример не является обязательным при составлении отчета, возможны и другие варианты, предложенные самими студентами.
Таблица 3.1
Таблица-перечень потенциальных причин вибрации и расчетные зависимости для определения их информационно-диагностических частот.
|
Тип возмущения |
Причина вибрации |
Формула расчета преобладающих спектральных частот вибрации, (Гц) |
Преобладающее направление вибрации |
Примечание |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Механический |
|
f1 = ni/60
f2 = 2∙f1
f3 = k∙f1
f4 = 2∙f1
f5 = (k∙z–zст)∙f1
|
Радиальное
Радиальное
Радиальное; осевое не менее 50% радиального Радиальное в направлении зазора
Радиальное и осевое для косозубых колес |
Наиболее частая причина вибрации, ni – частота вращения i-го узла (мин-1).
k = 1, 2, 3, 4 (всегда целое число).
k∙z – zст < z/2, zст – число зубьев делительного колеса, z-число зубьев шестерни |
Продолжение таблицы 3.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
6.1. Зазоры в подшипник 6.2. Турбулентное движение масляной пленки в подшипнике 6.3. Качка подшипников в корпусе 7. Подшипники качения: 7.1. Вращение вала, зазоры, разностенность; дисбаланс 7.2. Вращение сепаратора 7.3. Мелькание тел качения по наружному кольцу 7.4. Мелькание тел качения по внутреннему кольцу 7.5. Вращение тел качения 7.6. Резонанс шариков 7.7. Дефекты тел качения 7.8. Изменение формы внутренней дорожки 7.9. Изменение формы внешней дорожки 7.10. Резонансные явления
8. Повреждение в ременной передаче |
f61 = 1-2ni/60
f62=(0,42÷0,48)∙ni/60
f63 = ni/120 или f63 = ni/180
f71 = ni/60
f72 = f71∙(1–d/D∙cosβ)/2 f73 = k∙f72
f74 = k∙f71∙(1+ d/D∙ cosβ)/2
f75 = f71/2∙D/d∙ ∙[1–(d/D)2∙cos2β] f76 = (0,424∙ Ei)/(d∙ρ) f77 = 2∙f71∙(D2–d2)/d2 f78 = k∙f71/2∙(D–d)/d
f79 = k∙f71/2∙ (D+d)/d
f8 = (k∙ni)/60
|
Радиальное
Радиальное
Радиальное
Во всех случаях радиальное и осевое у радиально-упорных подшипников
Радиальное
|
ni–скорость вращения i-го вала в подшипнике, (мин-1) Наблюдается у быстро вращающихся валов
При высоких скоростях вращения под нагрузкой
Формулы применимы для роликовых подшипников при β = 0 (β - угол контакта тел качения в градусах
Е=2.1∙106 кг/см2 Модуль упругости материала тел качения, ρ=7.8 г/см3 удельная плотность тел качения.
Широкополосный сигнал (шум) с нижней границей выше 200 Гц Полная динамическая балансировка невозможна
|
Продолжение таблицы 3.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Электромагнитный |
9. Дисбаланс при возвратно-поступательном движении 10. Дисбаланс нагруженного привода 11. Дефекты зубчатых передач: 11.1. Эксцентриситет, накопленная погрешность шестерни 11.2. Погрешность профиля и основного шага (погрешность зацепления) 11.3. Перекос шестерен в передаче 11.4. Циклическая погрешность от станка изготовителя 12. Электрический дисбаланс (несимметричный воздушный зазор) 13. Питающая сеть
14. Пульсация питающего напряжения 15. Дефекты обмоток: 15.1. Статора 15.2. Ротора 16. Выступание коллекторных пластин |
f9 = (k∙ni)/60
f10 = (k∙ni)/60
f111 = ni/60
f112 = k∙z∙f111
f113 = k∙z∙f111
f114 = k∙zст∙f111
f12 = ni/60
f13 = 50
f14 = 2∙f13
f151 = 60∙fc f152 = 120∙fc f16 = k∙m∙f12 |
Во всех случаях радиальное и осевое для косозубых колес
Радиальное
Радиальное и осевое
В обоих случаях радиальное
Радиальное |
k = 1, 2, 3, 4 (и более), ni – количество возвратно- поступательных циклов в минуту
Вибрация пропадает при отключении электропитания
Зубцовая частота двигателя (частота высших гармоник полей статора)
Вибрация пропадает при отключении электропитания fc = 50 Гц Частота двигателя
|
Рисунок 3.2 – Кинематическая схема горизонтально-расточного станка: подшипники: 1 – № 307; 2 – № 308;
3 – № 309; 4 – № 310;5 – № 410
Таблица 3.2
|
№ варианта |
z11 |
z11΄ |
z12 |
z12΄ |
z13 |
z13΄ |
z21 |
z21΄ |
z22 |
z31 |
z31΄ |
z32 |
z32΄ |
z42΄ |
z42΄ |
|
1 |
27 |
27 |
30 |
24 |
24 |
30 |
44 |
28 |
32 |
40 |
25 |
18 |
46 |
24 |
30 |
|
2 |
33 |
21 |
30 |
24 |
27 |
27 |
40 |
32 |
28 |
44 |
28 |
20 |
51 |
32 |
40 |
|
3 |
36 |
36 |
40 |
32 |
32 |
40 |
44 |
28 |
32 |
40 |
25 |
18 |
46 |
28 |
35 |
|
4 |
44 |
28 |
40 |
32 |
36 |
36 |
40 |
32 |
28 |
44 |
28 |
20 |
51 |
24 |
30 |
|
5 |
55 |
35 |
50 |
40 |
45 |
45 |
50 |
40 |
35 |
55 |
35 |
25 |
64 |
32 |
40 |
|
6 |
44 |
28 |
40 |
32 |
36 |
36 |
50 |
40 |
35 |
55 |
35 |
25 |
64 |
28 |
35 |
Характеристики подшипников приведены в таблице 3.3
Таблица 3.3