АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

О «видах» автоколебаний

В литературе по вибрациям при токарной обработке говорится об автоколебаниях двух «видов»: высокочастотных (порядка 1000 гц и выше) и низкочастотных (порядка десятков и сотен герц). Практикам эти виды автоколебаний хорошо известны, так как они меют характерные внешние признаки: первые сопровождаются звуком высокого тона (свист), вторые – низкого; термообработанная поверхность в первом случае имеет мелкие характерные волны («муар»), во втором случае волны более глубокие, при низкочастотных колебаниях вибрирует весь станок, при высокочастотных – резец и непосредственно связанные с ним детали (резцедержатель, борштанга и т.п.).

Первым соответствовала преимущественно изгибная форма колебаний борштанги, шпинделя и т. д.; вторым — крутильная форма; третьим — изгибная форма колебаний резца, за­крепленного в борштанге.

При исследовании вибраций карусельного станка были установлены несколько частотных форм автоколебаний при резании: 20 - 30 гц, 70 - 100 гц и более высоких частот.

Приведенные примеры, число которых может быть значительно увеличено, свидетельствуют о возможности существования автоколебаний на самых различных частотах, близких к собственным частотам колебаний УС. Теоретически такая возможность вытекает из построения характеристики разомкнутой системы в достаточно широком частотном диапазоне. Характеристика УС, как правило имеет уменьшающиеся с повышением частоты амплитудные значения, соответствующие каждой нормальной форме («Резонансные» значения – «пики» амплитудно-частотной характеристики уменьшаются с ростом значе­ния собственных частот). Характеристика процесса резания изменяется с из­менением условий обработки (скорости резания, подачи, геометрии инструмен­та, его износа и т. п.

В зависимости от значений постоянных времени характеристики резания и ее коэффициентов будет изменяться вид характеристики разомкнутой системы при неизменной характеристике УС. Точно также можно изменить характе­ристику разомкнутой системы при изменении параметров УС. Например, уве­личение скорости резания и уменьшение подачи уменьшает постоянную време­ни стружкообразования и усиливает влияние других составляющих характе­ристики процесса резания. Это приводит к уменьшению фазового поворота, возникающего под влиянием процесса резания, низкочастотных участков ха­рактеристики УС и к увеличению амплитудных значений участков характе­ристики разомкнутой системы с более высокими частотами. При наличии со­ответствующей формы характеристики УС, т. е. при наличии форм колебаний с более высокими собственными частотами и с достаточной динамической по­датливостью, т. е. с достаточными амплитудными значениями, отрицательная ветвь вещественной оси за пределами точки - 1 будет пересечена взамен низ­кочастотной более высокочастотной «петлей» характеристики разомкнутой системы.

Ниже будет показано, что частота, определяемая точкой пересечения характеристикой неустойчивой формы вещественной оси за пределами точки -1, близка к частоте автоколебаний. В связи с этим рассмотренные выше изме­нения приведут к изменению частоты автоколебаний.

В характеристику резания введено упрощающее предположение о действи­тельности коэффициента К_zу связи нормальных и тангенциальных колебаний инструмента и заготовки. Напомним, что этого упрощения можно избежать, рассматривая связь между УС и процессом резания не по одной координате У, а по двум У и Z. При существенно большой величине коэффициента К_zу амплитудные значения характеристики резания возрастают в первую очередь в высокочастотной области. Это обстоятельство создает условия потери устой­чивости высокочастотной формой системы. Так как коэффициент связи возра­стает с увеличением отношения тангенциальных смещений к нормальным, то соответствующие автоколебания имеют форму преимущественно тангенциаль­ных (изгиб резца, закручивание борштанги и т. п.).

Таким образом, появление автоколебаний различных частот или потеря устойчивости различными частотными формами системы объясняется сочета­нием изменения характеристик УС и процесса резания. Пользуясь предло­женной методикой анализа и разработанными выше частотными характеристи­ками УС и резания, можно не только дать оценку устойчивости системы, но и определить соответствующую неустойчивую форму. В этом смысле ниже, в разделе о вынужденных колебаниях, говорится о потенциально неустойчивых формах системы.

Строго говоря, определение частот автоколебаний, включая решение вопро­са о возможности одновременного существования автоколебаний на двух час­тотах или с подавлением одними колебаниями других, т. е. решение вопроса об устойчивости того или иного вида автоколебаний, требует анализа нелиней­ной системы. Поэтому все сказанное выше справедливо только при определен­ном виде нелинейности и подлежит уточнению в каждом конкретном случае.

Выше было сказано, о встречающихся выражениях: «автоколебания I рода» или «автоколебания II рода». В свете изложенного вряд ли целесообразна такая градация автоколебаний. Более удачным и полезным является наименование автоколебаний по их частотам и соответствующим формам колебаний, например изгибные автоколебания борштанги с частотой 300 гц. Это не значит, конечно, что поведение системы описывается только изгибом борштанги, но этот изгиб резко выделяется. В этом случае неточность терминологии, к сожалению, часто приводит к неверному пониманию существа явления.

Дата добавления: 2015-01-18 | Просмотры: 546 | Нарушение авторских прав