加入模拟振动源分析爬行|加工中心
4利用振动抑制爬行的仿真分析4.1加入模拟振动源分析爬行根据爬行的ADAMS仿真模型，在导轨加入模拟振动源[46~52]来模拟在现实中机床在工作时导轨出现振动。基于ADAMS中的View平台，在导轨上添加移动副，加入驱动速度，调整合适的速度参数，设置驱动速度仍为8mm/s,工作台质量15Kg,静动摩擦系数之差为0.05,系统的弹簧刚度和阻尼分别为1000N/mm和IN.s/mm,后加入的移动副参数设置最初值为零，在此参数下仿真结果图和图3.2完全一致。添加了移动副的ADAMS模型图如下所示：图4.1加入振动源的爬行ADAMS仿真模型将图4.2与图3.2比较可以看出，通过在导轨上加入虚拟振动源能够改善爬行，模型在自身运动出现爬行现象时，导轨不断输入模拟的振动源来抵消模型自身产生的振动，来减少爬行。在振幅不变的情况下，单纯分析频率，在一定周期内，频率越大对改善爬行越有帮助，可以预计到，在不同的周期中不同频率会对爬行造成不同的影响。在图4.2(a)中，当运动函数为sin(8t)时，进给系统在4.53s以前出现持续的速度波动，4.53s以后速度波动消失，速度趋于稳定，且速度波动最高达到79.61mm/s，其加速度曲线图对应图4.3(a)从图中可以看出正向加速度和反向加速度******值分别为25135mm/s_2和-9903mm/s_2;图4.2(b)当运动函数为sin(15t)时，进给系统在2.4s以前出现持续的速度波动，2.4s以后速度趋于稳定，且速度波动最高值为89.63mm/s,对应图4.3(b)从图中可以看出正向加速度和反向加速度******值分别为21832mm^2和-14658mm/s'图4.2(c)当运动函数为sin(18t)时进给系统在1.83s以前出现持续的速度波动，1.83s以后速度趋于平稳达到驱动速度，且速度波动出现的最高值为69.52mm/s对应图4.3(c)从图中可以看出正向加速度和反向加速度******值分别为19375mm^2和-18450mm^2;图4.2(d)当运动函数为sin(24t)，进给系统在0.7s以前出现速度波动，0.7s以后速度波动消失，达到了预设的驱动速度，且速度波动出现的最高值为38.47mm/s,对应图4.3(d)从图中可以看出正向加速度和反向加速度******值分别为18999mm/s_2和-9022mm/s_2。根据图4.2和图4.3的比较分析后，将频率从8到24(总共17个频率值）依次进行仿真，通过对频率从8到24的运动分析得到了频率与爬行持续时间的关系曲线图如图4.4所示；频率与速度波动时最高速度的关系曲线图，如图4.5所示；以及频率与******正向加速度和反向加速度的关系曲线图，如图4.6所示。从图4.4中可以看出，随着频率的增大，振动持续的时间与频率关系呈现不规则的变化，但是总体上看，却是先减小后增大再减小的波动状态，在图中频率为9和17对应的振动持续时间为5s，说明在整个仿真时间断内，系统一直处于爬行状态，而且从图4.4也可以看出，当频率为12时振动持续的时间最短；从图4.5可以看出，速度波动的最高速度与频率的关系也是呈现不规则的变化，可以看出当频率为9、15和17时最高速度都达到了90mm/S,并且在整个频率变化的过程中，出现了多次不同频率却有着相同最高波动速度的情况，如频率为13与14及频率为21与22时的情况，这也说明了，改变频率不一定会改变速度波动的最高值，并且图4.5显示，当频率为12时速度波动的最高值最小；从图4.6中可以看出：相比较正向******加速度变化，反向******加速度变化相对较稳定，在频率为11和12时正向******加速度最小，且频率为12与频率为13时及频率为10与频率为11的正向******加速度变化率******，当频率为22时系统反向******加速度最小，通过图4.4到图4.6三幅图的综合分析可以看出，当频率为12时，不仅进给系统的振动持续时间最短，而且速度波动的最高值也是最小的，由此可知在所选的17组频率中，当频率为12时，振动对爬行现象的改善************。图4.7为当频率为12时系统的速度变化曲线图（左）和加速度变化曲线图（右）。为了进一步细化改变加入振动频率对系统爬行现象的改善效果，对频率为12附近的频率进行深入分析，将频率分别设定为11.7、11.8、11.9、12、12.1、12.2、12.3,则仿真对应的速度变化曲线图如图4.8所示（频率为12的速度变化曲线图如图4.7(左））。从图4.8可以看出当频率为11.7和12.3时系统的速度波动很大，而且几乎存在于整个仿真时间段内，即这两个频率的爬行现象明显，当频率为12.2时爬行持续时间为2s，而频率在11.8到12.1之间时系统的速度变化处于稳定状态。所以通过分析发现，当加入的振动频率保持在11.8到12.1之间时系统的爬行现象改善************。从加速度变化曲线图也可以得到相同的结论，如图4.9所示。图4.9不同频率下系统加速度变化曲线图通过以上的分析可以看出：在运用同振幅不同频率的振动来改善进给系统爬行的过程中，选择不同的频率对爬行改善效果变化较大，规律表现不明显，通过对选择频率8到24区间内的运动进行仿真模拟，发现当频率为12时振动对机床进给系统的爬行现象改善最明显，进一步对频率12附近的频率进行细化分析发现，当振动的频率选择在11.8到12.1之间时对爬行现象的改善可以得到很好的效果。即通过上述仿真得到了同振幅下频率的最优区间为11.8到12.1。当振动函数设置为4sin(8t)时，爬行持续时间为2.73s，在爬行持续时间内，速度波动******值为88.48mm/s,期间对应的加速度变化曲线如图4.11中的4sin(8t)，图中显不正向******加速度为18918mm/s2，反向******加速度为-11679mm/s2;当振动函数设置为9sin(8t)时，爬行持续时间为3.17s，在爬行持续时间内，速度波动******值为69.31mm/s,期间对应的加速度变化曲线如图4.11中的9sin(8t)，图中显示正向******加速度为18738mm/s2,反向******加速度为-17895mm/s2;当振动函数设置为16sin(8t)时，爬行持续时间为2.3s,在爬行持续时间内，速度波动******值为78.49mm/s,期间对应的加速度变化曲线如图4.11中的16sin(8t)，图中显示正向******加速度为25037mm/s2,反向******加速度为-11911mm/s2;当振动函数设置为21sin(8t)时，爬行持续时间为5s,即在仿真的整个时间段内，系统爬行现象并未消失，在爬行持续时间内，速度波动******值为69.31mm/s,期间对应的加速度变化曲线如图4.11中的21sin(8t),图中显示正向******加速度为19499mm/s2,反向******加速度为-14382mm/s2。根据上面的变化规律，将频率为8且幅值为4到21的17组数据进行仿真分析，根据每组不同频率的结果，绘制了幅值与爬行持续时间关系曲线如图4.12所示、幅值与速度波动******值关系曲线如图4.13所示以及幅值与正向******加速度和反向******加速度变化曲线。随着幅值的变化，爬行持续的时间处于波动状态，即改变幅值对于爬行持续时间并不能找出一定的规律性变化，图中爬行持续时间超过5s时意味着在整个仿真时间段内，爬行现象并未消失，对应设定的参数并不能消除或改善爬行现象。然而在选择的17组幅值中，当幅值为7和20时爬行持续时间相近且最短，其次是幅值为6和17时的爬行持续时间较短。从图4.13中可以看出当幅值为6时速度波动的******值最小，其次是幅值为20时的速度波动******值较小。从图4.14可以看出当幅值为20时爬行过程中******正向加速度和******反向加速度最小。故综合图412到图4.14的分析可以得出，在选择的17组幅值中，当幅值为20时，产生的振动对机床进给系统爬行现象改善************。当加入振动的幅值为20时，机床进给系统的速度变化曲线如图4.15(a)，加速度变化曲线如图4.15(b)。图4.15运动函数设定为20sin(8t)时系统进给速度和加速度变化曲线比较图4.2(a)，图4.3(a)和图4.15可以看出，当输入振动振幅为20时对系统爬行有很好的改善效果。为了进一步细化改变加入的振动振幅对系统爬行现象的改善效果，对振幅为20附近的振幅进行深入分析，振幅设定分别为19.7、19.8、19.9、20、21.1、21.2、21.3,则仿真对应的速度变化曲线图如图4.16所示（幅值为20的速度变化曲线图如图4.15(a))。由图4.16及图4.15(a)可以看出在幅值小于20和大于20.1时，系统爬行现象明显，而当幅值在20到20.1之间时，爬行持续时间最短，速度变化最小，所以得到了当输入的振动频率为8时改善爬行现象最优的幅值范围为20到20.1。通过对不同幅值速度曲线的分析，相对应的加速度的变化曲线也可以得到相同的结论，如图4.17所示。通过4.1.1节和4.1.2节的分析发现，改变加入振动的频率和幅值可以起到改善机床进给系统的爬行现象，并且在所选的17组频率和17组幅值仿真中发现，当输入函数为sin(12t)时改善************。根据函数sin(12t)时的仿真结果，我们下面进一步对它的最优幅值进行进一步讨论，从而得出在最优的频率基础上改善爬行************的幅值的取值范围。下面分别取sin(12t)的幅值分别为0.9、0.91、0.99、1、1.01、1.09、1.1，得到幅值在0.9到1.1之间时的系统进给速度变化曲线如图4.18和系统进给加速度变化曲线如图4.19。从图4.18和4.19可以看出当输入振动函数为sin(12t)时，幅值在大于0.91到小于1.09之间时，系统的进给速度变化曲线和加速度的变化曲线保持不变，即幅值在这个范围内爬行现象是相对稳定的。综合对运动函数为sin(12t)的分析可知：当幅值在0.91到1.09,频率在11.8到12.1时，加入的振动对系统爬行现象的改变************。本文采摘自“振动对精工机床进给系统爬行的影响”，因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示，有需要者可以在网络中查找wnsr888手机版相关的文章！本文由海天精工整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！