Устройство для моделирования динамических параметров шпинделя

Устройство для моделирования динамических параметров шпинделя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистическими

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (>943763 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23. 06. 80 (21) 2949572/18-24 с присоединением заявки .% (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.82. Бюллетень №26

Дата опубликования описания 15. 07. 82 (51)М. К.1.

6 06 0 7/48

Гоеударстееииый комитет

СССР ео делам иэебретеиий и открытий (53) УДК681.333 (088. 8) ФЭсЩЯЩц д и В.й Щков оМ®фщ;ь.р .." .а t

МВ (72) А вторы изобретения

Э. Г. Королев, А.Д. Герасимов, Г.И.Айзеншто

Ордена Трудового Красного Знамени экспе научно-исследовательский институт металло станков (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ШПИНДЕЛЯ

Изобретение относится к оЬласти моделирования динамических параметров и может быть использовано для динамических испытаний опорных узлов быстровращающихся шпинделей.

Известны устройства для моделирования динамических параметров, основанные на применении электромагнита-вибратора с якорем в виде ферромагнитного цилиндра, установленного консольно в испытуемом шпинделе и приводимого во вращение приводным двигателем последнего. Для моделирования динамических параметров в них используются две обмотки, расположенные на сердечнике электромагнита, одна из которых питается .постоянным током, другая - переменным током регулируемой частоты (1) и (2).

Однако они характеризуются не- и стабильностью тяговых характеристик электромагнита при вращении якоря, сравнительно низкими энергетическими показателями, повышенным нагревс испытуемого шпинделя со стороны якоря электромагнита.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство, содержащее вибратор в виде электромагнита переменного тока, дуговой статор с трехфазной обмоткой, охватывающий короткозамкнутый ротор, соединенный с валом шпинделя, который приводится во вращение от постороннего двигателя (3J °

Однако это устройство не позволяет производить моделирование в реальном масштабе нагрузки обеих опор шпинделя от нулевых и до предельных ее значений, а также не обеспечивает вращение испытуемого шпинделя без

l применения постороннего двигателя.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения моделирования в реальном масштабе динамических параметров шпинделя и упрощение устройства пугде ф, - силы магнитного тяжения, 4 приложенные со стороны дуговых статоров 5 и 6 к ротору 4, регистрируемые динамометрами 9 и 10;

М - суммарная масса вала шпинделя 3 и ротора 4; - ускорение силы тяжести.

Нагружение опор шпинделя производится путем снижения напряжения на выходе регулятора 13. Предельное значение нагрузки обеспечивается при нулевом напряжении на выходе регулятора 13. Пфи этом напряжение на выходе регулятора 14 должно быть максимальным.

3 94376 тем исключения постороннего двигателя для вращения шпинделя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования динамических параметров шпинделя, содержащее вал шпинделя, установлен ный в корпусе и закреплечный в опорах, на валу шпинделя закреплен короткоэамкнутый ротор, охватываемый первым дуговым статором, трехфазная 10 обмотка которого соединена с выходом первого регулятора напряжения, электромагнит переменного тока, обмотка которого своими выводами подключена к выходным выводам однофаэного пре- 15 образователя частоты, дополнительно введены второй дуговой статор, охватывающий ротор с диаметрально проти" воположной стороны и закрепленный одним концом на оси качания, второй ре- у0 гулятор напряжения, трехфазный преобразователь частоты, переключатель и пружинные динамометры, причем выход трехфазного преобразователя частоты через переключатель соединен с входом первого регулятора напря жения, связанным с входом второго регулятора напряжения, выход которо.

ro соединен с трехфаэной обмоткой второго дугового статора, в первом дуговом статоре дополнительно уложена обмотка электромагнита переменноГо тока, а первый дуговой статор закреппен одним концом на оси качания второго дугового статора, другие концы дуговых статоров через пру- 35 жинные динамометры прикреплены к корпусу.

На фиг. 1 представлено предложенное устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А íà 40 фиг. 1; на фиг. 3 - принципиальная схема устройства.

Устройство содержит опоры скольже ния 1 и 2, вал шпинделя 3, на котором закреплен короткозамкнутый ротор 45

4, дуговые статоры 5 и 6, установ= ленные с равномерным рабочим воздушным зазором d в корпусе 7 на оси качания 8 и пружинных динамометрах

9 и 10, трехфаэные обмотки 11 и 12 50 статоров, регуляторы напряжения 13 и 14, переключатель 15, трехфазный преобразователь частоты 16, однофазный преобразователь частоты 17, обмотку электромагнита 18, расположенную в сердечнике дугового статора 5.

Устройство работает следующим образом

3 1

8ал шпинделя 3 приводится в рабочее состояние путем подачи в опоры скольжения 1 и 2 смазывающего вещества, например сжатого газа или масла под давлением. На выходе трехфазного преобразователя частоты 16 выставляются минимальные значения частоты и напряжения, регуляторы напряжения 13 и 14 переводятсг„ в положение, соответствующее максимальному значению выходного напряжения, переключатель 15 устанавливается во включенное положение, после чего вал шпинделя 3 приходит во вращение с минимальной частотой.

Плавным изменением частоты и напряжения, при котором сохраняется постоянство их отношения (— =const)

U производится дальнейший запуск асинхронного дви гателя образованного

1 дуговыми статорами 5 и 6 и короткозамкнутым ротором 4, и частота вращения вала шпинделя 3 доводится до максимального значения.

Ао окончании частотного запуска двигателя производятся динамические испытания опор скольжения 1 и 2, в ходе которых моделируется постоянная составляющая нагрузка обеих опор шпинделя F начиная от нулевого и кончая предельным ее значением.

Для достижения режима, при котором постоянная составляющая нагрузки опор шпинделя постравна нулю, производится подрегулировка напряжения на выходе регулятора 14 до значения, при котором становится справедливым равенство

43763 6 ный в корпусе и закрепленный в опорах, на валу шпинделя закреплен ко5 9

Для моделирования переменной составляющей нагрузки опор шпинделя на выходе однофазного преобразователя частоты 17, к которому подключена обмотка электромагнита 18, устанавливается напряжение требуемой частоты. Возникающая в результате питания обмотки электромагнита переменным током электромагнитная сила воздействуя на ротор 4, имитирует переменную составляющую нагрузки опор шпинделя Р„е,, Поскольку в ходе йспытаний опорных узлов шпинделя динамическая устойчивость системы вал — смазочный слой - подшипник проверяется на резонансных частотах, для возбуждения колебаний ротора 4 под действием силы F требуется небольшая мощность и, следовательно, небольшой обьем, занимаемый обмоткой электромагнита

18, и небольшие габариты преобразователя частоты 17.

Таким образом, применение предложенного устройства позволяет в значительной степени рационализировать процесс динамических испытаний опор" ных узлов быстровращающихся шпинделей, поскольку в ходе моделирования нагрузки опор при одновременном вращении шпинделя без применения постороннего двигателя достаточно просто определяется ряд .важнейших параметров: жесткость (статическая, динамическая) и перегрузочная способность опор, динамическая устойчивость системы вал - смазочный слой подшипник, характер течения смазывающего вещества в зазоре подшипни-. ка, энергетические потери на трение в опорах и другие параметры шпиндельного узла. ю

Формула изобретения

Устройство для моделирования динамических параметров шпинделя, содержащее вал шпинделя, устаноелен5

1о

2о

25 зо

35 роткозамкнутый ротор, охватываемый первым дуговым статором, трехфазная обмотка которого соединена с выходом первого регулятора напряжения электромагнит переменного тока, обмотка которого своими выводами подключена к выходным выводам однофазного преобразователя частоты, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения моделирования динамических параметров в реальном масштабе и упрощения устройства, .в него дополнительно введены второй дуговой статор, охватывающий ротор с диаметрально противоположной cTQ роны и закрепленный одним концом на оси качания, второй регулятор напряжения, трехфазный преобразователь частоты, переключатель и пружинные динамометры, причем выход трехфазного преобразователя частоты через переключатель соединен с входом первого регулятора напряжения, связанным с входом второго регулятора на" пряжения, выход которого соединен .с трехфазной обмоткой второго дугового статора, в первом дуговом статоре дополнительно уложена обмотка эекэлектромагнита переменного тока, а первый дуговой статор закреплен одним концом на оси качания второго дугового статора, другие концы дуговых статоров через пружинные динамометры прикреплены к корпусу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 405118, кл. G 06 С 7/48, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

И 634145, кл. G 06 G 7/48, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР и 622116, кл. G 06 G 7/48, 1976 (Прототип) .