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淺談機(jī)床導(dǎo)軌參數(shù)的特質(zhì)解析

作者:天乙數(shù)控機(jī)床時(shí)間:2021-12-22952次瀏覽

信息摘要:

ANSYS支持三種接觸方法:點(diǎn)2點(diǎn)接觸單元、點(diǎn)2面接觸單元以及面2面接觸單元。接觸單元法需要設(shè)定接觸剛度,接觸剛度由K=αPβ求得,其中K為接觸剛度,α、β分別為結(jié)合面特性參數(shù),P為接觸面壓強(qiáng)。剛度阻尼彈簧法是在兩個(gè)子結(jié)構(gòu)之間用一系列彈簧和阻尼器組成彈簧單元并連接起來,這一系列彈簧單元就構(gòu)成了結(jié)合面的動(dòng)力學(xué)模型,

ANSYS支持三種接觸方法:點(diǎn)2點(diǎn)接觸單元、點(diǎn)2面接觸單元以及面2面接觸單元。接觸單元法需要設(shè)定接觸剛度,接觸剛度由K=αPβ求得,其中K為接觸剛度,α、β分別為結(jié)合面特性參數(shù),P為接觸面壓強(qiáng)。剛度阻尼彈簧法是在兩個(gè)子結(jié)構(gòu)之間用一系列彈簧和阻尼器組成彈簧單元并連接起來,這一系列彈簧單元就構(gòu)成了結(jié)合面的動(dòng)力學(xué)模型,模型的動(dòng)力學(xué)參數(shù)即為各彈簧單元的彈簧剛度和阻尼。這是一種比較成熟的結(jié)合面分析方法。通常,對(duì)考慮導(dǎo)軌參數(shù)的滑動(dòng)導(dǎo)軌機(jī)床進(jìn)行有限元分析時(shí)采用接觸單元法,而對(duì)采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的機(jī)床在進(jìn)行有限元分析時(shí)采用剛度阻尼彈簧法。


  本文采用的是剛度阻尼彈簧法,直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)力學(xué)模型如所示。有限元分析模型包括床身、導(dǎo)軌、床鞍、小溜板部分,有限元模型如所示。其中模擬剛度、阻尼的單元選用COMBINE14彈簧單元。定義法向COMBINE14單元的實(shí)常數(shù)為:剛度為:298N/μm,阻尼為:1063Ns/m;定義切向COMBINE14單元的實(shí)常數(shù)為:剛度為:235N/μm,阻尼為:1084Ns/m.用ANSYS程序求解后,得到機(jī)床的固有頻率,一階為1311132Hz,二階為1881501Hz,三階為2011217Hz.


  直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)力學(xué)模型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌有限元模型212諧響應(yīng)分析在諧響應(yīng)分析時(shí),分兩次進(jìn)行。一次是X向激振的諧響應(yīng)分析,一次是Z向激振的諧響應(yīng)分析。在X向諧響應(yīng)分析時(shí),選取分析頻率在690Hz附近,法向彈簧動(dòng)剛度為:2126E7N/m,阻尼為:1063Ns/m,激振點(diǎn)在小溜板中心,拾振點(diǎn)在導(dǎo)軌上貼近滑塊處;在Z向諧響應(yīng)分析時(shí),選取分析頻率在530Hz附近,切向彈簧動(dòng)剛度為:71252E6N/m,阻尼為:1084Ns/m,激振點(diǎn)在小溜板左側(cè)中心,拾振點(diǎn)在導(dǎo)軌上貼近滑塊處。


  用ANSYS程序求解后,得到諧響應(yīng)分析結(jié)果如所示。利用ANSYS對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)合面特性進(jìn)行了有限元分析,分析過程考慮了滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)合面參數(shù),與機(jī)床激振實(shí)驗(yàn)相對(duì)照,分析結(jié)果比較準(zhǔn)確。其中結(jié)合面的靜剛度可以通過靜剛度實(shí)驗(yàn)獲得,動(dòng)剛度和阻尼可以從模態(tài)實(shí)驗(yàn)中識(shí)別。這種基于有限元的機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)合面參數(shù)的動(dòng)態(tài)特性分析方法可以使設(shè)計(jì)人員,諧響應(yīng)分析結(jié)果在設(shè)計(jì)階段便可獲知機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性,使預(yù)測(cè)整機(jī)特性成為可能。


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