Снижение виброакустической активности корпусных и базовых деталей станков.

1. Основные направления создания малошумных конструкций.

Многочисленные исследования показывают, что основная доля акустической мощности, излучаемой станками, приходится на корпусные и базовые детали, совершающие интенсивные колебания, возбуждаемые кинематическими парами и механизмами. Тенденция современного станкостроения к снижению металлоемкости базовых и корпуса конструкций при одновременном повышении частот вращения и мощности приводов определяет важность вопросов проектирования корпусных конструкций в малошумном исполнении. Последние представляют co6ой тонкостенные коробчатые конструкции, состоящие из пластинчатых элементов с ребрами жесткости, изгибные колебания которых на собст­венных частотах и являются причиной создаваемого шума. Применение сварных оснований в токарных станках среднего типоразмера (мод. 16Б16П, 1716ПФЗ) привело к росту шума станков на 3-5 дБА.

Основными направления снижения шума корпусных и базовых деталей станков являются: увеличение механического сопротивления шумоизлучающих элементов, мест приложения динамических нагрузок, путей распространения вибраций, увеличение демпфирующих свойств конструкций, применение средств виброгашения, уменьшение возму­щающих усилий за счет применения методов виброизоляции.

2. Увеличение механического сопротивления конструкции.

Одним из основных требований при проектировании корпусных конструкций является создание высокого механического сопротивле­ния. Увеличение механического сопротивления мест расположения подшипников может быть достигнуто их расположением в приливах или выполнением несущих стенок толщиной равной ширине гнезд (рис.13,а). Это позволяет снизить излучаемый шум до 5 дБА. Увеличение жест­кости корпусных конструкций может быть достигнуто за счет уве­личения толщины стенок и введением дополнительных перегородок и ребер жесткости. Увеличение жесткости конструкции приводит к смещению собственных частот в высокочастотную область, где уровень возмущающих нагрузок ниже. Это приводит к снижению шума и вибраций в наибольшей степени на первых собственных часто­тах. Замена плоских элементов конструкций на элементы сферичес­кой или цилиндрической формы дает снижение шума до 6 дБА за счет увеличения их жесткости. Установка ребер жесткости на внешней стороне ограждений может приводить к увеличению излучаемого шума за счет роста площади поверхности. Существенное значение для сниже­ния шума имеет расположение внутренней системы перегородок и ребер жесткости таким образом, чтобы обеспечить высокую общую жесткость всей конструкции при значительной местной жесткости излучающих шум элементов.

рис.13. Элементы корпусов для увеличения механического

сопротивления: а - несущие стенки; б - крышки с ребрами жесткости.

С целью увеличения как общей, так и местной жесткости предпочтительна такая установка перегородок, которая обеспечила бы фиксацию боковых стенок (рис. 14, - 1, 2). Ори диагональном расположении перегородок рекомендуется их крепить не в углах, а на боковых стенках, что обеспечивает снижение шума и вибрации, варианте (см. рис. 14-3) не достигается ужесточение передней вики, которая интенсивно излучает шум.

рис.14. Элементы базовых конструкций станков.

При оребрении днищ и перекрытий оснований станков необходимо иметь в виду, что соединения перекрытия с ребрами жесткости и перегородками не могут быть проварены(см. рис.14-4).Более предпочтителен вариант изготовления такого перекрытия из отдельных угловых элементов с последующей их сваркой (см. рис.14-5).

Снижение вибрации стенок достигается только при достаточной жесткости ребер, которые должны обеспечить "деление" стенок на цельные излучатели различного размера во избежание равночастотного звукоизлучения (рис.12,б). Считается, что высота ребер должна быть равна (4-6) h . При малой толщине стенок сварных конструкций достаточное увеличение жесткости стенок может быть достигнуто выштамповкой ребер жесткости ( рис.14-б).

На примере модернизации станка мод. 1716ПФЗ было установлено, что снижение шума и вибраций достигается при увеличении механи­ческого сопротивления в местах установки различных механизмов: электродвигателей, редукторов и т.п. Это достигается увеличением жесткости опорных элементов, введением ребер жесткости, косынок, перегородок, толщины опорного листа, массы опорных элементов введением сегментного настила (рис.14-5).В результате шум может быть снижен на 3-7 дБА.

2.Увеличение демпфирования в корпусных и базовых деталях Эффективным направлением снижения шума корпусных и базовых конструкций станков является повышение их демпфирующих свойств. Сварные стальные конструкции имеют низкий коэффициент потерь (0,01...О,03), что позволяет эффективно использовать различные средства вибропоглощения. При использовании вибропоглощающих материалов необходимо определить места их рационального размещения. Вибропоглотитель рекомендуется распологать в местах установки основных источников вибрации, на путях распространения вибрации и на элементах-излучателях шума. Для станков это обычно бывают области расположения редуктора, электродвигателя, шпиндельной бабки, вибропроводящие и излучающие шум поверхности. Выбор оптималь­ного варианта размещения вибропоглатителей зависит от компоновки станка, источников вибраций и исполнения корпусных и базовых деталей. Оценку эффекта снижения вибраций проводят расчетным путем ил экспериментально. Для вибродемпфирования основных излучателей шум каковыми являются несущие стенки корпусов, а также стенки кожухов и ограждений, рекомендуется использовать вибропоглошагощие покрыт (ВПП), основные типы которых показаны на рис.15. ВПП делятся в зависимости от характера деформаций упруго-вязкого слоя на жесткие, мягкие и армированные. В жестких покрытиях (рис.15,а) потери колебательной энергии обусловлены деформацией растяжения - сжатия упруго-вязкого слоя и представляют собой специальные пластмассы, наносимые на демпфируемую поверхность наклеиванием, напылением, шпателированием. Так как деформация слоя растет с его удалением митрального слоя, то применяется жесткое ВШ с прокладкой рис.15,б). Армированное ВПП (см. рис.15, в, г) представляет собой ой упруго-вязкого материала, на который наносится слой жесткого материала (фольга, металл). Поглощение увеличивают путем добавления

числа слоев. В мягких ВПП поглощение колебательной энергии обусловлено распространением при поперечных колебаниях поверхности упругих волн в направлении толщины покрытия. В мягких ВПП пользуют различные сорта резины. Считается, что наибольший эффект на низких частотах дает применение жестких покрытий, на средних - армированных и на высоких - мягких.

рис.15. Конструкции вибропоглощающих покрытий (ВПП): а - жесткое; б - жесткое с прокладкой; в - армиро­ванное однослойное; г - армированное многослойное; I - стенка корпуса, ограждение; 2 - упруго-вязкий слой; 3 - прокладка; 4 - армирующий слой металла, фольги