Устройство для определения динамических характеристик абразивного круга

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АБРАЗИВНОГО КРУГА, содержащее корпус с оправкой для абразивного круга, элементы создания нагрузки на круг и блок управления и измерения колебаний с блоком регистрации, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, элементы создания нагрузки на круг выполнены в виде стола и основания, соединённого с корпусом через виброизолядионную прокладку, взаимодействующих между собой при помощи упругой и электродинамической связей, Г1ри этом в опоры оправки встроены датчики силы, а между столом и оправкой установлены датчики относительньйс смещений, выходы которых связаны с входом регистрирукицего блока, вьшолненного в виде двух разделительных и одного дифференцирующего элементов, двух умножителей, двух квадраторов, четырех элементов усреднения во времени, . двух делителей и табло, причем входы первого и второго разделительных элементов подключены к выходам соответственно датчиков силы и датчиков относительных смещений, выходы постоянных составляющих разделительных элементов - к входам табло, а выход переменной составляющей первого разделительного элемента подключен к входам двух умножителей,а выход переменной (Л составляющей второго разделительного элемента - к входай первого умножителя , первого квадраторй и дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входам второго квадратора и второго умножителя, при этом выходы двух умножителей и двух квадр ,аторов подключены к входам элементов усреднения во времени, а выходы элемейтов усреднения во времени подключены попарно к входам делителей, выходами соединенных с входами табло.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

I%I М

РЕСПУБЛИН (! 9) (! !) 4(5!) В 24 В 49/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3697 7 94/ 25-08 (22) 06.02.84 (46) 07,05.85. Бюл. К 17 (72) Б.А.Глаговский, С.К.Лисин и В.М.Рогачев (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт абразивов и шлифованияя (53) 621. 941(088. 8) (56) 1. Патент (",IHA )) 3540269, кл. 73-78, опублик. 1973. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ДИНАИИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АБРАЗИВНОГО КРУГА, содержащее корпус с оправкой для абразивного круга, элементы создания нагрузки на круг и блок управления и измерения колебаний с блоком регистрации, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повъппения точности, элементы создания нагрузки на круг выполнены в виде стола и основания, соединенного с корпусом через виброизоляционную прокладку, взаимодействующих между собой при помощи упругой и электродинамической связей, при этом в опоры оправки встроены датчики силы, а между столом и оправкой установлены датчики относительных смещений, выходы которых связаны с входом регистрирующего блока, выполненного в виде двух разделительных и одного дифференцирующего элементов, двух умножителей, двух квадраторов, четырех элементов усреднения во времени, двух делителей и табло, причем входы первого и второго разделительных элементов подключены к выходам соответственно датчиков силы и датчиков . относительных смещений, выходы постоянных составляющих разделительных элементов — к входам табло, а выход переменной составляющей первого разделительного элемента подключен к входам двух умножителей,а выход переменной составляющей второго разделительного элемента — к входам первого умножителя, первого квадратора и дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входам второго квадратора и второго умножителя, при этом выходы двух умножителей и двух квадраторов подключены к входам элементов усреднения во времени, а выходы элементов усреднения во времени подклю1 чены попарно к входам делителей, выходами соединенных с входами табло.

115408

Изобретение относится к техноло-. гии машиностроения и производства абразивного инструмента и может найти применение при испытаниях эксплуатационных свойств шлифоваль- 5 ных кругов.

Эксплуатационные свойства шлифовальных кругов в значительной мере определяются упругими деформативными и диссипативными характеристиками самого круга, а также характеристиками его контакта с обрабатываемым, изделием.

Известно устройство для испытаний характеристики шлифовального круга, содержащее возбудитель колебаний, контактное устройство и средство управления сигналов возбудителя колебаний и измерения виброперемещения (1$, Недостатками известного устройства 20 являются ограниченные функциональные возможности по определению динамических характеристик, в частности невозможность определения упругих характеристик контакта круга и изде25 лия, диссипативных характеристик, а также неточность, связанная с нелинейностью характеристики контакта и низкой добротностью системы, неоперативность получения информации.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и области применения, а также повышение точности и оперативности получения информации.

Цель достигается тем, что в устройстве для определения динамических характеристик абразивного круга, содержащем корпус с оправкой для абразивного круга, элементы создания 40 нагрузки на круг и блок управления и измерения колебаний с блоком регистрации, элементы создания нагрузки на круг выполнены в виде стола и основания, соединенного с корпусом через вибро- 45 изоляционную прокладку, взаимодействующих между собой при помощи упругой и электродинамической связей, при этом в опоры оправки встроены датчики силы, а между столом и оправкой 50 установлены датчики относительных смещений, выходы с которых связаны с входами регистрирующего блока, выполненного в виде двух разделительных и одного дифференцирующего 55 элементов, двух умножителей, двух квадраторов, четырех элементов усреднения во времени, двух делителей и табло, причем входы первого и

2 второго разделительных элементов подключены к выходам соответственно датчиков силы и датчиков относительных перемещений, выходы постоянных составляющих разделительньж элементов— к входам табло, а выход переменной составляющей первого разделительного элемента поДключен к входам двух умножителей, а выход переменной составляющей второго разделительного элемента — к входам первого умножителя, первого квадратора и дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входам второго квадратора и второго умножителя, при этом выходы двух умножителей и двух квадраторов подключены к входам элементов усреднения во времени, а выходы элементов усреднения во времени подключены попарно к входам делителей, выходами соединенных с входами табло.

На фиг. 1 показано схематично предлагаемое устройство, на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — функциональная структурная схема регистрирующего блока.

Устройство содержит корпус 1 коробчатой формы, внутри которого располагается оправка 2 с абразивным кругом 3. Оправка 2 помещается в опоры 4, в которые встроены датчики

5 силы, например пьезодинамические.

Абразивный круг контактирует с деталью 6, расположенной на столе 7.

Между столом и корпусом располагается основание 8, закрепленное на корпусе через виброизоляционную прокладку 9 и связанную со столом упругими элементами 10. Кроме того, стол и основание связаны электродинамической связью, состоящей из катушки 11 и сердечника 12. Между столом и оправкой установлены датчики 13 относительных смещений. В прорезях боковой стенки размещены сменные размерные плиты 14. Фиксация опоры осуществляется прижимным болтом 15 с накладкой 1б.

Устройство содержит также привод 17 вращения, блок 18 управления током в катушке, элементы 19 средних значений и регистрирующий блок 20.

Регистрирующий блок состоит из разделительных устройств 21 и 22, дифференцирующего устройства 23, вход которого подсоединен с выходу устройства 22, умножительных устройств 24 и 25, входы которых соот115408?

1О

Абразивный круг 3 с оправкой 2 устанавливается в опоры 4, при этом сменные размерные плиты 14 подбираются в зависимости от размера абра- 20 зивного круга. Фиксация опор осуществляется болтами 15, образующими винтовую пару с накладкой 16, жестко закрепленной на каркасе. Круг вводится, в контакт с деталью 6, установленной на столе 7. С помощью привода 17 обеспечивается либо заданный угол поворота абразивного круга, либо его непрерывное вращение. С помощью блока 18 управления на катушку 11 30 подается определенная величина постоянного напряжения, которое с помощью сердечника 12 обеспечивает статическое поджатие детали к кругу. Значения силы поджатия, деформация контакта круга и детали фиксируются датчиками 5 силы и датчиками 13 относительных перемещений. Сигналы с правого и левого датчиков усредняются в элементах 19 и подаются в регистрирующий блок 20.

В динамическом режиме работу наряду с постоянной составляющей напряжения на обмотку катушки подается переменная составляющая напряжения, которая приводит к возбуждению колебаний стола 7 и переменному нагружению контакта круга и детали. Сигналы с датчиков силы 5 и перемещений 13 после усреднения поступают в разделительные элементы 21 и 22 регистрирующего блока 20, где происходит отделение постоянных составляющих от переменных.

Постоянные составляющие поступают на вход табло 34. Переменная составляющая сигнала перемещений поступает на входы умножительного устройства

25, квадратора 26 и дифференцирующего элемента 23. Сигнал с выхода диффет Т r

55 — (9 f )J4 — Я,— о 0 о ветственно связаны с выходами устройств 21, 23 и ?1, 22, квадраторов

26 и 27, входы которых подсоединены соответственно к выходам устройств

22 и 23, элементов 28-31 усреднения во времени, входы которых подсоединены соответственно к выходам устронств 24-27, делительных устройств

32 и 33, входы которых подсоединены соответственно к выходам устройств

30, 31 и 28, 29, и табло 34, входы которого подсоединены к выходам 21, 22, 32 и 33.

Устройство работает следующим образом. ренцирующего элемента поступает на вход квадратора 27 и вход умножительного устройства 24. 11еременная составляющая сигнала силы с выхода разделительного элемента 21 поступает на свободные входы умножительных устройств 24 и 25. Сигналы с выходов умножительных устройств 24 и 25 и квадраторов 26 и 27 поступают соответственно на входы элементов 31,28 и 29,30 усреднения во времени.

Сигналы с выходов элементов 28 и 29 поступают на входы делительного устройства 33, а сигналы с выходов элементов 30 и 31 — на входы делительного устройства 32. Сигналы с выхода делительных устройств поступают на табло 34.

Таким образом, устройство обеспечивает возможность статических и динамических испытаний контакта .круга и детали при различных сочетаниях формы и величин статического и динамического внешних воздействий с мгновенным получением информации о статической и динамической жесткости койтакта и демпфирующих свойствах, характеризуемых коэффициентом статиЧ ческой жесткости С = — эквивао лентным коэффициентом динамической жесткости Ы и эквивалентным коэффициентом демпфирования р.

Динамические свойства контакта круга и изделия при данной статической нагрузке и некотором виде динамической нагрузки Могут быть представлены выражением

"(< <1= " f Й (1 (i) где — переменное относительное смещение, а (— производная во времени.

Если обе части равенства (1) умножить на, проинтегрировать по времени t за промежуток времени от 0 до некоторого момента Т, получим

Т т т т Vf - ф*- - Ц.,, " о а где величиныпредставляют собой средние величины подынтегральных выражений, получаемых

1154082

Однако величина

Т (,4) о в случае равен

17 в элементах усреднения по времени, т,е. ства или кратности промежутка интегрирования периоду возбуждаемых колебаний равна нулю, а в случае негармонических колебаний при достаточно большом Т становится пре- небрежимо малой. Вследствие этого эквивалентный коэффициент жесткости равен

Реализация этого процесса получения еС осуществляется элементами блока ?5, 26, 28, 29 и 33, а на выходе элемента 33 получают сигнал, пропорциональный эквивалентному коэффициенту жесткости d,. Аналогичным образом, умножая (1) íà (и применив те же соображения, получим эквивалентный коэффициент демпфирования

Реализация процесса получения осуществляется цепочкой элементов

23, 24, 27, 30, 31 и 32, а на выходе последнего получают сигнал, пропорциональный эквивалентному коэффициенту демпфирования р, Предлагаемое устройство расширяет функциональные воэможности, так как позволяет определять как статическую, t0 так и динамическую жесткость контакта детали и круга, демпфирующие свойства этого контакта и расширяет область применения вследствие возможности использования различных режимов воз15 буждения (гармонических, негармонических, случайных}. Кроме того, устройство повьппает точность определения характеристик контакта, так как резонансный режим определения динамической

20 жесткости вследствие низкой добротности круга и нелинейности его свойств оказывается весьма нестабильным, а контакт ролика и круга в известном устройстве сам по себе обладает свой25 ствами, отличными от контакта детали и круга, повышает оперативность получения информации за счет применения схемы регистрирующего блока.

Изобретение позволяет ускорить

30 прогесс испытаний при определении эксплуатационных характеристик абразивного круга.

1154082 диЮА

Фие.2

Заказ 2587/12

Тираж 769

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Расшская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Жиганов

Редактор И. Лербак Техред Т.Дубинчак Корректор О. Билак