Введение к работе
Актуальность работы. Задача повышения точности роторных систем и снижения их вибраций всегда была актуальной, особенно для турбогенераторов, гироскопов, шпиндельных узлов прецизионных станков. Для контроля качества их изготовления необходимо обеспечить высокую культуру операций приемо-сдаточных испытаний на базе методов вибродиагностики.
Методы виброакустического контроля машин стали играть существенную роль в промышленности и науке. Это можно объяснить рядом причин. Например, большая информативность вибрационного сигнала; возможность автоматизации процесса обработки сигнала и принятия решения о состоянии механизма; появление цифровой аппаратуры с высокой разрешающей способностью; развитие теории идентификации и распознавания; развитие экспериментальных методов анализа колебаний.
Поскольку повышаются требования к точности, жесткости, виброактивности прецизионных роторных систем, то необходимо исследовать роль различных факторов, влияющих на эти параметры. В результате исследований, проведенных в диссертационной работе, выявлено, что на эти параметры большое влияние оказывают нагруэочно-скоростные режимы, качество изготовления и сборки роторной системы (наличие дисбаланса, перекос колец подшипника). Сказанным определяется актуальность выполненной работы по обеспечению требуемого контроля качества высокоточных роторных систем.
Цель работы и задачи исследования. Целью работы является разработка методологии управления динамическими характеристиками высокоточного ротора на основе виброакустических методов диагностирования.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
-
Разработка динамической модели высокоточного ротора, построенной на базе модифицированного метода начальных параметров. ,
-
Выявление влияния нагрузочно-скоростных режимов, погрешностей изготовления и монтажа роторной системы на ее динамические характеристики.
-
Разработка рекомендаций по усовершенствованию приема-
сдаточных испытаний шпиндельного узла токарных станков методами вибродиагностики.
Методы исследования. Решение поставленных задач базировалось на теории колебаний упругих систем, акустической динамики машин и механизмов, спектрально-временных преобразований сигналов.
Решение задач динамического моделирования проведено численным методом начальных параметров в матричной форме с использованием ПЭВМ. Разработан план проведения экспериментальных исследований. Измерения и обработка вибрационных характеристик выполнены с применением узкополосного анализатора модели 2034 фирмы "Брюль и Кьер".
Научная новизна. Основные научные результаты работы сводятся к следующему :
-
Разработана динамическая модель роторной системы, позволяющая учесть наличие дисбаланса и изменение жесткости опор, вызванное дефектами изготовления и сборки.
-
Модифицирован метод начальных параметров путем введения итерационного процесса уточнения значений параметров на границах участков роторной системы, что позволило повысить точность расчетов динамических характеристик. о
-
Установлены закономерности влияния дефектов изготовления и сборки, нагрузочно-скоростных режимов на вибрационные характеристики высокоточных роторов.
-
Получена формула для коррекции частоты собственных колебаний при изменении жесткости опор, что дает возможность дальнейшего развития методов контроля прецизионных роторов на основе спектрального анализа вибрационных сигналов.
-
Получены экспериментальные зависимости влияния радиальной и осевой нагрузок, дисбаланса, перекоса колец подшипника на спектр вибрационного сигнала роторной системы, подтверждающие, теоретические предположения.
-
Для высокоточных роторных систем разработана методика нахождения наиболее информативных частот спектра, на которых целесообразно проводить анализ спектральных характеристик, разработаны рекомендации по усовершенствование приемо-сдаточных испытаний шпиндельного узла токарных станков.
Практическая ценность. Разработанная динамическая модель jXxtopitott системы дает возможность не только оценивать влияние
жесткости опор и дисбаланса ротора на динамические характеристики системы, но и обеспечивать рациональные величины точностных параметров изготовления и сборки, а также нагрузочно-скоростных режимов при приемо-сдаточных испытаниях роторных систем. .
Получена формула для расчёта изменения частот собственных колебаний ротора в зависимости от изменения жесткости опор в процессе работы системы. Получены эмпирические зависимости изменения угла контакта между шариками и кольцом подшипника от радиальной нагрузки при разных осевых усилиях и углах перекоса колец подшипника.
Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены на станкозаводе Государственного завода "ИЖМЛШ" г. Ижевска и используются при проведении приемо-сдаточных испытаний шпиндельного узла токарных станков.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Республиканской научно-практической конференции "Молодые ученые - науке и народному хозяйству" Сг.Ижевск. 1989 г.). И Всчялшой акустической конференции Сг.Москва. 1991 г. 3. Международном семинаре по динамическому и прочностному анализу систем приводов (г. БрНо. 1993 г.). конференциях профессорско-преподавательского состава ИМИ "Ученые 'Ижевского механического института - производству" Сг.Ижевск. 1990-1994 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Объем работы 75 страниц машинописного текста, 33 иллюстрации, 6 таблиц. Приложения содержат таблицы и спектрограммы экспериментальных данных, акт. отражающий внедрение в промыи-ленное производство на станкозаводе Государственного завода "ИКМАПГ результатов диссертационной работы, программы расчетов по методу начальных параметров..