SU1154082A1 - Apparatus for determining dynamic characteristics of abrasive wheel - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АБРАЗИВНОГО КРУГА, содержащее корпус с оправкой дл  абразивного круга, элементы создани  нагрузки на круг и блок управлени  и измерени  колебаний с блоком регистрации, отличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности, элементы создани  нагрузки на круг выполнены в виде стола и основани , соединённого с корпусом через виброизол дионную прокладку, взаимодействующих между собой при помощи упругой и электродинамической св зей, Г1ри этом в опоры оправки встроены датчики силы, а между столом и оправкой установлены датчики относительньйс смещений, выходы которых св заны с входом регистрирукицего блока, вьшолненного в виде двух разделительных и одного дифференцирующего элементов, двух умножителей, двух квадраторов, четырех элементов усреднени  во времени, . двух делителей и табло, причем входы первого и второго разделительных элементов подключены к выходам соответственно датчиков силы и датчиков относительных смещений, выходы посто нных составл ющих разделительных элементов - к входам табло, а выход переменной составл ющей первого разделительного элемента подключен к входам двух умножителей,а выход переменной (Л составл ющей второго разделительного элемента - к входай первого умножител , первого квадраторй и дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входам второго квадратора и второго умножител , при этом выходы двух умножителей и двух квадр ,аторов подключены к входам элементов усреднени  во времени, а выходы элемейтов усреднени  во времени подключены попарно к входам делителей, выходами соединенных с входами табло.A DEVICE FOR DETERMINING THE DYNAMIC CHARACTERISTICS OF THE ABRASIVE CIRCLE, comprising a body with a mandrel for an abrasive wheel, elements of creating a load on the circle and a control unit and measuring vibrations with a registration unit, characterized in that, in order to increase the accuracy, the elements of creating a load on the circle are made in the form of a table and the base, connected to the body through a vibroisol dione gasket, interacting with each other by means of an elastic and electrodynamic coupling, so that force sensors are embedded in the mandrel supports, and ezhdu table and mandrel mounted otnositelnys displacement sensors, the outputs of which are coupled to the input registrirukitsego block vsholnennogo as two separating elements and one differentiator, two multipliers, two quad four elements averaging in time. two dividers and a display, the inputs of the first and second separation elements are connected to the outputs of the force sensors and relative displacement sensors, respectively, the outputs of the constant components of the separation elements are connected to the inputs of the scoreboard, and the variable output of the first separation element is connected to the inputs of two multipliers, and the output of the variable (L component of the second separation element - to the input of the first multiplier, the first quad and the differentiating element, the output of which is connected to the inputs of the second vadratora and second multipliers, the outputs of the two multipliers and two Blocks, Ator elements are connected to inputs of the averaging time, and outputs the averaging time elemeytov connected in pairs to the inputs of dividers, outputs connected to inputs of the board.

Description

Изобретение относитс  к технологни машиностроени  и производства абразивного инструмента и может найти применение при испытани х эксплуатационных свойств шлифовальных кругов. Эксплуатационные свойства шлифовальных кругов в значительной мере определ ютс  упругими деформативными и диссипативными характеристиками самого круга, а также характеристиками его контакта с обрабатываемым, изделием. Известно устройство дл  испытани характеристики шлифовального круга, содержащее возбудитель колебаний, контактное устройство и средство управлени  сигналов возбудител  колебаний и измерени  виброперемещени  lj Недостатками известного устройств  вл ютс  ограниченные функциональны возможности по определению динамических характеристик, в частности невозможность определени  упругих характеристик контакта круга и издели , диссиПативных характеристик, а также неточность, св занна  с нелинейностью характеристики контакта и низкой добротностью системы, неоперативность получени  информации. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей и облас применени , а также повышение точно и оперативности получени  информаци Цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  определени  динамически характеристик абразивного круга, содержащем корпус с оправкой дл  абразивного круга, элементы создани  нагрузки на круг и блок управлени  измерени  колебаний с блоком регистра ции, элементы создани  нагрузки на кру выполнены в виде стола и основани , соединенного с корпусом через вибро изол ционную прокладку, взаимодействующих между собой при помощи упругой и электродинамической св зей при этом в опоры оправки встроены датч ки силы, а между столом и оправкой установлены датчики относительных смещений, выходы с которых св заны с входами регистрирующего блока, выполненного в виде двух разделительных и одного дифференцирующего элементов, двух умножителей, двух квадраторов, четьфех элементов усреднени  во времени, двух делителе и табло, причем входы первого и второго разделительных элементов подключены к выходам соответственно датчиков силы и датчиков относительных перемещений, выходы посто нных составл ющих разделительных элементов к входам табло, а выход переменной составл ющей первого разделительного элемента подключен к входам двух умножителей, а выход переменной составл ющей второго разделительного элемента - к входам первого умножител , первого квадратора и дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входам второго квадрг тора и второго умножител , при этом выходы двух умножителей и двух квадраторов подключены к входам элементов усреднени  во времени, а выходы элементов усреднени  во времени подключены попарно к входам делителей , выходами соединенных с входами табло. На фиг. 1 показано схематично предлагаемое устройство; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - функциональна  структурна  схема регистрирующего блока. Устройство содержит корпус 1 коробчатой формы, внутри которого располагаетс  оправка 2 с абразивным кругом 3. Оправка 2 помещаетс  в опоры 4, в которые встроены датчики 5 силы, например пьезодинамические. Абразивньй круг контактирует с деталью 6, расположенной на столе 7. Между столом и корпусом располагаетс  основание 8, закрепленное на корпусе через виброизол ционную прокладку 9 и св занную со столом упругими элементшу1И 10. Кроме того, стол и основание св заны электродинамической св зью, состо щей из катушки 11 и сердечника 12. Между столом и оправкой установлены датчики 13 относительных смещений. В прорез х боковой, стенки размещены сменные размерные плиты 14. Фиксаци  опоры осуществл етс  прижимным болтом 15 с накладкой 16. Устройство содержит также привод 17 вращени , блок 18 управлени  током в катущке, элементы 19 средних значений и регистрирующий блок 20. Регистрирующий блок состоит из разделительных устройств 21 и 22, дифференцирующего устройства 23, вход которого подсоединен с выходу устройства 22, умножительных устройств 24 и 25, входы которых соответственно св заны с выходами устройств 21, 23 и 21, 22, квадраторов 26 и 27, входы которых подсоединены соответственно к выходам устройств 22 и 23, элементов 28-31 усреднени  во времени, входы которых подсоединены соответственно к выходам устройств 24-27, делительных устройств 32 и 33, входы которых подсоединены соответственно к выходам устройств 30, 31 и.28, 29, и табло 34, входы которого подсоединены к выходам 2.1, 22, 32 и 33. Устройство работает следующим образом. Абразивный круг 3 с оправкой 2 устанавливаетс  в опоры 4, при этом сменные размерные плиты 14 подбираютс  в зависимости от размера абразивного круга. Фиксаци  опор осущест л етс  болтами 15, образующими винто вую пару с накладкой 16, жестко закрепленной на каркасе. Круг вводитс  в контакт с деталью 6, установленной на столе 7. С помощью привода 17 обеспечиваетс  либо заданный угол поворота абразивного круга, либо его непрерывное вращение. С помощью блока 18 управлени  на катушку 11 подаетс  определенна  величина посто нного напр жени , которое с помощью сердечника 12 обеспечивает статическо поджатие детали к кругу. Значени  сил поджати , деформаци  контакта круга и детали фиксируютс  датчиками 5 силы и датчиками 13 относительных перемещений . Сигналы с правого и левого датчиков усредн ютс  в элементах 19 и подаютс  в регистрирующий блок 20. В динамическом режиме работу нар ду с посто нной составл ющей напр жени  на обмотку катушки подаетс  переменна  составл к ца  напр жени , котора  приводит к возбуждению колебаний стола 7 и переменному нагружению контакта круга и детали. Сигналы с датчи ков силы 5 и перемещений 13 после усреднени  поступают в разделительные элементы 21 и 22 регистрирующего блока 20, где происходит отделение посто нных составл ющих от переменных . Посто нные составл ющие поступают на вход табло 34. Переменна  составл юща  сигнала перемещений поступает на входы умножительного устройства 25, квадратора 26 и дифференцирующего элемента 23. Сигнал с выхода диффе1 2. ренцирующего элемента поступает на вход квадратора 27 и вход умножительного устройства 24. Переменна  составл юща  сигнала силы с выхода разделительного элемента 21 поступает на свободные входы умножительных устройств 24 и 25. Сигналы с выходов умножительных устройств 24 и 25 и квадраторов 26 и 27 поступают соответственно на входы элементов 31,28 и 29,30 усреднени  во времени. Сигналы с выходов элементов 28 и 29 поступают на входы делительного устройства 33, а сигналы с выходов элементов 30 и 31 - на входы делительного устройства 32. Сигналы с выхода делительных устройств поступают на табло 34. Таким образом, устройство обеспечивает возможность статических и динамических испытаний контакта jcpyra и детали при различных сочетани х формы и величин статического и динамического внешних воздействий с мгновенным получением информации о статической и динамической жесткости контакта и демпфирующих свойствах, характеризуемых коэффициентом статической жесткости эквив лентным коэффициентом динамической жесткости 0 и эквивалентным коэффициентом демпфировани  р. Динамические свойства контакта круга и издели  при данной статической нагрузке инекотором виде динамической нагрузки Могут быть представлены выражением (l) , (Я (О где - переменное относительное смещение, а - производна  во времени. Если обе части равенства (1) умножить на , проинтегрировать по времени t за промежуток времени от О до некоторого момента Т, получим т т т U) неличины fJ(V),J4, о О о редставл ют собой средние величины одынтегральных выражений, получаемьтхThe invention relates to mechanical engineering and the production of abrasive tools and can be used in testing the performance properties of grinding wheels. The performance properties of the grinding wheels are largely determined by the elastic deformative and dissipative characteristics of the wheel itself, as well as the characteristics of its contact with the work piece. A device for testing the characteristics of a grinding wheel containing a vibration exciter, a contact device and a means for controlling signals of an excitation vibration and measuring vibration displacement is known. The disadvantages of the known devices are the limited functionality for determining dynamic characteristics, in particular, the inability to determine the elastic characteristics of the contact of a circle and product, dissipative characteristics , as well as inaccuracy associated with the nonlinearity characteristics of the contact and low d system turnover, inoperative information. The purpose of the invention is to expand the functionality and application area, as well as to increase the accuracy and efficiency of obtaining information. The device is achieved by the fact that the device for determining the dynamic characteristics of an abrasive wheel, comprising a body with a mandrel for an abrasive wheel, elements for creating a load on the wheel and an oscillation measurement control unit with the registration unit, the elements of creating a load on the core are made in the form of a table and a base, connected to the body through a vibration insulation pad, interacting between Using elastic and electrodynamic couplings, force sensors are integrated into the mandrel supports, and relative displacement sensors are installed between the table and the mandrel, the outputs of which are connected to the inputs of the recording unit, made in the form of two separation and one differentiating elements, two multipliers, two quadrants, averaging over the time elements, two dividers and a display, the inputs of the first and second separation elements being connected to the outputs of the force sensors and sensors respectively displacements, the outputs of the constant components of the separation elements to the inputs of the scoreboard, and the output of the variable component of the first separation element are connected to the inputs of two multipliers, and the output of the variable component of the second separation element to the inputs of the first multiplier, first quadrant and differentiating element, the output of which connected to the inputs of the second quadrtor and the second multiplier, while the outputs of two multipliers and two quadrants are connected to the inputs of the averaging elements in time, and the outputs of the elements averaging over time are connected in pairs to the inputs of the dividers, outputs connected to inputs of the board. FIG. 1 shows a schematic of the proposed device; in fig. 2 view A in FIG. one; in fig. 3 - functional block diagram of the recording unit. The device comprises a box-shaped body 1, inside which a mandrel 2 with an abrasive wheel 3 is located. A mandrel 2 is placed in supports 4 in which force sensors 5, for example piezo-dynamic, are embedded. The abrasive circle is in contact with the part 6 located on the table 7. Between the table and the body there is a base 8 fixed to the body via a vibration-proof pad 9 and connected to the table by elastic elements 1 and 10. In addition, the table and the base are electrodynamically connected Slot of the coil 11 and the core 12. Between the table and the mandrel installed sensors 13 relative displacements. Replaceable dimensional plates 14 are placed in the slots of the side wall. The support is fixed by a clamping bolt 15 with an overlay 16. The device also contains a rotational drive 17, a coil current control unit 18, average elements 19 and a recording unit 20. The recording unit consists of separating devices 21 and 22, a differentiating device 23, the input of which is connected to the output of the device 22, multiplying devices 24 and 25, whose inputs are respectively associated with the outputs of the devices 21, 23 and 21, 22, quadrants 26 and 27, whose inputs are under Connected respectively to the outputs of the devices 22 and 23, time averaging elements 28-31, the inputs of which are connected respectively to the outputs of the devices 24-27, the dividing devices 32 and 33, the inputs of which are connected respectively to the outputs of the devices 30, 31 and 28, 29, and the board 34, the inputs of which are connected to the outputs 2.1, 22, 32 and 33. The device operates as follows. An abrasive wheel 3 with a mandrel 2 is installed in the supports 4, while the interchangeable dimensional plates 14 are selected depending on the size of the abrasive wheel. The supports are fixed by bolts 15, forming a screw pair with an overlay 16 fixed on the frame. The circle is brought into contact with the part 6 mounted on the table 7. By means of the actuator 17, either the predetermined angle of rotation of the abrasive wheel or its continuous rotation is provided. By means of the control unit 18, a certain amount of direct voltage is applied to the coil 11, which by means of the core 12 provides a static preload of the part to the circle. Values of pressing forces, deformation of the contact of the wheel and part are recorded by force sensors 5 and relative displacement sensors 13. The signals from the right and left sensors are averaged in the elements 19 and fed to the recording unit 20. In the dynamic mode, along with the constant component voltage, a variable voltage is applied to the coil winding, which leads to the excitation of table oscillations 7 and variable load contact of the circle and details. The signals from the force sensors 5 and displacements 13 after averaging enter the separation elements 21 and 22 of the recording unit 20, where the constant components are separated from the variables. The constant components are fed to the input of the board 34. The variable component of the displacement signal is fed to the inputs of the multiplying device 25, quadrant 26 and differentiating element 23. The signal from the output of differentiating element 2. The charging element is fed to the input of quadrant 27 and the input of multiplying device 24. Variable The force signal from the output of the separating element 21 is fed to the free inputs of the multiplying devices 24 and 25. The signals from the outputs of the multiplying devices 24 and 25 and quadrants 26 and 27 are fed to the inputs, respectively lementov 31.28 and 29.30 during the averaging time. The signals from the outputs of the elements 28 and 29 are fed to the inputs of the separating device 33, and the signals from the outputs of the elements 30 and 31 to the inputs of the separating device 32. The signals from the output of the separating devices arrive at the display 34. Thus, the device provides the possibility of static and dynamic contact testing jcpyra and details at various combinations of the form and values of static and dynamic external influences with instant obtaining information about static and dynamic contact stiffness and damping properties, we characterize The static stiffness coefficient is equivalent to a dynamic stiffness coefficient of 0 and an equivalent damping coefficient p. The dynamic properties of the contact between the circle and the product at a given static load and some kind of dynamic load can be represented by the expression (l), (I (O where is the variable relative displacement, and is the derivative of time). If both sides of equality (1) are multiplied by, integrate over time t over a period of time from o to a certain time t, we get m t u) nonpersonal fj (v), j4, o o o are the average values of the integral expressions obtained

5five

в элементах усреднени  по in averaging elements by

Т 6T 6

ср-((Пи Однако величинаwed - ((Pi However, the value

II

(§)(§)

с)with)

в случае равенства или кратности промежутка интегрировани  периоду возбуждаемых колебаний равна нулю, а в случае негармонических колебаний при достаточно большом Т становитс  пренебрежимо малой. Вследствие этого эквивалентный коэффициент жесткости равенin the case of equality or multiplicity of the integration interval, the period of the excited oscillations is zero, and in the case of non-harmonic oscillations with a sufficiently large T becomes negligible. As a consequence, the equivalent stiffness coefficient is

. (5)ср. (5) Wed

i V ICpi V ICp

Реализаци  этого процесса получени  d осуществл етс  элементами блока 25, 26, 28, 29 и 33, а на выходе элемента 33 получают сигнал, пропорциональный эквивалентному коэффициенту жесткости ot. Аналогичньм образом , умножа  (1) на и применив те же соображени , получим эквивалентны коэффициент демпфировани The implementation of this process for obtaining d is carried out by the elements of the block 25, 26, 28, 29 and 33, and at the output of the element 33 a signal is obtained proportional to the equivalent stiffness coefficient ot. Similarly, multiplying (1) by and applying the same considerations, we obtain an equivalent damping coefficient

,т ., t

crt crt

(6)(6)

5408254082

Реализаци  процесса получени  fS осуществл етс  цепочкой элементов 23, 24, 27, 30, 31 и 32, а на выходе последнего получают сигнал, пропорциональный эквивалентному коэффициенту демпфировани  ft,The implementation of the process of obtaining fS is carried out by a chain of elements 23, 24, 27, 30, 31 and 32, and at the output of the latter a signal is obtained that is proportional to the equivalent damping factor, ft,

Предлагаемое устройство расшир ет функциональные возможности, так как позвол ет определ ть как статическую,The proposed device extends the functionality because it allows defining as static,

10 так и динамическую жесткость контакта детали и круга, демпфирующие свойства этого контакта и расшир ет область применени  вследствие возможности использовани  различных режимов возбуждени  (гармонических, негармонических , случайных). Кроме того, устройство повьппает точность определени  характеристик контакта, так как резонансный режим определени  динамическо10 and the dynamic stiffness of the contact of the part and the circle, the damping properties of this contact and expands the field of application due to the possibility of using various excitation modes (harmonic, non-harmonic, random). In addition, the device improves the accuracy of determining the characteristics of the contact, since the resonant mode of determining the dynamic

20 жесткости вследствие низкой добротности круга и нелинейности его свойст оказываетс  весьма нестабильным, а контакт ролика и круга в известном устройстве сам по себе обладает свойствами, отличными от контакта детали и круга} повышает оперативность получени  информации за счет применени  схемы регистрирукицего блока.20 rigidity due to the low quality factor of the circle and its non-linearity is very unstable, and the contact of the roller and the circle in the known device itself has properties different from the contact of the part and the circle} increases the speed of obtaining information through the use of a registering circuit.

Изобретение позвол ет ускоритьThe invention speeds up

30 прог.есс испытаний при определении эксплуатационных характеристик абразивного круга.30 progess tests in determining the performance of the abrasive wheel.

9 f Фиг.9 f FIG.

11540821154082

видАviewA

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АБРАЗИВНОГО КРУГА, содержащее корпус с оправкой для абразивного круга, элементы создания нагрузки на круг и блок управления и измерения колебаний с блоком регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, элементы создания нагрузки на круг выполнены в виде стола и основания, соединённого с корпусом через виброизоляционную прокладку, взаимодействующих между собой при помощи упругой и электродинамической связей, при этом в опоры оправки встроены датчики силы, а между столом и Оправкой установлены датчики относительный смещений, выходы которых связаны с входом регистрирующего блока, выполненного в виде двух разделительных и одного дифференцирующего элементов, двух умножителей, двух квадраторов, четырех элементов усреднения во времени, двух делителей и табло, причем входы первого и второго разделительных элементов подключены к выходам соответственно датчиков силы и датчиков относительных смещений, выходы постоянных составляющих разделительных элементов - к входам табло, а выход переменной составляющей первого разделительного элемента подключен к входам двух умножителей,а выход переменной составляющей второго разделительного элемента - к входай первого умножителя, первого квадратора и дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входам второго квадратора и второго умножителя, при этом выходы двух умножителей и двух квадраторов подключены к входам элементов усреднения во времени, а выходы элемейтов усреднения во времени подключены попарно к входам делителей, выходами соединенных с входами табло.DEVICE FOR DETERMINING DYNAMIC CHARACTERISTICS OF THE ABRASIVE CIRCLE, comprising a body with a mandrel for an abrasive wheel, elements for creating a load on the wheel, and a control and vibration measuring unit with a recording unit, characterized in that, in order to increase accuracy, the elements for creating the load on the wheel are made in the form of a table and the base, connected to the housing through a vibration isolation pad, interacting with each other using elastic and electrodynamic connections, while force sensors are built into the mandrel supports, and between scrap and Mandrel installed relative displacement sensors, the outputs of which are connected to the input of the recording unit, made in the form of two dividing and one differentiating elements, two multipliers, two quadrators, four averaging elements in time, two dividers and a display, and the inputs of the first and second dividing elements connected to the outputs respectively of the force sensors and sensors of relative displacements, the outputs of the constant components of the separation elements to the inputs of the scoreboard, and the output of the variable component of the first dividing element is connected to the inputs of two multipliers, and the output of the variable component of the second dividing element is connected to the inputs of the first multiplier, the first quadrator and differentiating element, the output of which is connected to the inputs of the second quadrator and the second multiplier, while the outputs of two multipliers and two quadrators are connected to the inputs of the averaging elements in time, and the outputs of the averaging elements in time are connected in pairs to the inputs of the dividers, the outputs connected to the inputs of the scoreboard. >>