определение собственных частот и форм колебаний шпиндельного узла шлифовального станка фирмы станковендт

5 УДК 621.923 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ И ФОРМ КОЛЕБАНИЙ ШПИНДЕЛЬНОГО УЗЛА ШЛИФОВАЛЬНОГО СТАНКА ФИРМЫ «СТАНКОВЕНДТ» Агаркова Н.Н., Зубарев Ю.М., Алейникова М.А. Санкт-Петербургский институт машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ) Резюме. В работе разработана консервативная динамическая модель шпиндельного устройства шлифовального станка SLS221 фирмы «Станковендт». Приведены алгоритмы построения матриц квазиупругих и квазиинерционных коэффициентов, а также алгоритм расчёта собственных частот и форм колебаний. Ключевые слова: шпиндельное устройство, консервативная модель, собственные частоты, формы колебаний, сосредоточенные параметры, квазиупругая матрица, инерционная матрица, упругая система. Abstract. We developed a conservative dynamic model of the spindle sander device SLS221 firm Stankovendt. The algorithms for constructing quasi-elastic matrix and kvaziinertsionnyh coefficients and algorithm for calculating the natural frequencies and mode shapes. Key words: spindle feed device, conservative model, shape oscillations natural frequencies, lumped parameters, quasi-elastic matrix, kvaziinertsionnaya matrix, elastic system. Целью данной работы является разработка динамической модели шпиндельного узла шлифовального станка модели SLS 221 фирмы Станковендт»; на основе представления разработанной модели как консервативной динамической системы приводятся алгоритмы построения матриц квазиупругих и квазиинерционных коэффициентов, а так же расчёта собственных частот и форм колебаний. Современные шпиндели выполняются в виде модульных узлов, имеющих свой собственный корпус и устанавливаемых в стенку станка в качестве сборочной единицы. Шпиндельный узел станка модели SLS 221 фирмы «Станковендт» представляет собой ступенчатый вал, в противоположных концах которого выполнены специальные посадочные поверхности для установки планшайбы шлифовального круга и муфты для соединения с приво- 6 дом. Шпиндель установлен в гильзе на трёх парах радиально-упорных подшипников, причём передняя опора представляет собой две пары подшипников. Натяг в подшипниковых узлах осуществляется с помощью нескольких проставок, втулки и гайки. При разработке динамической модели шпиндельного узла методической установкой является приложение модели к конструкции по основным параметрам, влияющим на виброустойчивость. Шпиндельный узел представляет собой упруго-инерционную систему с распределёнными и сосредоточенными параметрами, находящуюся под действием неконсервативных сил, к числу которых в первую очередь, относятся силы резания и диссипативные силы. Заметим, что учёт упругоинерционных свойств системы в рамках распределённой модели целесообразен при расчёте собственных частот и форм колебаний упругой консервативной системы. С другой стороны, анализ вынужденных колебаний и устойчивости требует перехода к системе с сосредоточенными параметрами, так как проводится в нормальных координатах. Несмотря на то, что в данной работе рассматривается лишь консервативная механическая система, более перспективным, с точки зрения дальнейших динамических исследований, является выбор модели с сосредоточенными параметрами. Таким образом, в данной работе в качестве динамической модели шпиндельного узла рассматриваемого шлифовального станка выбрана динамическая модель с сосредоточенными параметрами (рис.1). Рис.1 На рис.1 обозначено: m1 , m2 , m3 - приведённые массы упругой системы шпиндельного устройства [кг]; C1 , C 2 - поступательные жесткости опор Нс 2 ~ ~ шпинделя [Н/