Требование к качеству и надежностью роторных систем выдвигает проблему обеспечения их качества, в первую очередь определяющих характеристики механизма и точности работы. Необходимость обеспечения высокой точности вращения ставит задачу прогнозирования поведения ротора, который воспринимает внешнюю нагрузку.
Точность работы роторной системы определяется относительными смещениями исполнительного органа, которые обуславливают нарушения заданных размеров, формы и относительного положения механизмов.
В основу методического подхода к установленным параметрам роторной системы положена оценка характеристик траекторий выбранных фиксированных опорных точек ротора, а также векторное описание его баз. При вращательном движении ротора траектории опорных точек представляют совокупность периодических кривых, разложение которых в ряд Фурье позволяет выделить параметры, определяющие размер, форму, волнистость, и шероховатость поверхностей. Именно для шпиндельных узлов (ШУ) наиболее целесообразен гармонический анализ траекторий, особенно при закреплении в нем заготовок. Заметим, что основой гармонического анализа является интегральное преобразование Фурье и ряды Фурье Получаемые в результате преобразования коэффициенты Фурье поддаются достаточно простой физической интерпретации.
Экспериментальные определение траектории подвижного равновесия оси шпинделя выполнено на стенде, описанном в [2]. Для экспериментального определения кривой подвижного равновесия шпинделя был разработан алгоритм очистки сигнала вибрации. Сигнал после очистки подвергается дальнейшей обработки и производится реконструкция аттрактора. Траектория движения оси шпинделя вычислялась в целом по виду фазовых портретов колебаний ротора в вертикальном и горизонтальном направлении.
Экспериментально установлено, что в газостатическом подшипнике траектория вращение ротора происходит по эллипсу. Линия, очерчивающая траекторию, - плавная и практически не имеет размытости. Это означает, что ось ротора движется по постоянной траектории, занимая стабильное положение в подшипниках.
Улучшение характеристик и устойчивости работы роторной системы достигается введением в конструкцию классического газостатического подшипника электромагнита, т.е. на основе газомагнитного подшипника [1, 3, 4, 7-9]. В момент запуска электромагнита внешней нагрузке противодействует магнитная сила, и ось ротора возвращается в свое первоначальное положение, в результате чего происходит снижение вибрации до 10 раз [5, 6].
Список литературы
-
Космынин А.В. Влияние размера магнитопровода на характеристики шпиндельного узла с газомагнитной опорой / А.В. Космынин, В.С. Щетинин, А.С. Хвостиков, А.В. Смирнов, С.С. Блинков // Фундаментальные исследования. - 2011. - № 12-1. - С. 129-132.
-
Космынин А.В. Стенд для исследования выходных характеристик шпиндельного узла на газомагнитных опорах / А.В. Космынин, В.С. Щетинин, Н.А. Иванова, А.С. Хвостиков, С.С. Блинков // СТИН. - 2010. - №5.- С. 8-10.
-
Космынин А.В., Щетинин В.С., Виноградов С.В. Комбинированная опора шпиндельного узла // Фундаментальные исследования. - 2007. - №12-1 -C. 83-84.
-
Космынин А.В., Щетинин В.С. Влияние магнитной силы в газомагнитных подшипниках на эксплуатационные показатели высокоскоростных шпиндельных узлов металлообрабатывающего оборудования // Вестник машиностроения. - 2010. - №5.- С. 24-25.
-
Космынин А.В., Щетинин В.С., Иванова Н.А. Применение магнитной силы в газостатических опорах высокоскоростных шпиндельных узлов // Вестник машиностроения. - 2009. - №5. - С. 19-21.
-
Космынин А.В., Щетинин В.С., Иванова Н.А. Шпиндельные узлы на газомагнитных опорах // Фундаментальные исследования. - 2008. - №10. - С. 76.
-
Космынин А.В., Щетинин В.С. Расчет несущей способности газомагнитных опор высокоскоростных шпиндельных узлов // СТИН. - 2010. - №9. - С. 6-8.
-
Космынин А.В., Щетинин В.С. Эксплуатационные показатели высокоскоростных шпиндельных узлов металлообрабатывающего оборудования с газомагнитными опорами // Успехи современного естествознания. - 2009. - №11. - С. 69-70.
- Щетинин В.С., Космынин А.В. Математическая модель расчета несущей способности высокоскоростного шпиндельного узла на газомагнитной опоре // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2010. - № 8. - С. 31-35.