Chân đế máy cần cứng đến mức nào?
Đặt mục tiêu độ võng và tần số riêng cho chân đế máy, vì sao độ cứng và giảm chấn là hai vấn đề khác nhau, và cách kiểm tra thiết kế theo cả hai tiêu chí.
“Làm cho cứng” không phải là một tiêu chuẩn kỹ thuật. Hai kỹ sư sẽ tính kích thước cùng một chân đế rất khác nhau từ chỉ dẫn đó, và cả hai báo giá sẽ quay về với mức giá anh chị không thể so sánh. Độ cứng cần có con số, và chỉ có vài con số thực sự quan trọng.
Hai vấn đề khác nhau, liên tục bị nhầm lẫn
Độ cứng là mức kết cấu dịch chuyển dưới tải ổn định. Lực cắt đẩy, chân đế võng, dao không ở nơi bộ điều khiển nghĩ, và chi tiết sai.
Giảm chấn là tốc độ kết cấu ngừng dịch chuyển sau một nhiễu loạn. Một nhát cắt bắt đầu, kết cấu ngân rung, và gợn sóng xuất hiện trên độ nhẵn bề mặt.
Chúng độc lập với nhau. Một chân đế thép hàn có thể cực kỳ cứng và gần như không giảm chấn: nó hầu như không dịch chuyển dưới tải và ngân như chuông khi bị gõ. Gang đúc, đúc khoáng và kết cấu hàn chèn đầy đánh đổi một phần độ cứng trên mỗi đơn vị thể tích để lấy giảm chấn.
Vì vậy câu hỏi đầu tiên với bất kỳ chân đế nào là anh chị thực sự gặp hỏng hóc nào. Thêm tấm vào một vấn đề rung giật là sai lầm đắt tiền phổ biến nhất trong lĩnh vực này, và nó phổ biến vì cả hai vấn đề đều biểu hiện là “máy chưa đủ chính xác”.
Đặt mục tiêu độ võng
Hãy bắt đầu từ ngân sách sai số thay vì quy tắc kinh nghiệm. Máy của anh chị có một tổng sai số cho phép. Trục chính, thanh dẫn, trôi nhiệt, điều khiển và kết cấu mỗi thứ nhận một phần. Hãy quyết định chân đế được phép chiếm phần nào, và đó là giới hạn độ võng của anh chị ở trường hợp tải chi phối.
Làm xong, hãy kiểm tra lại với thông lệ thông thường. Công việc máy công cụ thường áp dụng giới hạn độ võng nhịp chia cho 3000, chặt hơn rất nhiều so với L/250 hoặc L/360 của kết cấu xây dựng, vì hậu quả là một chi tiết phế phẩm chứ không phải một trần thạch cao nứt.
Một số điểm quyết định con số có ý nghĩa hay không:
- Trường hợp tải nào? Lực cắt tối đa, vị trí dao xấu nhất, một trục chuyển động ở cuối hành trình, hoặc phân bố trọng lượng của chính máy. Hãy nêu rõ.
- Đo giữa hai thứ nào? Độ võng của chân đế đứng riêng không đáng quan tâm. Điều quan trọng là chuyển vị tương đối giữa dao và chi tiết gia công, nghĩa là toàn bộ vòng qua chân đế, thanh dẫn và cột.
- Đỡ bằng cách nào? Chân đế trên ba điểm cân bằng hoạt động khác với cùng chân đế trên sáu điểm, và lại khác nữa khi được trám vữa. Hãy phân tích nó như cách nó sẽ thực sự đặt.
Đặt mục tiêu động lực học
Độ cứng tĩnh là nửa dễ. Hành vi động lực học mới là điều thường giới hạn máy.
Mục tiêu thiết kế là giữ tần số riêng thứ nhất của kết cấu tránh xa các tần số máy kích thích, có dự phòng. Các mục tiêu trên 80 đến 100 Hz thường được nêu cho kết cấu máy công cụ, và là điểm khởi đầu hợp lý.
Nhưng yêu cầu thực sự là tách khỏi các kích thích cụ thể của anh chị:
- Tần số quay của trục chính trên toàn dải tốc độ làm việc.
- Tần số răng cắt, bằng tốc độ trục chính nhân số lưỡi cắt và thường là thủ phạm gây rắc rối.
- Băng thông servo và mọi lần đảo chiều hoặc dừng.
- Bơm, quạt và bất cứ thứ gì khác có mất cân bằng quay được bắt bu lông vào kết cấu.
Hãy đối chiếu chúng với vài dạng dao động đầu tiên. Một kết cấu có dạng thứ nhất rơi giữa hai tốc độ vận hành tệ hơn một kết cấu có dạng thứ nhất thấp hơn một chút nhưng nằm dưới mọi thứ.
Kiểm tra thiết kế
Tính tay trước. Coi chân đế như một dầm hoặc một tấm và dùng lý thuyết dầm cổ điển để có bậc độ lớn của độ võng trước khi ai đó mở mô hình CAD. Mất vài phút và nó bắt được các thiết kế sai gấp năm lần, điều mà không mức làm mịn lưới nào cứu được.
Sau đó FEA cho hình học thực, kết quả dao động riêng và các trường hợp tải mà tính tay không bao quát được.
Sau đó kiểm tra vật lý trên chiếc đầu tiên. Một thử nghiệm gõ trên chân đế đã hoàn thiện cho biết các dạng dao động thực và cho anh chị giảm chấn mà mô hình chỉ ước lượng được. Đó là phép đo rẻ và là phép đo duy nhất bao gồm các mối nối, mối hàn và điều kiện đỡ thực.
Nếu các con số không đạt
Theo thứ tự gần đúng về hiệu quả chi phí:
- Tăng chiều sâu tiết diện. Độ cứng tăng theo lập phương của chiều sâu. Miễn phí nếu kích thước bao cho phép.
- Cải thiện bố cục gân. Tạo tam giác chống lại xoắn chi phối. Thường vừa tăng độ cứng vừa giảm khối lượng.
- Đổi điểm đỡ. Di chuyển các điểm cân bằng có thể thay đổi hoàn toàn độ võng mà không đổi gì ở kết cấu.
- Thêm khối lượng hoặc giảm chấn. Chèn đầy các tiết diện nếu vấn đề là động lực học chứ không phải tĩnh.
- Đổi vật liệu. Gang đúc hoặc đúc khoáng, kèm mọi chi phí dụng cụ đi theo.
- Tăng độ dày tấm. Cuối cùng, không phải đầu tiên. Tốn nhất trên mỗi đơn vị độ cứng thu được.
Thứ tự đó đáng nhớ, vì các thiết kế chịu áp lực tiến độ thường với tới lựa chọn cuối trước tiên.
Nên đưa gì cho xưởng
Họ sẽ không phân tích lại máy của anh chị, và anh chị cũng không nên muốn vậy. Hãy đưa họ hình học, mác tấm, tiêu chuẩn hàn, các mặt gia công và dung sai kèm chuẩn, và yêu cầu khử ứng suất. Phân tích của anh chị vẫn là của anh chị. Điều họ cần để báo giá là kết cấu, không phải lập luận đằng sau nó.
Câu hỏi thường gặp
Nên thiết kế chân đế máy theo giới hạn độ võng nào?
Một con số thường dùng cho máy công cụ là nhịp chia cho 3000, chặt hơn nhiều so với thực hành kỹ thuật xây dựng vì anh chị đang bảo vệ một dung sai cắt gọt chứ không phải ngăn sự sụp đổ. Giới hạn đúng cho máy của anh chị đến từ ngân sách sai số: hãy tính xem trong tổng sai số cho phép, anh chị sẵn sàng dành bao nhiêu cho độ võng của chân đế, rồi tính kích thước theo đó.
Chân đế máy nên có tần số riêng bao nhiêu?
Mục tiêu thiết kế thông thường là giữ tần số riêng thứ nhất của kết cấu cao hơn tần số cưỡng bức cao nhất mà máy tạo ra, có dự phòng; các mục tiêu trên 80 đến 100 Hz thường được nêu cho kết cấu máy công cụ. Điều quan trọng là tách khỏi các kích thích thực tế của anh chị, tốc độ trục chính, tần số răng cắt và băng thông servo, chứ không phải chạm một con số tròn.
Chân đế của tôi đủ cứng nhưng máy vẫn rung giật. Vì sao?
Độ cứng và giảm chấn là hai đặc tính khác nhau. Độ cứng quyết định kết cấu dịch chuyển bao xa dưới tải ổn định; giảm chấn quyết định nó ngừng dịch chuyển nhanh thế nào sau một nhiễu loạn. Một kết cấu thép hàn rất cứng có thể gần như không có giảm chấn và sẽ ngân rung. Cách sửa là khối lượng, giảm chấn hoặc dịch chuyển tần số, không phải thêm tấm.
Có chân đế cần báo giá? Gửi bản vẽ và chúng tôi ghép đến tối đa ba xưởng tại Việt Nam. Miễn phí cho bên mua, phản hồi trong vòng 24 giờ làm việc.