Зачастую на ресурс станка влияют не только режимы его работы, проектная жесткость, но и качество заводской сборки, неизменность динамических характеристик после транспортировки до заказчика и финальной сборки на объекте заказчика на этапе пуско-наладочных работ.
Ключевым узлом станка является шпиндельный узел (ШУ). Одним из узких мест ШУ являются подшипники опоры вала. Их неравномерный натяг существенно влияет на работу станка.
Для контроля на этапе сборки и на этапе пуско-наладочных работ применяются инструменты вибродиагностики, например, модальный анализ. Рассмотрение особенностей применения модального анализа при вибродиагностике ШУ и является целью настоящей статьи.
Суть предлагаемого метода вибродиагностики заключается в следующем:
- Определяются эталонные параметры формы и частоты главного резонанса шпинделя (первая мода) в осевом и поперечных направлениях. Для этого используется математическая модель шпинделя, которая дополнительно уточняется средствами модального анализа.
- На интересующих этапах жизненного цикла станка производится оценка формы и частоты резонанса.
- Осуществляется сравнение этих параметров с эталонными значениями.
- В случае различия производится устранение дефекта узла до пуска станка.
Метод универсален, однако его применение специфично для конкретного ШУ – требуется уточнение диагностических признаков при поиске отдельно взятого дефекта на используемой модели ШУ.
Для уточнения и апробации метода проведём эксперимент.
В качестве системы сбора данных используется программно-аппаратный измерительный комплекс в составе:
- модальный молоток AU02;
- акселерометр AP2037-10,
- ПО VisAnalyser c открытыми опциями «Модальный молоток» и «Модальный анализ».
Рисунок 1. Анализатор спектра ВС-311
Рисунок 2. ШУ на станке вместе с датчиками
Рисунок 3. Проведение эксперимента со снятым ШУ
В результате эксперимента получено, что на станке, к которому нет нареканий (контрольный образец), форма и частота резонанса соответствуют модели, а на шпинделе, поступившем на установку в станок, резонанс раздваивается и его частоты смещены (рисунки 4 и 5).
Рисунок 4. Форма резонанса
Рисунок 5
По результатам замеров ШУ был направлен на пересборку, в ходе которой выяснился неравномерный натяг подшипников ШУ.
Таким образом, предложенный метод позволяет выявлять дефекты ШУ на ранних этапах сборки, без проведения пуска системы, а значит – с минимальными повреждениями. Для каждой разновидности шпинделей можно уточнить параметры эталонного частотного отклика и затем на основании их проводить дефектовку.
Литература
- Прибор универсальный портативный ВС-311. Руководство по эксплуатации. ВАПМ.311.002 РЭ. Смоленск — 2024 г.
- Программное обеспечение VisAnalyser. Руководство по эксплуатации. Смоленск — 2020 г.
Авторы статьи — Р.Е. Магидов, асп.; рук. В.В.Рожков, к.т.н., доц. (филиал ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в г. Смоленске); И.Н. Соколов, асп.; рук. Р.В.Солопов, к.т.н., доц. (филиал ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в г. Смоленске)