Исследование динамики и разработка методов расчета ручной виброшлифовальной машины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.06, кандидат технических наук Кривошеев, Виктор Валентинович

• Кривошеев, Виктор Валентинович
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кривошеев, Виктор Валентинович

~ " " 1 ' 4 " "....... I " 1 л

машиной в зависимости от типа применяемой шлифовальной шлифовальной бумаги 56

3.2. Определение динамических паоаметров виброшлифовально*

машины 1

¿.з. Сравнительным анализ экспериментальных и

иссдедовании

3.4.Выводы

АЛ

V )~Г

георегических

7Л

/ V

-71

/ х

к ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ

Л 1 л

т. 1 . / -

Удагггивная -система управления ручной шлифовальной

машиной

4.2. Питание вибропривода ручной шлифовальной машины

от источника постоянного тока

70 /

75

/1 1 / V,,

Способы уменьшении уровня вибрации, Бездействующе?

на руку оператора 4,4. Выводы по главе

79

о

Г} А V итдс

..»/ 114/ .1 1 Г I ь

оч>

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

со

о о

т >тл пга

О «Г

У -Р

Чг

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование динамики и разработка методов расчета ручной виброшлифовальной машины»

ВВЕДЕНИЕ

Вибрационная техника и технологии с каждым годом расширяют область своего применения и занимают все более прочные позиции в различных отраслях промышленности, строительства, сельского хозяйства, бытовой и медицинской техники.

Успехи в развитии вибрационной техники в значительной степени предопределяются обстоятельной разработкой вопросов теории и практики,

В настоящее время большую гамму ручного электрического инструмента, в котором применяют вибрационные процессы, выпускают в России, Франции, Германии, США, Дании, Италии и других странах мира.

Особый интерес представляет инструмент с электромагнитным вибрационным приводом, который отличается простотой конструкции, пониженной энергоемкостью, высокой технологической эффективностью, низкой себестоимостью по сравнению с традиционными машинами одинакового назначения.

В 60-е годы велась активная реализация ряда важных отечественных изобретений: вибромолотов, вибропогружателей, установок для виброабразивной обработки различных деталей и других виброустройств, оказывающих важное влияние на повышение технического уровня соответствующего производства.

В эти же годы начали формироваться научные школы по вибротехнике. Стали выпускаться различные научные сборники, монографии, справочная

литература.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности процесса плоского шлифования ручной виброшлифовальной машиной за счет разработки и создания электромагнитного вибронривода с адаптивной системой управления.

rtüf tf* tTfe 8в W = гГ» "-»лгвв^ввва es Л Л ГК rt rer Л f: b: II cTS *

\_/vnvDiibic j^/iaiH ilvi.jIсдimanни.

- paSuaUÖiKa рУЧНиЙ ИИ\)рОЩ,1 fMii?OHЗЛЬНОИ МйШйНЫ С ЙДВПТИВНОИ CMCi6" Ми И у Пр а н д €В ИЯ ВИирОПрИВОДа^

- и аЗГ> абоТКЯ С» и атеГИ к! Выбора С И CT 6 МЫ ЗДЙПТЙВНОГО VITO 'Л В Л СНЙЯ

i Г i F ' J i "

~ Р а л р <л 00TК Я \1 ЯТ С М с iill М С С К О >' М0Д6ЛИ pVHHOIl И йбрОШЛ И (р0 В Я jIЬ ? ЮИ МИШИНЫ С ЗДаПТЙВНОИ СИСТСМОй УПОаВЛvИМЯ ЭДбКТрОМЗГНйТКЫМ ТТрИВОДОМ.,

- раЗрабОТКа Программы ДЛЯ О СI УI С Н ИЯ МатематИЧССКОй МОДСЛй!

- проведение исследования динамических характеристик ручной виб-~0 о ш л ип»ов я л ъ нои машины и их знал из

i Г — - .

.I~iйучнйи Hi)Kif>H5i работы зак лючается в следующем.!

- разработана ручная и и боохо j »исЬов ал ь п я я машина с адаптивнои систе~

ц «А" 'Tfi^oTi ттрт г?жгт п.пат^тпл'» М отит лщттт т» я оумгпл тт/\л я •

Гт;п viiuoD-iiCui'iA 47j»viv i lAiiviai hyi i iudiivi nuiibu/iuivl,

- пазраоотана математическая модель тзучнои виотзохили^овальнои машины для плоско 1 о итлисЬоваиия с адаптивнои системой уиоавления элек~ громатнитным пт)иводс>м5 обесиечиваюихая иостоянн \то амилитуду i юреме~ щения рабочего отзгана;

1 § а"в Bs s? Л Ж t% Л В в Л 5fS Ss ЛПВ-Sf B^tfB ^ Л"*'- er в

llsiaK I ичс^лап »cniim ! D iiauu i ш

S ' * ж

'JürHrTTT TflT1! T гг Л ТТЛ-Т) 1 TTi JTJ ТГЛПЛ1Я OAQOlII ff T7f%fl TWAQfT'ryyVAn OTTTIT? ТХОГГАТТТГТ!

j_ vaV.iiniaipi Иjwjiиоопйп nv» i^'-iiпэипапп« imri i iin/Civi ¡lijunanil»! noilCjm_n

J ..................' * """ i. Г Л r ,.-..-.

BwuijaumwiiiVM ICAHHIVJKI 13 \_)\_}\j tu ц \ул\ • \]\_r» ivi. ivvuLii i. a laiv/Ät в шути"

исследовательской лаборатории «Вибротехника» при разработке и проектировании изделии вибрационнои техники. ВышЩснй опытная партиям ручных

ВИООО!

iIJIH(OOBöJibribIх машин.

А. Ж /t^rt WV WS er* ««»йлтт s

n,iiimtiau пи iiaijij ! ni 1 * i

ТТГ S- f°\ or'il Г Г7Т Tlrt^rr I f \ ii/^rrir T T-J TT Л*\ТЛЛТ TT T » X n i S'-i». Лгт ) T^ rr TT (Чт.л /-млкт^лтт MI ТТЛ

\ /уНС mnmc ijV>V jlöi fll JD! jjaUlilbi Ha ipei DtW ü \J¥1 nay^ilU"

технических кон^Ьепенииях ^Вибпянионные машины и технологии^- гшохо~

~Г i ' i • " ' i

Tf.V * * Hfuryv - ¥> ^ OQ'T ТУ 1 ООО fiArrrtV LT I " I Л 7 TT Г* s f CkW f t «ЛЛЛ ТТТУЛ> i * YA? TT? * ff fVim^-ntt

jmntntiX h i :/7 / И I ~7у у i идал d ivi i j na Mtл^Д v лща»ДпО[У1 .поуНпиМ ьсМнпар^

«Механизмы и машины удаоного, неииодического и вибрационного действия

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

.1.1. Состояние вопроса и классификация виброшлифовального

оборудования

Для проведения ремонтных работ на производстве и в быту широко используется ручной электрический инструмент. К этому инструменту относятся краскораспылители, лобзики, электрорубанки, шлифовальные машины и

Т. !.

В настоящей работе рассматриваются вопросы, связанные с исследованием и разработкой ручного шлифовального инструмента.

Большую гамму ручного инструмента для шлифования и полирования металлических, пластмассовых и других поверхностей выпускают как у нас в стране так и за рубежом.

Так фирма «Bosch» [50] выпускает эксцентриковые шлифовальные машины моделей GEX150AC, GEX150ACE и др., предназначенные для шлифования и полирования с постоянной электронной регулировкой числа оборотов, встроенным или внешним пылесосом, тормозом шлифовальной тарелки см. рис. 1.1

Рис. 1.1. Эксцентриковые шлифовальные машины

Рис. 1.7. Шлифовальная машина модели В04553

Рис. 1.8. Ленточные шлифовальные машины

Эти машины имеют стойки для стационарной работы с пылепоглоти-тельным устройством, очень удобную систем)' замены шлифовальной ленты.

Фирмой Kress [73] выпускаются эксцентриковые и вибрационные машины моделей 900НЕХ, НЕХ6385Е, CPS6125E Set,CRS6175EA Set. Отличи-тельноя особенность этих моделей от рассматриваемых ранее - это электронное управление по выбору обрабатываемого материала. Непрогибающаяся магниевая шлифовальная подошва. Шлифовальный лист закрепляется липучим соединением или зажимами. На рис. 1.9 показана модель вибрационной шлифовальной модели GRS6175EA Set.

1 3

I = ?

В отличие от электроинструмента пневмоинструмент не перегревается при многочасовой непрерывной эксплуатации, конструкция пневмоинст-рументов отличается большей надежностью, чем электроинструмент. Отсутствие электродвигателя значительно облегчило пневмоинструмент. В России пневмоинструмент выпускает АО «Пневмомашина» - Москва.

В настоящее время большое внимание уделяется шлифовальным машинам, которые имеют вибрационный электромагнитный привод.

Работы но проектированию разнообразных шлифовальных машин с электромагнитным виброприводом ведутся в России, США, Дании, ФРГ, Франции и других странах.

Относительная простота конструкции вибромашины, пониженная энергоемкость, высокая технологическая эффективность по сравнению с выше рассматриваемыми машинами одинакового назначения, способствует быстрому расширению области применения вибромашин с электромагнитным виброприводом. На рис. 1.11 показан общий вид виброшлифовальной машины с электромагнитным приводом разработанной в лаборатории «Вибротехника» КГТУ, а на рис. 1.12 показана шлифовальная насадка к виброшлифовальной машине.

Рис. 1.11. Общий вид виброшлифовальной машины

П!Ш шл пшиййп ЯЛ ,

4 - Я ГОУ1Ша-ГЛЗЕНО€ ЛВИЖСКйв-ПТ?€ОблЯЗОБЭНИ€ Б О 3 В Г» Я ГКО ~

1 ' I г г

I юс IV па гель но! о перемещения якоря электромагнита в плоское возвратно-поступательное движение рабочего органа шлифовальной машины, вспомогательное - вручную в направлении шлифования.

ТГ _ л _ \ ^^ - л - Л I ^

эссишикяния шлитовзльно! о лооп\,г лования нпивеленя на П И С 5 | V

г > г * 1 1 ' ~ ~~ :

Исходя из составленной классификации, для нас наибольший интерес представляют шлифовальные машины с электромагнитным виброприводом.

Основные характеристики наиболее распространенных ручных вио-рОшлииЗОвальных мапгмн ппиве-тены в таолипе ¡ .»

i i

i И> кг i,i.

л/

ларакiешетики виооохплишова^хъных машин.

| ! GSS18A ¡ GSS23AE 1 i 1 ПО Ci A КЙ i -i /и ! 1 ттглл л /л л Г\ i Т Т _ /Г___ ! пЭгчи i о? ¡Наоазе i 1 1 ! IV1.

i IÍAW 1 СА i ir*-. í 1 OA ü- i CAA i i i iUM. i UU Di | iOU O i | J\JV 131 ! i i i | мощность 1 ¡ ] i / j dT 175 Вт I 120 Вт 1 j ! | i 1 i

Í иогтамгл. i / /11 w -í i líiip~ ; jl^^XJ LJ i i i ЫИС i • T5 • Г* A p i H íÍCTüTh i ц I сети | OOP» 1 ООП í^ ) í С A T^__ i С A JÍJ-1 5 l ! J> \ J - ] Ц } /П^ л гч / /i i м: ГА f-l 11 W- i 1Л ООП Q 1 OIA Q i ) ! С f\ T~\__ i Г A i JV-l Ц ; JU-1 Ц I í ¡

¡ !(,■,•>, .,-.,-« i OA 1A ) i QJIVICII 1 O\J I JU 1 плат-мы j мм ПО í 114 *O0A i О С * 1 OA y'X IOZ- ! i it ¿,,¿0 | iOU MM | MM ¡ MM ОЛ Ф ! Tí & í 1 ov I / i / i tU I MM 1 MM i

UQPTATQ ; iví'v iviu í r»í\ ; AuJi^ua- ! 1 ний мт-i ОЛППП iTV^V ОПППП i ОПППП 1 ОПППП ¿VVVV ¿-<0000 i 3000 i i i : i

í КЙГ i w г ¿y "5 ' • -s f^ ? л 1 т^1 « T/* 1 1 » / К "Г \ 7 ttí 2 i 1. . 1 i vi. (J iv: 1 í Í 1 1 .0 К1 •? л -5—» í t Í- ! 1 Д l^j ! I ITÍ ¡

В этих виОоошлишовальных машинах поименяют экспентоиковыс. лис-

17

1.2. Сравнительный анализ характеристик виброприводов ручных

шлифовальных маш и

Одним из перспективных виброприводов можно считать электромагнитный привод. Преимущества такого привода по сравнению с другими виброприводами заключаются в простоте и надежности, отсутствии вращающихся частей и пар трения, низкой себестоимости.

Основным фактором, влияющим на работу такого привода, является усилие, развиваемое виброприводом. Усилие, в основном, зависит от параметров электромагнита вибропривода: диаметра провода, количества витков, типа намотки катушки электромагнита и сердечника электромагнита [29]. Рассмотрим параметры электромагнитов виброприводов «Мастер КР-260», «BOSCH» и привода, разработанного для ручной шлифовальной машины. Основные параметры электромагнитов приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2,

____Характеристики катушек электромагнитов.__

Nn./i( | Вибропривод

Активное сопротивление

Ипдуктив- | Индуктив-

ность электромагнита

носи» катушки

3

BOSCH

22 Ом

543 мГн

Мастер КР-260

25 Ом

616.4 мГн

34600 мГн 10300 мГн

Опытный обр.

23 Ом

391,6 мГн

102400 мГн

Как видно из таблицы, наилучшими характеристиками обладает опытный образец, индуктивность которого в три раза превышает индуктивность электромагнита привода «BOSCH» и почти в десять раз индуктивность электромагнита привода «Мастер КР-260».

В работе [76] была рассмотрена расчетная схема вибронривода. Проверяя работу виброприводов с электромагнитами, параметры которых приведены в таблице 1.2, установлено, что зависимость Q = f(q>.) при U =const имеет вид представленный на рис. 1.14.

1 о i ö

Из полученных зависимостей видно, что для применения электромагнитного вибропривода в виброшлифовальной машине отпадает необходимость в регулировке угла между якорем и сердечником электромагнита.

Максимальная мощность, развиваемая виброприводом, достигается при максимальном угле между якорем и сердечником электромагнита равным 3 градусам.

1 - вибропривод «BOSCH»;

2 - вибропривод «Маетер-КР-260»;

3 - опытный образец вибропривода.

Изменение мощности вибропривода на холостом ходу при изменении напряжения питания от -20% до +15% т.е. Q=f(u) приведена на рис. 1.15.

1°30' 3° 4°30! Ср° Рис. 1.14. Q = f(q>) при U = const

180 220 250 U\ В

Рис. 1.15 Q= f(U):

Гиэ«пттгттпл /гтт ог^ачотлт И/гоп? ттоттттттт лту\т?,'тг1тлтг

I 1 .1 «

I аЗМбрЫ ЗСрСН „КШС НраВйЛ05 НСООЛЪШ

ие ГО, I ~ I.и мм

Каждая вершина зерна является микрорезцом произвольной формы и с разными углами резания. Из теории резания металлов известно, что

¡Г* _____________ . _. _

о п а го при ятнътс условия снятия стружки мог\1 оыть лишь при определенных рациональных углах резания. При шлифовании зги условия не выполняются, как плавило, всршины зоназивных зенен имеют отрицательные передние углы резания (от -50° до -80°) и сравнительно большие площадки износа на палией поверхности ¡'т.е. Аогша. режунтих кпомок для резания самая

~'' » Г" \ " XI А • 1 л.

неблагоприятная). Если рассматривать величину зерна при большом увеличении (в 500 - 2000 раз), то можно укипеть, что ее поверхность неповная. на ней миквовыступы. котопые, как установлено, снимают стоужку

у

внедрения вершин в обрабатываемую поверхность так же будет различной. Кроме этого, в шлифовании участвуют только наиболее выступающие над связкой вершины зерен на рабочей поверхности абразивного инструмента рис. 2.1

7 9 3 /. С £ 7

I -1 т -> и I

"7 " / 1 7 ~1 ~1 ~1

- -Ж- 1

к АЛ А 1. .

Рис. 2.1. Рельеф абразивного инструмента;

- Нр - высота рельефа абразивного инструмента;

Накт - высота его ак тив пой части:

1-7 - вершины зерен, участвующие в работе стружкообразования.

Из числа контактирующих зерен стружку снимают лишь те, которые

достаточно глубоко внедряются в обрабатываемую поверхность, а остальные только пластически деформируют ее, оттесняя в стороны без образования стружки.

Во-первых, количество стружки, снимаемой с заготовки в 1 мин., в среднем составляет несколько десятков миллионов.

Во- вторых, из-за разновысотности расположения вершин абразивных зерен и их случайной формы, размеры и форма стружек изменяются в широких пределах - от десятков долей до десятков микрометров по толщине, длина стружек зависит от длины контакта абразивного инструмента с обрабатываемой поверхностью.

1 А

тоетьих. оольшие скорости пезания Г в 1О - 30 паз бои ып ис чем ¡щи

.1 ' £~ ~ V I 7 ' А

токапнои оопаоотке> и преобладание отрицательных углов \ вептпин

г а / 1г ^ "г ' ' J ~ ~ J - а

^ / ___ _ ^ ___

ир -'13 И В и ъ \ X ,!СН ~0\) ) й МЗлЫХ ТОлшИН СОсЗОВ С! }О С О и ОТ? ^ у К)Т Сильному

пластическому деформированию срезаемого слоя обрабатываемой поверхности и оттеснению в сторону от вершины зерна, большому сопротивлению резания и нагреву зоны шлифования до высоких температур, достигающих даже температуры плавления обозбятывяемого материала,

' ' 1 •/Г I " г

Эневг Ч1Я ЗатП8ЧИВаеМЯЯ на СНЯТРШ С ЛИНИ 1Т К? (п ТТм 1111V С к я с

л " " Г ' " ' ' " V ~

заготовки, во много раз превышает энергию, необходимую для снятия того же ооъема 1 го я точении или и »пезетю вании.

1 ¡епеч меленные осооснностр! оооазовяния с гпужки или шлифовании

Г ± ' " £~ * ~ х Т

создают определенные тпулности лля т^яботы яопязивных зеоен без

Г Г 1 ^ " ' ~ ' * А А "" Г

разрушения, Высокая твердость и теплостойкость абразивных зерен оо^снечивают их раоо!У оез чрезмерного износа, а хрупкость материала зерен

1« /ТТТТУ»? ,'сА* «О 4"? ГЧЗТТ'О Т* V ЮТ/"^йГТтТОТГ«1?Т /»ПГТПТ/'О?? П/>ПЛ АТТГТ?ЛТ ТТАЛТ! ЛТ? ТТОДТк -г

У V ЛГ1Л 1Л\-ПИЛ пиооиллш! ¿IV VI птп yi4.WJiaV.iVlV*!

степени самозатачивания аоразмвного инструмента, т. е= микроскалывание вершин зеоен с образованием новых острых режутцих кромок и выкрашивание затупившихся зерен из связки с одновременным вступлением в оаботу нового ряда зерен* Самозатачивание ~ спенисоинсское явление-

ш,исушее поопеесам аоо<язивнои оооаоотки

Г ^ 5 1 1 А _

ьольшая пластическая ле^оомания и оабо? а тпения гхоис^ллие

I ч 1* 1. ' I" "Г" ? ^ *

шл

и (но ввнию пазогпеваюх слои обрабатываемой поверхности по^

Г " ' I 1 л"' " Г ' ■>

абразивным инструментом до высоких температур. Происходящее при этом размягчение металла облегчает гооттесс снятия стщлкки абразивными

1 " ' " 1 " л. J 1"

ЧсрНЯМИ. V , ; гТ?\ ГО И С ? ОТГОНЫ- НйГПСН Ог уПЯОЯ 1 Ь !В Я С \Т О Г О повел ХНОС ГН\.М о слоя

--г----------- — г-!£- J ----- - 1------7 -----1-----£------------------- -----£---------

Iгриволиг к появлению десЬект но! о слоя в виде ппижогов микоотоет 1 ?ин

АГ-Т-ТТЛ! I I 1Г IV Т70Тт<Т»,Т/=аТ1ТГТ1 тт т> тт

Эффективность процесса шлифования зависит, прежде всего, от основных параметров, характеризующих ход процесса, таких как толщина и длина среза одним абразивным зерном, сила и работа шлифования, контактная температура, износостойкость абразивного инструмента.

2.2. Силы резания при шлифовании

От каждого абразивного зерна при его внедрении в обрабатываемую поверхность действует небольшая сила микрорезания (0,5 - 5Н) [62]. Сумма этих сил от всех абразивных зерен находится в пределах площади конгакта рабочего органа шлифовальной машины с обрабатываемой поверхностью и определяет силу резания. Обычно ее раскладывают на две составляющие. Ру -перпендикулярную обрабатываемой поверхности и Рх- направленную вдоль вектора скорости резания рис. 2.2.

1 2

——-1- ¡ /

1 i f / 1 1 i

^ / / / / / / / /' // / / / / / / /,// Ру

Рис. 2.2. Составляющие силы резания:

1 - рабочий орган виброшлифовальной машины;

2 - обрабатываемая поверхность.

В отличие от точения и фрезерования при шлифовании сила Рх больше силы Ру. Это объясняется малыми толщинами срезов и отрицательными передними углами резания. Обычно при шлифовании незакаленных сталей РХ=1.5РУ, а при шлифовании закаленных сталей принимают Р,=(2-3)РУ причем, чем тверже обрабатываемая поверхность, тем больше значение силы Рх. При затуплении режущих кромок абразивных зерен наблюдается тенденция к увеличению отношения Рх/Ру.

ъс

/л \

23, Математическая модель виброшлифовальной машины с адаптивным управлением вибронривода 23,1 »Анализ взаимодействия шлифовальной машины с обрабатываемой поверхностью

В ручной виброшлифовальной машине рабочий орган может быть жестко соединен с корпусом машины или через шарнир рис. 2,3

Э /

2

ЯЛ- }

V/ I

Рис. 2,3, Варианты соединения рабочего органа с корпусом машины: а) - жесткое соединение; б) - шарнирное соединение; 1 - корпус машины; 2 - рабочий орган; 3 - обрабатываемая поверхность.

Рассмотрим возможные положения виброшлифовальной машины с электромагнитным приводом в процессе плоского шлифования относительно обрабатываемой поверхности. Для случая, когда рабочий орган соединен жестко с корпусом машины, расчетные схемы показаны на рис. 2.4

~ а) б) в)

Рис. 2.4. Анализ различных видов взаимодействия машины с

обрабатывающей поверхностью для случая жесткого соединения рабочего

органа:

г%П

/ /

ГдС На рИС. И рИС, ^.'-гн ЛОК аЗаНЫ ТОЧСЧНЫС КОНТАКТЫ р Я О О Ч С ГО

ОрГаНа С ООрсЮаГЬШаСМОМ ПОВСРХНОСТЪЮ^ а гШ НИ С. ^.^и рБООЧИИ 00« о г» ИМССТ

г^лл» и1 сахх 1 ич;? ач/Ч-и 11 гл.

1 ? ЯИООл.еС 6-51 агОирИЯ! НЬ1 м у С Л О В И С М ДЛЯ ПрОЦСССа плоского шлифования, о. соответственно и получения легшего качества

0\>раиаЛ ЫВЗСМиИ ПОВвиХНОС! И, ЯВЛЯЕТСЯ ОаВНОМсмНЬТИ ППИЖ^М "ПЯООЧСГО

í х " ' х ' ~ - Г - ~ ■ ^ ___

органы машины к обрабатываемой поверхности рис, 2,46,

ТТ ТТЛ" /-*» Г/Ч т ГГГГТ ^ Л ТЧ ТТЛ Ж «■/'»♦Ч ТГ/ЛТ'.'Ч ТГ? •» 1-,т-/" III гп -М Г1ТПЛ «л/Л (Л»*« Т^ Г» тгЛ т-

ЛД'?1>1 и\,>с\/« 11 мИл 1?дппу»"у>С»т\.м у? 11 у\ т II VI о \ V» V." п л

г 1 1 Г 1 ' 1 ± ~ "

ОииаОа! ЫЙЗСМОИ ПОВСиХНОСТИ /ЮЛЖЫО ВЬ^иОЛНЯТЬСЯ ^ СЛОВПС

V—А- „ 1 —А I —И /V —\Л

/1\ I I »

о этом случае ия^очим опгян виопошлихповзлънои мятттины и

^ » 1 ^ т -

гтл ПГ1 т-т г"* я- г/тгутт-Л т г -г /л л Л лт"г ттч « ЛтУ ттлп ч/ « т/\ /■'Ч'тгчг тЛ в 4 ггг * ГЧ т.- л « п V. т » /VI г» я «-чгглтг лт!

111.».:111111 ЛД_1ШС№-1 V »_>Ч.'иШ_»£11 МВЯШОИ идЬолу. г% 1 И 01

угла приложения силы (РП1!) 01 юпатооом вибпошли&овзльной машины

* Ж \ / ) I ' .. ..

5 \ ! ^ с ^ у^ | у л ьти! >ун"?т' I ая сила ноимз^ьно! о лакления может оъгть приложена в люоои точке пябочего органа машины.

Динамические характеристики виброшлифовальной машины в общем

/""» пт /Ч и е А".т,-тгЛ /"V 1 1 т I А гЛ т-т л ггл т~5 т гт/Л ттГ'Чтт ЛтгЛТ-Л» т в т Т Д'ь г4л г\1 ттч» жп ттт ттг тхг т гм, л т-1 1 тлтттттг *

ьлукдь мижпи V.?! 1V д >• IV» щСи VIIVI ^310 я Д ишШсисНдИ ал 1>пгиХ \ и сиз Н ^ г11111,

» V - Р _ /у

тр

тУ = ЛГ- /' - Р

I? - р/

Р { I — / \ -}- р т

"тЛМ --2/ ' 'ГЗ

(2)

глс Р - вес мшпиньи

15 Т^а^ТТУ^-АТТТ ТТЛп ЛАЛТ1«!» ТТГТТАТТТПП ТГЛИТТТДГГ ^ЧТ Г Г.'Т» А Т"5 а« П 'Г АУЧ О >

I. У ~ о^р г гпча^хогг^Л- » [пх\}\лгап уЧ/плИтг \>у »лУ\ О1 ivpa.i4.iuci--

и Г'.ЛУ11!П''»Ш1ГГО ТТТ ТТОГТ Л'ГПГ-. ТТ (ТУА I ГЛТГТ7ТГеТ ♦ЧХГ»/»«*

I V ™ $ ииплуп »шшлал 1 сц>Л71г\Л мал V \jy\J\YIA и V 1\ И ицСиаАииа.

л 1 ^ 1 ~ Л. 1

— ОС П С Н О С НОС лошю \гСКОГ>вНИС

--V - * - Г-----------V' ------^----1--------

Тогта С У^ЧС'ОМ УСЛОВИЯ * » ^ МЗ нбиВО!О УГ»йБН€НйЯ СИСТЕМЫ I»ол^им

1 ' \ / X" ^ Г V } *

/loinvfo систему уоавнений

J ^ х- - ■

11 7 |

2.3,2, Исследование динамических характеристик виброшлифовальной машины

Вибромашины с электромагнитным приводом относятся к электромеханическим системам, в которых механические и электромагнитные процессы взаимосвязаны.

Схема ручной электромеханической виброшлифовальной машины приведена на рис. 2.9

Рис. 2.9. Схема структурная ручной виброшлифовальной машины

"1 А-

JXlIUn, T - I П Y i Ij IV, 4 H',1 ! 5 4íl 1 . J - BlUBUai tlílfl

J ' 1 i > i

1 ^ nfAtrmMm ííírrYT:-^' O : T- -r í • Q

i" J-Jivn 1 иимш ПЙ1 , Z, ~ TllKWlJD,

пружина, 6 - рабочий орган виброшлифовальной машины; 7 - обрабатываемая

поверхность, 8 - датчик обратной связи, 9 - устройство coi пасования, К) усилитель.. 11 - пегулятоо мощности.

ТЗ ¿ /-i'firtTr» <Г тТТГГТП » «rrt-f 11 ínrrr: TTi IT T л/л y fYO/»'f f^T^ib T rif<»'^-T 7«T'I/\YÍ ('»Ч/'П» гд «ттл О О

i avviv!v>iumívi дйНомип v ¡уют yínni w.t jiavtiO CTDVКТуцьОИ vXCMc ПИС, Z.V.

В виду данной особенности, такие системы можно описать уравнениями Лагранжа-Максвелла [38], позволяющими адекватно описать

взаимосвязанные механические и электромагнитные процессы;

^ , /____\

и I игг ! и I иг ,, / - ч

! _____ I -1_____ О- — I — 1 1

I } Т 7 --\г - .....

( Л/ I д! Ле

' \ ~ Г / ~ Г "'Ог

i si ( Л7! ^ ЯгТ7 -L. Тл/ 4i Я \/

: С-г. i С- .i Í \J\j- 5 г г ; vy г /, .

i ^ j dqk дак

; un

Т"- ' f£S ' «гГХТТЛТТУГТаЛ t/O íf ^ЧТ tü^nífT

1 11w 1 ~ KiiriVi F1T.WVívela JriVM5 ViTl j

0;í ~ ООООЩбННЫС силы,

W - 7116p i Tí й ívío í 1 í ИТí Ю * *0 ПОЛЯ5

\/ л, r гтjít лттат."1"глт1| галт/'лг'л гтлттс»

V ~ .^HwOi Yin CJj.Wlv i unnvVMJI V? ИЛЛМ.Л,

Ш

. í / r""» tt /^Tr-r-rt т stt л тл nn i i т w »•"» Ar¡ i тАгг.тгг> ттгч гт пм nuri ттггг

1 "" :?JAtK_l pil^lCWÁclTI i Fl WV^ lillClI 1115Г1С1>1 Ш V П»\ДШ!,

о», — 0u00íí'6HHü.H коопдината.

** - величина зз^я^а

г—t ^ г» г» тл f т,'Атт'-| * '-rta

1 D 1 ~ ГЧЛЛО i V Ub,

Токи — ^ имеют смысл обобщеннЫX СКОПОСТШТ W ~ кинстич

ГЛЛТГЛТ» \ I

"сьл.ии О. У

_rr/4'TO¡TH «rro rrt Т > /Лтг глутагм^тти* Оо гт« »¡ттдттг т

-ц_1?li vnqj»nnuF1 7HvUl во, i iw iИЧdnbi:

, 3 V/ rií -г , .

Q>, =----= > L,., fr = i.....mí

/' i Í \ ( 1 i )

называемые магнитными потоками или потоками индукции (иотокосцеплениями), аналогичны обобщенным импульсам. Ф1 - есть поток BcKTOuñ ин rivKtпди R чсТзеч iifofívTí^ повегтхность h8T3HvTvT0 на г ~ конт^тк

Г- - r-^.J Г- J - 7 -- - J J - J х .

пскт^ическягг лиесипативная (I)vtíkí»ií^ опт?е7теляется выражением

J " ' *' ~ JL J 5 Г" 1 " " Í"

34

где \¥ - магнитная

ТИТОСс ^ЧГу г» Т' -5 I г: г-кл1 тпллтттто.гт тл ^ЛЛЛгтал г

1 поЯ ^Нср! ил, 13 маОич^^

д]¥

г> О \/

ах

о 1_>

(17)

* т ~мзгнитная индукция и зазор©, - магнитный поток через сечение сердечника, V - ооьем оаоочею зазора, 5 - приведенная площадь зазора, В общем случае, кегля объем пабочего зазопа. не есть величина

' * ~ г 1 "I ...

постоянная, величина магнитной энергии, запасенная виброприводом, ошзеделяется по сЬопмуле

/1 V !

Ц/ = 1— + л /? ф-

ГШ

I

где Кс - магнитное сопротивление сердечника и якоря.

и - магнитная проницаемость воздуха.

— \}.Ч7Г\ и / Н ! М

ил/лу« .мал ппшад им№ птоСС» аСшилвди Сшпшл упв1иуОп и

разными характеристиками, то магнитное сопротивление определяем по

формуле

= л..;.

(19)

где - площадь участка магнитной цени, лл- - длина участка магнитной непи-

п .

г^а

оР-

п - относительная магнитная проницаемость вещества. ^л^ГЛВСВ.О 13 Э" СЧЁТНОМ СХ6МС рУННОи ВИОТЮ Ш 31ИШ0В Ш1БН0И 31 аш ИНЬ 5 с

электтзомотнитньхм виброприводом рис, (3, к ииетичес к я я энергия определяете я по шопмуле:

Напряжение на выходе фильтра низкой частоты

A Z

- определить кинематические характеристики рабочего органа виброшлифовальной м ашины;

- изучить влияние различных способов питания электропривода на закон движения рабочего органа;

- свободно задавать все входные характеристики виброшлифовальной машины.

Для учета явления намагничивания, накладывается ограничение на максимальное значение потокосцепления из условия, что магнитная индукция равна 1,0 Тл. Направление сил (Fxp - Рр) при возвратно-поступательном движении рабочего органа учитывается введением функции в цикле интегрирования уравнений. С целью сокращения времени интегрирования уравнений разработан специальный алгоритм (рис. 2.18), позволяющий уменьшить основное машинное время в 1,5-2 раза по сравнению с обычными методами. Наиболее эффективно его применение при малых шагах и етегрирования.

В программе имеется возможность записи всех рассчитанных параметров электромагнита и характеристик перемещения рабочего органа во внешние текстовые файлы формата AnalisCl Pro и Excel для дальнейшего анализа с использованием стандартного ПО.

у /

Р, II

30 28 26 -1 2а

га го 18 1е 14 ■ 12 ю-

ооо

— - — --- — . — —

---- _ 1

_ _

1 1 /---

!

; / ; ! \ -1

0,20 I с

X, м

Л Д_Л гч 4 \ А ; 1

0,0035 ! 1 г -гП ? ^ I \ \ 1 ч А / 1 /г/ 1111 1 ' v / * Л / 111» \ Л / ? ? 1 « Л А \ г > 1 ч 1 1 П\ М \ 1 \ 2 ! * г \ г 1 * \ и т

\ 1 \ ! \ 1 \ 1 \ 1 \ 1 \ \ ! 1 1 \ 1 % 1 11 ! \ I 1 1 и 1 ; и»

0,0326 -1 V и ] и и ^ ! _ - —

С

и, В

1Ь0 100 Л Л~ -— - -Д--- Л ./ч /Л \

\ ' 1 1 1 1 г »

0, ■ \ " Г 33 \ ; ¡2 \ 5. 14 1 ¡¡, ¡6 | </, 1 1 1.-. 1 д 'о « ч53 1 1

V V 1/ \п * * \ /

| V

Рис, 2.20. Моделирование виброшлифовальной машины с адаптивной

системой управления:

а) - зависимость изменения силы, воздействующей на машину, Р!=10Н, Р2=30Н,

б) - зависимость перемещения рабочего органа,

в) - зависимость напряжения на обмотке электромагнита.

Из рисунка 2.20 видно, что при изменении нагрузки на машину адаптивная система управления поддерживает амплитуду перемещения рабочего органа, а на обмотке вибропривода меняется напряжение питания. Увеличение напряжения на электромагните приводит к нарастанию магнитного потока через магнитопровод. что в свою очередь вызывает поджатие якоря к статору и появление ударного режима работы вибропривода (рис. 2.21).

£ 0,5

Г\ ! \

Ъ 0,0-Н-а п лп

Л1

А; А /км

\ I Л й'/ \ !

'■J i

11 пЫ \ I пШ / п

V ~ ' С? V ~ 1 v" V "

Л 11

is.

• г. л ' \! - ■

II1III

• I1 Ч

.'I! 1 I ,11

Л Ji il

а \\

/I л

if rs irтГ? тПг Tf

J о to! Ч ! n 1!' п

I f VI У V

И f

i W i I

kf

*S W 7\ Г Tl. f>

У'оЙн 111)

^' ' г "T f 11 —"j

V v

■ю

rime t, sec

Рис. 2.21. Графики иллюстрирующие работу виброшлифовальной

машины:

а—время подстройки системы адаптивного управления. Из рисунка 2. 21 видно, что время подстройки системы адаптивного управления составляет 0.014 секунды.

В результате моделирования работы виброшлифовальной машины с адаптивной системой управления получена зависимость амплитуды

характеристик, машины в широком диапазоне- изменения электрических и

виороприводом, показаны 1 ¡реимущества предлагаемой системы I ю

сравнению с традиционным виброприводом.

15 ед г» тп. -5 г С"! /тегуПп : I .--утг: ;;; 'И гтечет ат [I? ^ : т I т ттг * т "Г

1 >^£1\'и I апй ручосхл пяииушлБцлл^шшпал МШМНШЙ V адапшвшя

системой управления виброприводом, который позволил улучшить механические характеристики машины

1 [л ТТТ гттаттттт «аотгттт ТОТ1 Т ТТАГЛОПТ ТПОТЛ'Г турл ТТЛТГ Г!1^Л(а»>иТ,Т1ЛЛТ4 0 'ТТДТТ

I хи,!».упьпп»«л/ ич^э у л п 1 а» п{ 1шлазП1 Ьаш 1, 4 1у щ.щ 15иуьКIИI»и.пйпйп

вибтганмочных систем € пе^.ттишеадымй геит»адбтпами (Чгситывая область

X ' ~ " А X А

ИЗ пбйй.^ йЖ} а ,метпов\ необходимо У^т т 11 1ЙВпТВ- О С0\ >ен. ностм констг?\ кттаи.

1 - ~ Г ' ' ^ ^ х -г •

О ]ЧтГНТ6.Н ЪчтНУтЪ&гУЬЪ^ Т^ЯОгтТ Кг ге ИгтеКМ ТТД И СП I к НОИ мзшины с

Г " ' 5 £~ ~ л. х. "ЗГ

аДштшной системой упрЗйЛёнйя- ЭД€КТ{К)М'ЦГшхного поивода определено

тта плт^гчАтгт/ч? Л11Г»тт«тт ¡г »то » лдттптлттттг» гл л тъттскттттттдх <г г! а^ ттаолтгм хт, /г 11\);х%/I I ¡К?klri.il V*!*- Г С: VI121 ГЧ. ^'КГХХТТТТТТХГ ГГЛ ОГ3^11_1Г1П >1 ПЧ^аДС*!^ 1 ПЛ \! .

Применение с1дзн.тйбной системы ух .{рамени я злею 'ром ягн итнь(м нпмволом пясгттииявт огмтаеть ттвжимов оаоттТт хлхпишовз дънои мзшины

X ^ "" Г ' л" --- г х - • Л_ - ■ 7

которая находите» в пределе изменения воздействующей силы 10Н<Р<40Н и

ооесгшчивш^т йзмененйе ямггЛтт г ульт хш)еме1тд0ххи?* 03.оочсро ортанз мшимнът^ в

3 йВ И€ ИМ (ЮТИ От уСИ"Л НЯ П ПМКЛ оДЬИуойМОГО Ои€раТС»рх) М 5 В П *ЗС/ (,С Л 3 а ~ 1 О^о.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кривошеев, Виктор Валентинович, 2002 год

- —-

1

1

гг ■ Ш [Лист 1 пи -- V аокум. Падп-Цшпа

Разраб. 1 /"?* зетьгвийЙиД'ллпт «ЙлЛ/1 Лит. 1Лист \ Листов

Пооб. и и и «.»!>-• «_« <-/ (_£ чаянного тони 111 1

£7/77 ПОСй

И. контр.

Утв.

Утверждаю Директор ООО НТЦ «AMO»

Рукавицын А.Н. « » 2002г.

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы аспиранта КГТУ Кривошеева В.В.

Материалы диссертации «Исследование динамики и выбор метода расчета ручной виброшлифовальной машины» используются в ООО НТЦ «AMO» при выполнении исследований и разработке новых изделий вибрационной техники.

Предложенные разработки использованы для совершенствования серийно выпускаемых изделий и создания новых опытных образцов, испытания которых подтвердили улучшение их эксплуатационных характеристик.

Данные рекомендации одобрены для внедрения в серийное производство.