关于机床减振镗杆的理论及建模

作者:本网编辑 文章来源:互联网 发布时间:2011-05-09
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1.概况

动力减振镗杆可以进一步提高长径比,在深孔加工方面具有很大的优势。SANJIVG.TEWANI等人依据主动控制原理研究切削过程中减振镗杆的稳定性。Warburton通过对附加在镗杆上的减振器的参数进行优化来实现对主系统的减振,减振器包括弹簧,阻尼和减振块。在载荷作用下,Jia- JangWu研究了减振器螺旋弹簧的惯性效应对镗杆动态特性的影响。FelipeAntonioCheguryViana等人基于蚁群算法设计出可调动态减振器。SANDVIC生产的动力减振镗杆具有很好的减振效果。邵俊鹏应用虚拟样机技术优化出减振器参数,但缺少深入的理论验证。这些方法所设计出的动力减振镗杆成本较高,结构复杂,维护麻烦,当前应用不广泛。

2动力减振镗杆理论及建模

动力减振是将主系统的能量转移到减振器系统上,减小主系统的振动。

2.1理论分析减振块质量的变化对幅频曲线的影响。自然频率随着减振块质量的增加而降低,当外部激励的频率与主系统的自然频率接近时,可以通过修改减振块质量的方法来避免发生共振,而减振块质量对幅值的影响不敏感。

阻尼的变化对幅值的影响比较大,幅值随阻尼的增大而减小,当共振不可避免时,通过修改阻尼来减小振幅,而阻尼对自然频率的影响不太明显。

刚度的变化对幅频特性的影响。自然频率随刚度的增加而增大,刚度的变化对幅值的影响比较大,通过修改刚度可避免共振和调整幅值。

3减振优化

根据动力减振镗杆振动分析模型,以减振器的刚度和阻尼作为设计变量,使用ADAMS中View变量和振动宏作为目标函数,使目标函数最小。约束条件为振动幅值小于减振器和镗杆内腔之间的距离,优化采用OP-TDES-GRG广义递减梯度算法。参数优化的目的就是在给定的镗杆结构和减振块质量一定的条件下,优化出减振器的刚度和阻尼参数,当采用最优参数时主系统的振动幅值最小。

根据定量分析,得出仿真优化和理论优化结果基本一致,表明仿真优化有效可行。

在激励条件不变的情况下,与普通镗杆相比,减振镗杆的振型得到明显的改善,振型变得更加光滑,幅值也明显减小。

4结论

以上是从理论上对镗杆进行的结构优化,通过试验进行验证。镗杆的结构参数和仿真参数基本一致。

在动力学仿真技术的基础上,较为系统地探讨了动力减振镗杆的动态特性,以及减振器参数的变化对主系统的影响,并对参数进行优化,参数优化结果和理论优化结果吻合良好,最后通过和加工范围。该方法对于进一步提高深孔加工领域的水平和相关技术的研究具有十分重要的理论意义和实际应用价值。

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