Способ измерения жесткости упругих систем

н( т. ннтм,ф Союз Советских Социалистических Республик(51)М, К .3 В 23 В 25/06О 01 1. 1/04 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 181080(71) Заявитель Минское специальное конструкторское бюро автоматических линий(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ УПРУГИХ СИСТЕМ Изобретение относится к определению свойств механических машин, а именно к определению их жесткости,Известен способ измерений жесткости упругих систем путем их динамического нагружения с постоянной скоростью и регистрации производной усилия по времени 1.Недостатком известного динамичес кого способа измерения жесткости является его трудоемкость, так как для его использования требуется наличие специального стенда, например, с экецентриковым нагружающим устройством 15 и сложной специальной контрольно-измерительной аппаратурой.Кроме того, область применения известного способа ограничивается теми упругими элементами или системами, 20 которые работают в режиме деформации с постоянной скоростью. Использование этого динамического способа для измерения жесткости упругих систем, скорость нагружения которых в про цессе эксплуатации является переменной, приводит к значительным погрешностям измерения, так как производная усилия по времени не пропорциональна жесткости. Эти погрешности, в 30 свою очередь, уменьшают точность измерения жесткости упругих систем.Целью изобретения является уменьшение трудоемкости и повышение точности измерения жесткости упругих систем, режим работы которых характеризуется переменной скоростью нагружения (деформации).Цель достигается тем, что по пред- лагаемому способу измеряют постоянную скорость перемещения системы без нагрузки, нагружают систему по закону равномерно замедленного движения и определяют ее жесткость как отношение удвоенной производной усилия по времени к величине постоянной скорости. На фиг. 1 представлена схема реализации предлагаемого способа для проверки осевой жесткости силового стола металлорежущего (например, агрегатного) станка при помощи обычных универсальных приборов, на фиг. 2 - осциллограмма, полученная для определения жесткости силового стола, скорость рабочей подачи которого 200 мм/мин; на фиг. 3 - то же, но при скорости рабочей подачи стола 60 мм/мин.770664 На силовом столе 1 вместо винта жесткого упора устанавливают тензометрический винт 2, который является датчиком усилий. усиленный усилителем 3 сигнал поступает на осциллограф 4. Регулировкой предохранительной муфты в кинематической цепи привода подачи стола настраивают стол на максимальное усилие пОдачи равное,В результате обработки осциллограмм получимдля Ч = 200 мм/мин и дс = 0,25 с,дп определяется из соотношения Ь 61 2005 2 60 фО 2 Ь : О 41 В что с погрешностью, меньшей 1,5, соответствуетданным осциллограммы (0,41 мм),для Ч = 60 мм/мин и ь = 0,8 с,дп определяется иэ соотношения Ьп1 60что полностьюсоответствует данным осциллограмьы(0,4 мм).Это подтверждает высокую точность5 предлагаемого метода измерения жесткости,В результате последующей математической обработки полученных данныхвычисляем жесткость силового стола20 (например, для Чо = 60 мм/мин).дГ 1 6300 1 60К = 2 - 2сд Уо 08 60 6300 кгс, определяют, например, при помощи линейки и секундомера на длине 60-100 мм скорость рабочей подачи, которая является начальной скоростью деформации.После этого включают рабочий цикл стола (быстро вперед - рабочая подача - выдержка на упоре - быстро назад), при котором нагружают стол по закону равномерно замедленного движения и записывают сигнал от тензометрического винта 2 через тензоусилитель 3 (тип ТА) и отметку времени на осциллографе 4 (тип К).Нагружение стола по закону равномерно замедленного движения обеспечивается тем, что стсл настраивают на заданное усилие подачи, которое при подходе стола к жесткому упору воспринимается упругой системой стола с равномерно увеличивающейся силой сопротивления,15750 кгс/мм,25 При измерении жесткости силовогостола, работающего на упоре в режиме равномерно замедленного движения, известным выше способом, получим результат, отличающийся от действитель ного значения жесткости в два раза.Таким образом, предлагаежй способ позволяет значительно снизить трудоемкость и повысить точность измерения жесткости упругих систем, ра ботающих в режиме нагружения с переменной скоростью, При его реализации исключается потребность в громоздких стендах для нагружения, так как используется рабочий цикл самой нагружаемой системы.Предлагаемый способ позволяет измерять жесткость упругой системы, например силового стола, без датчика перемещений, что имеет большое практическое значение при производствен ных испытаниях упругих систем,Предлагаемым способом можно анализировать влияние скорости рабочей подачи на жесткость силового стола, а также при необходимости контролиро вать величину перемещения. В результате этого скорость деформации стола, равномерно уменьшается ,от начальной до нуля при остановке на жестком упоре,На осциллограммах обозначены следующие участки: аб-участок перемещения силового стола на рабочей подаче, бв - участок деформации стола, вс - положение, при котором стол стоит на жестком упоре, ок - изменение усилия нагружения силового стола до максимального, равного 6300 кгс.По осциллограмме определяют про(аг дгиэводную усилия по времениас дс / а жесткость стола (К) определяют как отношение удвоенной производной усилия по времени к величине постоянной скорости Э е 1 дГ 1К=2 - а -- или К=2 ас ч до В качестве примера приведем результаты обработки данных, зафиксиро Формула изобретения ванных осциллограммами (см. фиг. 2 и фиг. 3),Известно, что для равномерно замедленного движения перемещение упругой системы дЬ под действием силы определяется выражениемдп = - дСЧо2где Ч - начальная скорость деформаоции, равная рабочей скорости силового стола;дг - время деформации,Способ измерения жесткости упругихсистем путем перемещения системы с постоянной скоростью, последующего еенагружения до заданного значения усилия и регистрации производной усилияпо времени, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения трудоемб 0 кости и повышения точности измеренияжесткости упругих систем, нагружаемыхс переменной скоростью, .измеряют постоянную скорость перемещения системыбез нагрузки, затем нагружают системупо закону равномерно замедленногодвижения и определяют ее жесткостькак отношение удвоенной производнойусилия по времени к величине постоянной скорости. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 478204, кл. С 01 6 1/04, 1970.770664 Яеремещенде 45/12 Тираж 1160 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раущская наб д. 4/5 ка филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Составитель Т. Юдахина едактор В, Трубченко, Техред Ж. Кастелевич Корректор В. Синицка