Исследовательские испытания шумовых характеристик станков

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет»

Факультет «Машиностроения и транспорта»

Кафедра «Компьютерное проектирование технологического оборудования»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Дисциплина «Надежность и диагностика технологических систем»

Тема «Исследовательские испытания шумовых характеристик станков»

Выполнил: ст. группы 13ЗМС31 Р.В. Сойкин

Проверил: к.т.н., доцент А.В Липов

Пенза 2015

Содержание

1. Введение

2. Исследовательские испытания на шум

3. Проверка шумовых характеристик станка под нагрузкой

4. Список литературы

1. Введение

Основной целью испытаний машин является оценка показателей технического уровня и качества станков, и на основе этой информации разработка мероприятий, которые позволяют достигнуть работоспособности станка в соответствии с показателями его технических условий. При оценке качества станка основные испытания связаны с оценкой его точности и производительности ГОСТ 8-82 Станки металлорежущие. Общие требования к испытаниям на точность определяют основные положения по испытанию на точность, которые рассматривают три группы показателей:

- показатели, характеризующие геометрическую точность станков;

- показатели, характеризующие точность обработки образцов - изделий;

- дополнительные показатели.

К показателям, характеризующим геометрическую точность станка, относится помимо других точность траекторий перемещений рабочих органов станка, несущих заготовку и инструмент.

В восьмидесятые годы экспериментальный научно - исследовательский институт металлообрабатывающих станков (ЭНИМС) разработал методические рекомендации по испытанию металлорежущих станков, которые были предназначены для проведения следующих видов испытаний: предварительных испытаний опытных образцов; квалификационных испытаний (установочной серии или первой промышленной партии станков); приемо - сдаточных испытаний серийно выпускаемых станков; периодических испытаний серийно выпускаемых станков.

Методикой предусматриваются испытания трех видов;

- испытания станка в статическом состоянии;

- испытания станка при работе на холостом ходу;

- испытания станка в работе (при резании).

2. Исследовательские испытания станков на шум

При повышении рабочих скоростей современных металлорежущих станков предъявляются более высокие требования к качеству их изготовления. Одним из критериев качества изготовления и сборки станка является шум, возникающий при его работе. Анализ частотных спектров шумов станков позволяют выявить наиболее интенсивные источники возникновения шума. В первую очередь это вынужденные колебания, вызванными погрешностями изготовления. Некоторые частотные составляющие вызываются так же автоколебательными процессами и свободными колебаниями с частотой собственных колебаний отдельных деталей станков. интенсивными источниками шума являются также гидросистемы и электродвигатели станков, причем у последних наиболее неприятно высокочастотная составляющая магнитного шума, излучаемого поверхностью статера.

Повышенный уровень шума вредно действует на людей работающих в близи станка. Для обеспечения нормальных условий работы уровни шума в производственных помещений регламентируется. В зависимости от частотной характеристики шума устанавливаются допустимые общие уровни шума в производственных помещениях в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1

Шум каждого отдельного станка должен быть значительнее ниже этой нормы и ограничивается предельными максимальными уровнями частотных составляющих спектра.

Выбор значений уровней в основном определяется мощностью привода главного движения станка. Частотный спектр шума не должен заходить за границы в соответствующей предельной линии. При мощности привода в кВт:

Рисунок 1

Для измерения шума обычно применяют объективные шумоеры типов Ш-3, Ш-52, Ш-60 (СССР), а так же приборы фирм Dawe (англия) и Брюль и Къяр (Дания). Объективный шумомер состоит из микрофона, лампового усилителя с выпрямителем и стрелочного прибора - указателя, проградуированного в децибелах. Человеческое ухо наиболее чувствительно к звукам средних частот (примерно от 700 до 5000 ги). Соответственно и характеристики подбираются подобными кривым чувствительности слуха - так называемым «кривым равным громкости» (Рисунок 1). При этом одинаковые по силе, но разные по частоте звуки будут усиливаться по разному и вызывать разные отклонения стрелки прибора.

Рисунок 2

В ЭНИМСе под руководством В.А. Васильева разработана методика испытания станков на шум. Измерение общего уровня шума является обязательным при испытаниях опытных образцов новых моделей станков и выборочно для серийных станков.

Для получения правильных результатов измерение шума следует обратить внимание на два обстоятельства:

1. Шумовые помехи от посторонних источников шума должны быть слабее минимального суммарного уровня шума примерно на 10-12дб, в противном случае в результаты измерений необходимо внести поправку.

2. В помещении должны отсутствовать стоячие волны в противном случае следует избегать установки микрофона в «мертвых точках» - точках с резким снижением уровня шума.

Станок устанавливают на упругих виброизолирующих опорах, препятствующих передачи вибрации станка фундаменту. Микрофон объективного шумомера помещают на рабочем месте на расстоянии примерно 0,5 м от станка, а иногда в нескольких точек, расположенных равномерно вокруг станка. Уровни шума измеряют при работе станка на холостом ходу при последовательном включении всех чисел оборотов шпинделя. Результаты измерения шума заносят в протокол, по ним строят кривые зависимости уровня шума от числа оборотов в мин шпинделя. В случае наличие в станке узлов или агрегатов являющихся самостоятельными источниками интенсивного шума проводятся дополнительные измерения шума в близи этих источников.

Для выяснения причин повышенного шума во время работы станка и возможных способов его обладания во время испытания опытных образцов станка при значениях чисел оборотов шпинделя на которых уровень шума был максимальным, производит частотный анализ этого шума. Для этого применяется различные анализаторы звуковых частот, подключаемые к шумомеру. Например, анализаторы с полосовыми фильтрами в основе своей имеют набор электрических фильтров, каждый из которых пропускают колебания только в узких полосе частот, а остальные задерживают. Настраивая такой анализатор на различные частоты, от низких до высоких, при помощи выходного прибора определяют уровни шума в отдельных частотных полосах, выделенных из общего спектра измеряемого шума.

Условием точности анализа является применение фильтров с узкой полосой пропускания частот (ширина полосы 1 октаву и отношение средних частот соседних полос 1:2, или ширина полосы в 1/3 октавы и отношения 1:1,26).

Рисунок 3

По результатам измерений строит графики спектра шума (частотный спектр шума).

Что бы уменьшить затраты времени на выполнение частотного анализа шума до 1-2 мин при лабораторных испытаниях в последнее время стали применять панорамные анализаторы гармоник, автоматически дающие развертку спектра шума на экране катодного осциллографа. Недостатком таких анализаторов является их относительная громоздкость.

Для более детального изучения причины шума рекомендуется последовательно определить уровни шума отдельных звеньев кинематических цепей или узлов исследуемого станка и составить баланс уровней шума станка. По результатам баланса уровней шума, а также сопоставляя расчетное значение частот вынужденных и свободных колебаний с результатами частотного анализа, можно выявить причины шума станка на данной ступени чисел оборотов и наметить пути их устранений. Одновременно определяются средние значение уровней шума отдельных элементов станка, которые принимаются в качестве нормативных.

При отсутствии необходимой звукоаналитической аппаратуры ЭНИМС рекомендует записывать шум на магнитную пленку, которую обрабатывают на предприятии, снабженным всей необходимой звукоаналитической аппаратурой.

станок качество шум точность

3. Проверка шумовых характеристик на холостом ходу

Шумовые характеристики серийных станков при работе на холостом ходу определяют для среднегеометрических частот октавных полос от с 31,5 до 8000 Гц в соответствии с ГОСТ 12.2.107-85. В ходе проверки определяется октавный уровень звуковой мощности в каждой полосе частот. Измерение шума проводят шумомерами в точках, указанных в технической документации. Перед проведением проверки в каждой из этих точек измеряют уровень шума помех L_1i при неработающем станке, а затем уровень шума L_2i при его работе на наибольших скоростях всех приводов.

Если разность ?L_i=L_2i- L_1i менее 3 дБ, то результаты измерений в этой точке в данной полосе частот не оцениваются. Если ?L_i ? 3, то для учета помех извлечены уровни шума L_2i вычитают поправку ?, значение которой переведены в таблице 2.

Таблица 2

Откорректированные значения уровня шума в каждой точке определяется как:

L_i= L_2i-?

По значениям L_i в n точках измерения определяют средний уровень звукового давления L_m во всех полосах частот. Если значения L_i отличаются друг от друга более чем на 5 дБ, то средний уровень звукового давления определяется по следующей зависимости:

L_m=10lg()-K

где К- постоянная для каждого помещения, учитывающая его конфигурацию, коэффициент отражения звуковых волн от внутренних поверхностей и.т.д.

Если значения L_i отличаются друг от друга менее чем на 5 дБ, то средний уровень звукового давления определяется по формуле:

L_m=-K.

Октавные уровни звуковой мощности L_p вычисляют по формуле:

L_p=L_m+10lgS/S_o

где S- площадь измерительной поверхности (поверхностью с большой площадью: стенки коробок передач, станины, кожухи и т.д., около которых измеряется уровни шума), м; S_o=1 м.

Полученные значения L_p сравнивают с допустимыми значениями в каждой октавной полосе, которые приводятся в технической документации на станок. Если полученные значения октавного уровня звуковой мощности превышают допустимые, то проводится проверка на определение источников шума, в результате чего разрабатываются мероприятия по его снижению.

Испытания станка при работе на холостом ходу являются необходимыми и направлены на выявление работоспособности отдельных узлов станка, как например электрооборудования или влияние таких воздействий, как тепло и вибрации. Указанные факторы оказывают влияние на точность обработки деталей, но тем не менее, они не могут гарантировать того, что изготовленная деталь будет соответствовать требованиям рабочего чертежа.

Проверка шумовых характеристик станка под нагрузкой.

Проверку осуществляют для серийно выпускаемых станков в соответствии с ГОСТ 12.1.028. испытание шумовых характеристик станков проводят в том случае, когда при их испытаниях полученные значения октавного уровня звуковой мощности превышают допустимые. При этих испытаниях определяют источник шума в узлах и механизмов станков в той октавной полосе (полосах) частот, в которой полученные значения уровня звуковой мощности превышают допустимые. Определение источников шума проводят методом последовательного включения или выключения источников шума или методом сравнения спектров.

При первом методе последовательно включают или выключают каждый узел или механизм станка и замеряют уровень шума в тех точка, в которых проводились измерения при типовых испытаниях. При этом средний уровень звукового давления L_m определяется по формуле

L_m=10lg[10^0.1L1m10^1.1L2m],

L_1m и L_2m - средние уровни звукового давления, создаваемого всем станком и станком без исследуемого узла.

После определения октавных уровней звуковой мощности L_p сравнивают их между собой и определяют наиболее «шумные» узлы, после чего приступают к разработке мероприятий по снижению шума.

Метод сравнения спектров используются для определения источников шума у исследуемого узла и регистрации либо спектр шума, либо спектра виброскорости. При этом спектр шума регистрируется при помощи микрофона, подносимого к узлу на расстоянии 30…50 мм от его поверхности, а спектр виброскорости - акселерометром, жестко закрепленным на узле.

По результатам исследований выделяют поверхности узлов, у которых спектральные максимумы расположены в пределах тех октавных диапазонах, где шум станка выходила за допустимые нормы. Затем сравнение частот, на которых наблюдались спектральные максимумы в выделенных точках, с возбуждающими частотами узла и собственными частотами его деталями, определяют возможный источник шума. При этом учитывают, что в качестве основных возбуждающих шум частот являются частоты вращения вектора неуравновешенности (f=n/60) и частоты вхождения зубьев зубчатых колес в зацеплении (f=(nz)/60, где n-частота вращения колеса; z- число его зубьев). Собственные частоты колебаний деталей исследуемых узлов определяют ударным воздействиям.

На основе определения источников шума переходит к разработки мероприятий по их снижению, которые заключаются в уменьшении интенсивности возбуждающих частот и изменении собственных частот деталей, его вызывающих.

Список литературы

1. Юркевич В.В., Схиртладзе А. Г., Борискин В.П

Испытания, контроль и диагностика металлообрабатывающих станков. Монография. Старый Оскол, 2006. 552 с.

2. В.Д. Ефремов, В.А. Горохов А.Г Схиртладзе, И.А Коротков Металлорежущие станки. Старый оскол «ТНТ», 2009. 695 с.

3. Металлорежущие станки под ред. д.т.н проф. В.Э Пуша М, Машиностроение, 1986. 575 с.

4. Н.С. Ачеркан и др. Металлорежущие станки М, машиностроение, 1965. 628 с.

Размещено на Allbest.ru