Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Блог


Експериментальне дослідження термодинамічного стану токарного верстата з ЧПК мод.16Б16Т1

У даній статті представлені результати експериментальних досліджень термодинамічного стану токарного верстата з ЧПК мод.16Б16Т1. Метою даного дослідження було встановлення термодинамічного стану верстата на різних режимах роботи холостого ходу  верстата.  Експеримент  виконувався  для  трьох  частот  обертання  вузла  шпинделя: 200хв-1, 800хв-1 і 2000хв-1. Значення температури і переміщень по осях X і Y фіксувалися як при нагріві, так і охолодженні верстата. Зафіксовано два ефекти “температурний сплеск” - після зупинки ШВ і “температурний провал” – при повторному його включенні.

Необхідність створення конкурентноздатних верстатів викликає потреба в забезпеченні їх теплостійкості, що є обов'язковою умовою для досягнення необхідної точності і надійності устаткування, що випускається.

Для теплових випробувань слід виділити наступні специфічні особливості:

Ці особливості визначають цінність в літературі експериментальної інформації про теплові випробування, що проводяться. Особливо значущою ця інформація стає в економічних умовах, що склалися.

Основними завданнями проведеного експерименту були: встановлення теплового і деформаційного стану верстата при його нагріві на різних частотах обертання верстата; оцінка модальності температурного поля верстата; встановлення зміни теплового і деформаційного стану верстата при зупинці і повторному включенні ШВ.

Експеримент проводився при наступній схемі роботи верстата:

Вимірювання температур проводилося за допомогою багатоканального пристрою, виконаного по схемі одноканального цифрового термометра з точністю вимірювання ±0,2° C.

Прилад оснащений одинадцятьма термодатчиками, у якості яких використовувалися кремнієві діоди.

Вимірювання температур виконувалися в два етапи. На першому етапі  аналізувався характер розподілу температур на кришках підшипників в передній і задній опорах. На другому етапі аналізувався характер розподілу температур в крапках, що належать різним конструктивним елементам верстата.

Температура технічного середовища мала істотний діапазон. Цей діапазон складав не менше 5% від початкової температури. Результати експериментальних досліджень першого етапу для двох частот обертання ШВ n=200 і n=800 хв-1 приведені на малюнках 1 і 2. Малюнки включають по чотири кривих, що ілюструють температурне полягання в чотирьох точках верстата. Термодатчики 1 і 2 встановлювалися на підшипниковій кришці задньої опори ШВ, а датчики 3 і 4 - на передній кришці. Термодатчики 1 і 3 розташовувалися у верхніх точках кришок, а 2 і 4 – в нижніх. Решта термодатчиків 5 – 8 також розташовувалася на кришках задній і передній опорах між датчиками 1 - 4, відповідно.

Аналіз отриманих експериментальних результатів дозволив зробити наступні виводи.

Прогрівання задньої опори, на малих частотах обертання ШВ істотніший, ніж в передній. Для середніх і великих частотах обертання передня опора прогрівається більше, ніж задня. Цей ефект пояснюється таким чином: на малих частотах істотний вплив ремінної передачі, використовуваної як приводний елемент ШВ. На середніх і великих частотах обертання ШВ, навантаження від натягнення ременя не робить помітного впливу на тепловиділення в задній опорі. В цьому випадку більшою мірою виявляються гідродинамічні залежності втрат в опорах.

На всіх режимах роботи ШВ відстежувалася асиметрія температурного поля підшипників. На всіх режимах роботи ШВ нагрів верхніх частин підшипникових кришок був більший, ніж нижніх. Асиметрія - результат якості збірки підшипників, оскільки експеримент виконувався на холостому ході.

На всіх частотах обертання після останову ШВ спостерігався “температурний сплеск”. Цей температурний сплеск пояснюється стрибкоподібною зміною термодинамічного стану верстата, обумовленого раптовою зміною умов конвективного теплообміну. Після останову ШУ всі тепловіддаючі поверхні верстата знаходяться в умовах тільки природної конвекції і коефіцієнти тепловіддача, що кількісно описує конвективний теплообмін, зменшується у декілька разів. Значне зменшення коефіцієнтів тепловіддачі окремих тепловіддаючих поверхонь верстата викликає істотне збільшення часу температурної стабілізації і підвищення рівня нагріву, що добре описується рішенням рівняння нестаціонарної теплопровідності з використанням модального підходу:

де - елементи матриці власних векторів, λk -відповідні власні значення, uok - елементи вектора uo, визначувані початковими умовами термодинамічної системи, diag() - позначення діагональної матриці,  fj - елементи вектора теплового навантаження, n - число вузлів розрахункової схеми.

На другому етапі досліджень, вимірювання виконувалися в одинадцяти  крапках, що відповідало максимальному числу встановлених термодатчикІв. Результати експериментальних досліджень проілюстровані малюнками 3 і 4 для граничної частоти обертання ШВ – 2000 хв-1 . Криві на малюнку 3 відповідають показникам відповідних датчиків. Термодатчики встановлювалися таким чином: бабця шпинделя – 2; направляючі станини поблизу бабці - 1 і 7; станина – 4 і 8;  кришки опор шпинделів – 6 (задня опора) і 5 (передня опора); порожниста тумба, на якій встановлена станина, – 3, 10 і 11; електродвигун приводу головного руху - 9.

Аналіз отриманих результатів дозволяє сформулювати наступне уявлення про тепловий стан верстата. Як і слід було чекати, найбільш нагрітими виявилися крапки 5 і 6, що знаходилися в безпосередній близькості від основних джерел генерації тепла – роликових опор. Перегрів передньої опори по відношенню до задньої, складав більш 4BC, при середній температурі навколишнього середовища в 22BC . Наступним найбільш нагрітим елементом була бабця шпинделя. Її тепловий стан представляв датчик 2, встановлений на лицьовій стінці бабці, поблизу стику із станиною. Розбіжність в рівні нагріву щодо передньої підшипникової кришки складала більш 10BC поблизу сталої температури. Двигун 9 мав температуру меншу, більш ніж на 1BC в порівнянні з нагрівом бабці. Менше всього нагрівалася порожниста тумба. Її надмірна температура в різних крапках складала від десятих доль градуса до 10BCB (поблизу коробки швидкостей і двигуна приводу головного руху). Показники датчиків 1, 7 і 8 практично не відрізнялися, тому для кращої візуалізації уявлення на малюнку 3 приведені лише свідчення для восьмого датчика. Тут, необхідно декілька слів сказати про модальність температурного поля, особливо виразно представленою температурними характеристиками крапок, що належать різним елементам верстата. Модальність температурного поля полягає у формуванні температури в кожній точці верстата, що враховує дію від всіх елементів верстата. Цей вплив істотно розрізняється залежно від структурного розташування у верстаті (структурне розташування – положення аналізованого температурного стану точки верстата по відношенню до  джерел тепла і теплоотдающим поверхонь, а також її приналежність певному конструктивному елементу верстата). Візуальний прояв модальності температурного поля полягає у відмінності часу температурної стабілізації або величини тепловою постійною часу в різних точках верстата. Так підшипникова кришка передньої опори 6 мала найменшу теплову постійну часу, визначувану на рівні 20 хвилин. Кришка задньої опори – близько 45 хвилин. Бабця шпинделя – близько 60 хвилин. Для бабці шпинделя особливо чітко виявився ефект “запізнювання”, що оцінюється в 12-14 хвилин. Що пов'язане з особливостями формування теплового джерела для бабці шпинделя. “Запізнювання” встановлюється по температурній характеристиці, як функції температури в часі. Для запізнювання характерна наявність увігнутої ділянки кривої. Для бабці шпинделя основним джерелом, безперечно, були опори. Але “запізнювання” виявилося із-за віддаленості точки вимірювання від джерел тепла. Тому, тепло доставлялося в цю крапки шляхом складного теплообміну: по стінках бабці, через повітря, що прогрівається, усередині бабці і через нагріте масло, використовуване як для змазування опор, так і зубчатих коліс. Враховуючи, що у верстаті 16Б16Т1 використовується циркуляційна система мастила, тому потрібний якийсь час, щоб масло встигло істотно нагрітися і в коробці зібралася достатня його кількість для прогрівання стінок бабці. Такий ефект спостерігається і в двосторонніх торцешлифувальних верстатах. Оскільки в них основним джерелом генерації тепла виступає нагріта ЗОР, тому час запізнювання повністю визначається часом формування теплового джерела. Перші хвилини роботи верстата фактично пов'язані з формуванням джерела тепла. Для інших елементів верстата (двигун 9 в даному випадку не враховується, оскільки він сам був джерелом тепла) яскраво ефект запізнювання не виявлявся, через невеликий нагрів і великих постійних часу, що характеризує тривалість процесу нагрівання.

На другому етапі досліджень також фіксувався “температурний сплеск”.  На великих частотах обертання він виражався яскравіше. Так для n=2000 мін-1 на передній підшипниковій кришці він складав більш 3BC . Щоб оцінити зміну теплового стану верстата при повторному нагріві, що реально відбувається у виробничих умовах роботи устаткування, після 20 хвилин останову ШУ, вузол шпинделя був запущений знов, на тій же частоті. При цьому виявилось, що самі нагріті точки верстата 2, 5 і 6 не встигли повернутися до колишнього температурного стану - стану до зупинки ШВ. Всі інші точки верстата – крапки 1, 3, 4, 7, 8, 9, 10 і 11, зважаючи на істотний  для них “температурний сплеск”, мали температурний стан через 20 хвилин після повторного запуску ШВ з великим рівнем нагріву. Це пояснюється тим, що при повторному включенні приводу головного руху, спостерігався ефект, протилежний “температурному сплеску” і названий “температурним провалом”. Для “температурного провалу” характерне охолодження точок верстата під час повторного включення ШУ. Цей ефект  пояснюється аналогічно ефекту “температурного сплеску”. Крім температур в експерименті відстежувалися  переміщення  підшипникової кришки передньої опори ШУ по осях X і Y (Рисунок 4). Вимірювання виконувалися за допомогою багатооборотних індикаторних головок з ціною ділення 2 мкм. Тут слід зазначити, що вже після 100 хвилин роботи верстата переміщення по осях не зазнавали змін. На переміщеннях не відбивалися ефекти температурного сплеску і провалу. Максимальні переміщення склали по осі Y – більше 100 мкм, а по осі X – 80 мкм. Таким чином, проведені дослідження дозволяють сформулювати наступні виводи:




Комментарии