Дослідження крутильних систем приводів обертання заготовки при врізному шліфуванні на верстатах моделей 3М151 і 3М152

Abstract

У статті представлені дослідження статичних і динамічних характеристик крутильних систем приводів обертання заготовок верстатів 3М151 і 3М152 Харківського машинобудівного заводу. Ці приводи відрізняються лише клинопасовій передачами обертання осі ротора електродвигуна (ЕД) до шпинделя передньої бабки верстата. На верстаті 3М151 ця передача двоступенева із загальним передавальним відношенням 4,4, а в верстаті 3М152 - одноступенева з передавальним відношенням 2,5. Дослідження виконано на основі опису приводів системою диференціальних рівнянь (ДУ) рівноваги дискретних систем в просторі станів і за допомогою структурних схем приводів у вигляді передавальних функцій елементів приводу і зв'язків між ними. У ДУ враховується розсіювання енергії крутильних коливань в електромагнітному зв'язку ротора зі статором двигуна постійного струму з незалежним збудженням. Дослідження моделей приводів в просторі станів дозволило отримати значення власних частот коливань і амплітудно-частотні характеристики (АЧХ) при впливі на привід моментом різання (шліфування) з вихідною координатою - кутовій швидкістю заготовки. Аналіз коренів характеристичних рівнянь досліджених приводів показав їх стійкість, але низьку швидкодію (тривале загасання) з дуже малою амплітудою коливань, які не можуть погіршити геометричну якість поверхні, що шліфується. Порівнянні приводи принципово не відрізняються за своїми динамічними характеристиками. Однак вони значно відрізняються за своїми статичним характеристикам. Встановлено, що в приводі заготовки з двоступеневою пасовою передачею з двигуном 2ПД100МУХЛ4 неможливо отримати окружну швидкість обертання заготовки малого діаметра (30 ÷ 40) мм вище швидкості в 50 м/хв, що необхідно для зменшення граничної температури нагріву поверхні, що шліфується при врізному шліфуванні. Для приводу з одноступеневою пасовою передачею це обмеження відсутнє. Крім цього, енергія, що витрачається на реалізацію режимів врізного шліфування, при одноступеневій пасовій передачі приблизно в 1,5 рази менше її значення в приводі з двоступеневою пасовою передачею. Тому зміна приводу заготовки у верстаті 3М152 в порівнянні з верстатом 3М151является доцільним.

In article presented investigation of static and dynamic characteristics torsion systems of blanks rotation in the machine-tools produced by Kharkov machine-tool plant. These blanks rotation systems differ in v-belt transmissions from rotor of electric motor to spindle of headstock. In the machine-tool 3A151 this v-belt transmission is two-steps with total transmission relation 4.4 , but in the machine-tool 3M152 is one step with transmission relation 2.5. This investigation was realized on the base of system differential equations (DE) balance discrete systems by state space equations and with the help of structure rotation systems in the view transfer functions elements of drivers and the ties between thems. In (DE) are take account damping energy of rotation vibrations in electromagnetic ties rotor with stator direct-current motor. From drivers models in state space was received its gain-frequency characteristics in input action on the drivers cutting moment with autput action by angular velocity of blank. The analysis of roots characteristic equations of transfer functions showed its stability but long damping with very little amplitude of vibrations, which cannot make worse of geometrical quality grinding surface. The drivers which compare are not different by their dynamic characteristics. But they very different by their statistic characteristics. It was established that in driver with two-step belt transmission with motor 2PD100MYXL4 impossibly get rotary velocity of blanks little diameters (30-40)mm over 50m/min which demands for reduce of maximum temperatures heating of surface in infeed grinding. For driver with one step belt transmission this limitation not take place. It was established that energy of grinding in driver with two-step belt transmission in 1.5 times more of it in driver with two-step belt transmission. Such as changing driver in machine-tool 3M152 with comparison machine-tool 3M151 was purposely.