前言:
随着木工技术的发展,人们对木材加工精度以及工作环境的要求逐渐提高 立式木工加工中心作为木材加工中广泛使用的木材加工机械,目前存在的主要问题是较大的振动和噪音,导致加工精度和效率降低,危害操作人员的健康[1]因此,在木工加工中心的设计中,通过对加工中心结构进行动态特性分析,改善加工中心设计中存在的薄弱环节,提高加工中心的抗振性能和加工效率,有着重要的研究意义
ODS 工作振型的概念最早是由文献[2]在 1987 年提出的,它表示被测系统在工作状态下的某些特定的时刻或频率下,结构上两点之间或多点之间的振动,或者一点相对其他点的振动状态文献[3-8]利用理论分析及试验测试方法对车辆 压缩机 电机以及机械结构等进行了振动分析,并取得了一定的研究成果
采用ODS工作振型试验方法对E-305S立式木工加工中心振动信号进行采集与分析,通过6个加速度传感器同时测量加工中心在不同转速下XYZ三向的振动情况,记录固定参考点与移动测量点的响应信号,通过信号处理得到加工中心在工作状态下的振型及频率
2 ODS试验理论及试验方案
2.1 ODS定义及理论
ODS定义为结构在一定频率下的振动变形分析,即结构上两个或两个以上点的受迫振动,特定频率下的点的运动产生了结构振动变形[9]ODS试验时为获得准确地工作振型,采用结构上某一固定点的响应近似地代替结构所受到的动力载荷,移动其他传感器采集其余测点信号,由此引入复传递率的概念[10]
根据传递率与每个测点的自功率谱得出所有点的变形值,获得结构在实际运转下的工作振型 采用复传递率矩阵代替模态分析中的传递率矩阵,使用模态分析软件来处理试验数据加工中心 试验方案试验测试系统主要包括加速度传感器 数据采集器 信号调理仪和PC机 数据采集处理系统为安装南京安正软件有限公司开发的振动动态信号采集分析系统,根据加工中心模态分析结果,择工作台右上角271点作为固定测量点,试验加工中心的测点布置线框图和ODS试验测试现场,如图1所示
试验时采用环境激励方式,分析频率设置为 1000Hz,系统的采样点数设置为2048 测试固定点及测量点均使用三个加速度传感器对 三向同时进行信号采集 试验时对采样数据进行平均处理来计算频响函数,试验取2次平均 试验对固定参考点及移动测量点的加速度信号均添加汉宁窗(Hanning)来减少泄露误差
结束语:
(1) ODS试验方法多用于大型结构的工作振型分析,通过研究表明, ODS试验方法适用于木工方面中小型复杂机械结构的振动分析 (2)通过ODS试验得到的工作振型及模态参数与有限元分析固有频率范围相对比,找出木工加工中心存在的薄弱环节,为木工加工中心的优化设计提供意见 (3)通过对加工中心空转以及切削深度2mm两种工作状态下的ODS试验数据进行对比分析,考虑到切削过程中试验条件的局限性以及安全性,空转ODS试验可以满足试验要求(4)对加工中心薄弱环节进行了结构优化,优化后加工中心切削方向上刚度得到增强,通过优化前后有限元结果对比,改善了部分薄弱模态振型,提高了加工中心的整机动态性能
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