Оптимізація параметрів демпфування та автоколивань багаточастотної коливальної системи
Автор: Стадник Богдан Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології машинобудування
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Стадник Б.А., Новіцький Ю.Я. Оптимізація параметрів демпфування та автоколивань багаточастотної коливальної системи. Магістерська кваліфікаційна робота.– Національний університет «Львівська політехніка»,Львів,2020 р. Розширена анотація Об?єкт дослідження – метод демпфування енергії автоколивань за допомогою спеціального інструменту. Мета роботи: Мета досліджень полягає у визначенні оптимальних параметрів демпфування конструктивних елементів системи ВПІД для зменшення амплітуди їх автоколивань. Проаналізовано причини виникання автоколивань в процесі оброблення деталі різанням. Оцінено вплив амплітуди та частоти коливань на якість поверхні деталі, стійкість інструмента та ресурс верстата. Відмічено оптимальні значення параметрів коливань для ефективного проведення технологічного процесу оброблення поверхні деталі із важкооброблюваних матеріалів. Збільшення віброгасіння можна домогтися шляхом застосування методу конструктивного демпфування, заснованого на використанні матеріалів, що мають високий рівень розсіювання коливальної енергії. Застосування спеціального інструменту з підвищеними дисипативними властивостями також дозволяє знизити рівень вібрацій в технологічній системі верстата. Метод конструктивного демпфування стосовно різців найбільш просто реалізується при переході від цільної до багатошарової державки, мають чергуватись в’язкопружні і пружні шари. Поряд з конструктивним демпфуванням використовуються інструменти, виготовлені з матеріалу з високим ступенем диссипації. Такими матеріалами можуть бути як дорогі нержавіючі, жароміцні, жаростійкі сталі, що відносяться до аустенітного класу, так і нетрадиційні дешеві матеріали, такі як бетон, бетонополімер і т.д. Однак при всіх своїх перевагах спеціальний інструмент мало поширений, значно коштовний, і не завжди дозволяє знизити коливання до прийнятного рівня, так як поглинає лише частину енергії коливань. Для дослідження автоколивань в системі верстат–приспосіблення– інструмент – деталь розроблено систему диференціальних рівнянь читиримасової коливальної схеми, що відповідає схемі класичного токарного верстата, маса станини якого є значно більшою за масу окремих його вузлів, тому їх коливання розглядаються відносно умовно нерухомої станини. Чотиримасова коливальна схема характерна своєю універсальністю, оскільки якщо замінити масу шпинделя на масу стола, а масу супорта на масу шпинделя то це вже буде схема фрезерного верстата, аналогічно можна описати і коливальну схему оброблюваного центра. В процесі теоретичних досліджень встановлено, що використання державок різців із сплавів підвищеного демпфування призводить до зменшення високочастотної складової амплітуди автоколивань системи ВПІД. Однак при деяких не оптимальних параметрах системи це може призводити до виникнення низькочастотних автоколивань із значно вищими амплітудами, значення яких є далекими від оптимальних а часто і неможливими для якісного оброблення важкооброблюваних сплавів. Для зменшення амплітуди автоколивань при високому демпфуванні різця слід також вводити демпфування деталі. У технологічній частині диплому встановлюється попереднє опрацювання проектних рішень, а саме аналіз службового призначення виробу і відпрацювання конструкції виробу на технологічність та розробку технологічного процесу виготовлення виробу, його техніко-економічний аналіз, і вибір основного устаткування, що є одним з важливих факторів забезпечення високого рівня технологічної підготовки виробництва нового виробу. В конструкторському розділі було спроектовано та розраховано два пристрої (пристрій для точіння площин деталі, свердління та розточування отворів на токарно-гвинторізному верстаті, також контрольноний пристрій для вимірювання співвісності отворів деталі). У Економічній частині доведено економічну доцільність розроблення нового техпроцесу. Пояснювальна записка містить основні розрахунки, 20 таблиць для наведення результатів однотипних розрахунків, наочності та зручності порівняння показників, а також графічні ілюстрації для пояснення тексту РПЗ, складається з 118 сторінок. До записки додаються додатки, які містять маршрутну і операційну карти, карти ескізів. Ключові слова: верстат; інструмент; деталь, автоколивання, процес різання, якість оброблення; ефективність демпфування, пристрій, виріб, технологічний процес. Перелік використаних літературних джерел: 1. Горбачевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для вузов. 5-е издание, стереотипное. Перепечатка с четвертого издания 1983 г. М.: ООО ИД «Альянс», 2007. 256с. 2. Справочник по технологии резания материалов. В 2-х кн. Кн.1./Ред. нем. изд.: Г. Шпур, Т. Штеферле ; Пер. с нем. В.Ф. Колотенкова и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Машиностроение, 1985.616с. 3. Режими резания металов. Справочник. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М., «Машиностроение», 1972. 4.Справочник по технологии резания материалов. В 2-х кн. Кн.2./Ред. нем. изд.: Г. Шпур, Т. Штеферле ; Пер. с нем. В.Ф. Колотенкова и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Машиностроение, 1985.?688с. 5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1986. 656 с. 6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1986. 496 с. 7. Юрчишин І.І. та ін. Технологія машинобудування: Посібник-довідник для виконання кваліфікаційних робіт: Навч. посібник / І.І. Юрчишин, та ін. / За ред. І.І. Юрчишина. Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка»,2009. 528с. 8. Кудинов В.А. Динамика станков. -М.: Машиностроение. 1967. 358с. 9. Кудинов В.А. Динамическая характеристика резания // Станки и инструмент. -1963. No10. 10. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. -М.: Машиностроение. 1975.343с. 11. Дроздов Н.А. К вопросу о вибрации станка при токарной обработке.//Станки и инструмент, 1937, No22. 12. Кудинов В.А. Автоколебания на низких и высоких частотах (устойчивость движений) при резании. //Станки и инструмент. 1997. No2. 13. Альбрехт П. Автоколебания при резании металлов // Конструирование и технология машиностроения. -М.: Мир. -1962. -No3. -с. 11 -25. 14. Амосов И.С. Осциллографические исследования автоколебаний при резании металлов. Сборник «Точность механической обработки и пути ее повышения»,-М., Машгиз, 1951. 15.Воронов АЛ. Высокочастотные вибрации резца при точении. М., Обороигиз, 1956. .