Исследование влияния конструктивных параметров шпинделя на жесткость в точке резания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.»

Институт машиностроения, материаловедения и транспорта

Кафедра "Технология и системы управления в машиностроении"

ОТЧЕТ

по контрольной работе «Исследование влияния конструктивных параметров шпинделя на жесткость в точке резания»

Студент: Мингин В.Г.

Саратов, 2022

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.»

Институт машиностроения, материаловедения и транспорта

Кафедра «Технология и системы управления в машиностроении»

Задание

на контрольную работу по дисциплине

«Информационное обеспечение проектирования техники

студенту ИММТ группы. б-КТОПипу-41 .

Мингину В.Г. .

Выполнить исследование влияния конструктивных параметров шпинделя и упругих характеристик его элементов на жесткость в точке резания при заданных диапазонах изменения параметров.

Задание 1. Исследовать влияние угловой податливости подшипников шпинделя на жесткость шпинделя в точке резания.

Задание 2. Исследовать влияние размера отверстия шпинделя на его жесткость в точке резания.

Задание 3. Исследовать влияние величины вылета шпинделя на его жесткость в точке резания.

Задание 4. По результатам выполнения заданий 1-3 оценить значимость исследуемых параметров по степени их влияния на жесткость шпинделя в точке резания.

Консультант: Янкин И.Н.

Студент: Мингин В.Г.

Саратов 2022

Содержание

• Вариант задания
• Задание 1. Исследовать влияние угловой податливости подшипников C_п и C_з на жесткость шпинделя в точке резания. Расчет выполнить для пяти значений, равномерно распределив их в заданном диапазоне изменения податливостей. Остальные параметры шпинделя принять равными средним значениям
• Задание 2. Исследовать влияние размера отверстия шпинделя на его жесткость в точке резания. Расчет выполнить для пяти значений, равномерно распределив их в заданном диапазоне изменения диаметров отверстий. Остальные параметры принять равными средним значениям
• Задание 3. Исследовать влияние величины вылета на жесткость шпинделя в точке резания. Расчет выполнить для пяти значений, равномерно распределив их в заданном диапазоне изменения вылета. Остальные параметры шпинделя принять равными средним значениям
• Задание 4. По результатам выполнения заданий 1-3 оценить значимость исследуемых параметров по степени их влияния на жесткость шпинделя в точке резания
• Список литературы

Вариант задания

Таблица 1. Исходные данные

шпиндель жесткость резание податливость

Задание 1. Исследовать влияние угловой податливости подшипников C_п и C_з на жесткость шпинделя в точке резания. Расчет выполнить для пяти значений, равномерно распределив их в заданном диапазоне изменения податливостей. Остальные параметры шпинделя принять равными средним значениям

Решение:

1) Таблица исходных параметров для расчета:

2) Разбиваем диапазон изменения податливостей на пять значений:

3) Для пяти расчетов делаем скриншоты экрана:

4) Заполняем таблицу с результатами расчета:

Строим график зависимости :

Рисунок 1 - Влияние податливости опор шпинделя на его жесткость

Вывод. С ростом значения податливости опор шпинделя наблюдается почти линейное уменьшение жесткости k .

Задание 2. Исследовать влияние размера отверстия шпинделя на его жесткость в точке резания. Расчет выполнить для пяти значений, равномерно распределив их в заданном диапазоне изменения диаметров отверстий. Остальные параметры принять равными средним значениям

Решение:

1) Таблица исходных параметров для расчета:

2) Разбиваем диапазон изменения диаметра отверстия 36 .. 40 мм на пять значений: 34; 35; 36; 37; 38.

3) Для пяти расчетов делаем скриншоты экрана:

4) Заполняем таблицу с результатами расчета:

График зависимости

Вывод. С увеличением диаметра отверстия шпинделя жесткость наблюдается почти линейная ниспадающая.

Рисунок 2 - Влияние размера отверстия шпинделя на его жесткость

Задание 3. Исследовать влияние величины вылета на жесткость шпинделя в точке резания. Расчет выполнить для пяти значений, равномерно распределив их в заданном диапазоне изменения вылета. Остальные параметры шпинделя принять равными средним значениям.

Решение

При выполнении заданий 1-3 мной выполнен расчет влияния трех параметров шпинделя на жесткость в точке резания:

· угловой податливости подшипников;

· диаметра отверстия шпинделя;

· величины вылета шпинделя до точки резания.

Указанные параметры по отношению к шпинделю как к системе являются входными. Выходным параметров является жесткость шпинделя в точке резания. Значимость влияния указанных входных параметров системы на выходной параметр можно оценить по величине коэффициента чувствительности. Для его расчета можно воспользоваться графическим способом (рис. 5).

Рисунок 4 - К определению коэффициента чувствительности: P - жесткость шпинделя в точке резания (выходной параметр); x - входной параметр; A - точка расчета коэффициента чувствительности; X_A - среднее значение входного параметра; P_A - значение жесткости шпинделя в точке резания при среднем значении входного параметра

Коэффициент чувствительности рассчитывается для какой-либо точки входного параметра. Он равен тангенсу угла наклона к полученной кривой f(x) в данной точке с учетом масштабов по осям координат:

(1)

Поскольку входные параметра заданы диапазоном, то расчет коэффициентов чувствительности выполним для средних значений входных параметров. Отношение масштабов будет равно:

Пример для

При выполнении первого задания имеем:

1) диапазон значений входного параметра составляет , а выходного параметра -911,1 .. 671,1.

2) среднее значение входного параметра , значение рассчитанной жесткости при среднем значении входного параметра 763,4;

3) отношение среднего значения выходного параметра (763,4) к значению входного параметра равно: 763,4 / 5*10^-10 = 152,681*10¹⁰.

4) Коэффициент чувствительности по податливости опор:

При выполнении второго задания имеем:

5) диапазон значений входного параметра составляет 34…38, а выходного параметра -994,7 .. 599,4.

6) среднее значение входного параметра 36, значение рассчитанной жесткости при среднем значении входного параметра 763,4;

7) отношение среднего значения выходного параметра (763,4) к значению входного параметра 36 равно: 763,4 / 36 = 21,2.

8) Коэффициент чувствительности по податливости опор:

При выполнении третьего задания имеем:

9) диапазон значений входного параметра составляет 36…44 , а выходного параметра -872,2 .. 616,2.

10) среднее значение входного параметра 40, значение рассчитанной жесткости при среднем значении входного параметра 763,4;

11) отношение среднего значения выходного параметра (763,4) к значению входного параметра 36 равно: 763,4 / 40 = 19,085.

12) Коэффициент чувствительности по податливости опор:

Используя данный пример, выполним расчет коэффициентов чувствительности для остальных двух параметров. Полученные результаты занесем в таблицу:

Таблица 1

Из приведенного расчет следует, что для данного шпинделя входные параметры по величине коэффициента чувствительности к жесткости шпинделя в точке резания распределяются следующим образом:

· K=2.5 для податливости опор шпинделя;

· K=0,21 для диаметра отверстия;

· K=0,59 для величины вылета шпинделя.

Вывод: Наибольшей чувствительностью по отношению к жесткости шпинделя в точке резания обладает крутильная (защемляющая) податливость опор.

Список литературы

1. Попов В.И., Локтев В.И. Динамика станков. Техника. - 1975. - 136 с.

2. Равва Ж.С. Физическая модель шпинделя на магнитожидкостных опорах / Ж.С. Равва, А.С. Крит // Динамика, диагностика и надежность станочных систем. - Куйбышев. - 1989. - С. 59-64.

3. Пуш А.В. Автоматизированная оценка показателей точности детали по параметрам траектории шпинделя / А.В. Пуш, В.В. Юркевич., Е.Ю. Фадеев // Информационные средства и технологии: Тез. докл. Международн. Конф., т.2. - Москва. - 1996. - С. 164-171.

Размещено на Allbest.ru