83. Динамический расчет шпиндельного узла методом начальных параметров

Динамический расчет шпиндельного узла можно вести методом начальных параметров в матричной форме. При этом шпиндель рассматривают как балку на упругих опорах с вязким демпфированием, которая состоит из участков, разграниченных скачками момента инерции сечения самого шпинделя, расположением опор, сосредоточенных масс деталей, смонтированных на шпинделе, внешних сосредоточенных нагрузок. Пользуясь этим методом, по известным значениям параметров в начале каждого участка шпинделя находят значения параметров в конце участка. Он существенно упрощает и систематизирует динамический расчет, позволяет применять ЭВМ. Дифференциальное уравнение свободных изгибных колебаний участка шпинделя постоянного сечения с равномерно распределенной массой имеет вид.

86. Способы улучшения характеристик упругих систем станков

Основные направления улучшения характеристик УС станка — повышение жесткости и выбор оптимальной ориентации ее главных осей; компенсация упругих перемещений; повышение демпфирования; выбор оптимальных динамических параметров системы; уменьшение влияния силовых и кинематических возмущений, температурных деформаций. Повышение жесткости системы станка не для всех видов обработки имеет одинаковое значение. Точность выполнения операций с самоустанавливающимся инструментом (притирки, развертывания и т. п.) практически не зависит от жесткости станка. Поэтому требования к жесткости системы в каждом случае должны исходить из условий образования формы и размеров обрабатываемых деталей. Жесткость системы определяется в первую очередь компоновкой и схемой станины и корпусных деталей станка, а также рациональным балансом упругих перемещений всех элементов. Высокая жесткость многих элементов при недостаточной жесткости некоторых из них не может обеспечить необходимую жесткость всей системы. Основные способы повышения жесткости отдельных деталей и всей системы без увеличения ее массы следующие: устранение (по возможности) изгиба деталей и замена его сжатием и растяжением; выполнение замкнутых рамных конструкций; выбор рациональных сечений и рационального расположения опор деталей, работающих на изгиб; этих деталей, уменьшение вылета консолей и улучшение их заделки; замыкание действующих нагрузок по возможно меньшему контуру и уменьшение количества звеньев, передающих основные нагрузки; уменьшение упругих перемещений в направлении, влияющем на точность обработки,

87. Способы уменьшения потерь на трение, повышения плавности перемещения и позиционирования подвижных узлов.

На основании проведенного анализа можно сде­лать вывод о том, что есть три пути снижения потерь на трение:

1) использование эффективных смазок, сни­жающих коэффициент трения;

2) использование только нижних приводных валков;

3) использование комбинированных валков, элементы которых могут вращаться с разными угловыми скоростями.

Использование эффективных смазок сдержива­ется технологическими и экономическими факто­рами. При малых коэффициентах трения возможна пробуксовка валков и потеря стабильности процес­са профилирования. Это технологический фактор. Экономический фактор — это высокая стоимость таких смазок. В разделе 3 описаны дешевые, но достаточно эффективные смазки, получившие ши­рокое применение на ООО «МЕКАП».

Использование только нижних приводных валков позволяет на 15…20 % снизить потери на тре­ние, значительно упростить конструкцию стана, снизить его металлоемкость, обеспечить повыше­ние качества получаемых профилей, уменьшить расход инструмента (как за счет снижения его износа, так и за счет уменьшения диаметра верхних валков). Поэтому на ООО «МЕКАП» с 1997 го­да все станы для профилирования выпускаются только с приводом на нижние валки.

Потери на трение можно резко снизить и дру­гим способом: делать нижние валки так, чтобы их элементы могли вращаться с разными угло­выми скоростями. Из теоретических расчетов видно, что доля потерь на трение даже при только нижних приводных валках составляет до 79 %. Поэтому исключение вредного трения на нижних валках позволяет ожидать значительного умень­шения потерь на трение. Реализация этой идеи показана на рис. 4.

Рисунок 4. Схема нижнего валка со свободно вращающимися дисками для профилирования листового металла

Такая конструкция позволяет получить оди­наковые линейные скорости на поверхностях формуемого профиля и практически исключить про­скальзывание металла заготовки по дискам. Это дает возможность не только снизить потери на трение, но также и значительно повысить качест­во изделий, полностью исключив налипание (при изготовлении профилей из нержавеющей стали) или отслаивание плакирующего слоя (при изготов­лении профилей из оцинкованного или покрытого пластмассовым слоем металла).

Показанное на рис. 4 техническое решение за­щищено патентом Украины (№ 19462). Изменение мощности привода ПГА АП1Б-3 Ч 8 конструкции ООО «МЕКАП» со свободно вращающимися дис­ками нижних валков показало значительное (до двух раз!) снижение расхода электроэнергии при производстве сложных профилей с многоугловой гибкой. При этом получен и важный результат, связанный с полным исключением налипания или отслаивания плакирующего слоя.

Однако следует иметь в виду, что станы с од­носторонним приводом можно использовать для изготовления гнутых профилей из заготовок тол­щиной до 2,5…3,0 мм и не очень сложной формы. Если на стане изготовлять профили с большим числом изгибов из толстого листа, то односторон­ний привод валков может оказаться недостаточ­ным. В этом случае можно получить значитель­ное сокращение потерь на трение (до двух раз!) и увеличение крутящего момента (в два раза!). Если использовать станы с двусторонним приво­дом (верхними и нижними валками одинакового диаметра по катающим поверхностям) и свободно вращающимися дисками верхних и нижних вал­ков, то можно получать и высококачественные изделия, и экономить энергию, и использовать дешевые смазки.