Экспериментальное исследование комбинированной системы виброзащиты прецизионного оборудования

Abstract

Рассматриваются результаты испытаний комбинированной виброзащитной системы, предназначенной для подавления колебаний прецизионного оборудования. Предварительно был проведен глубокий анализ теоретических исследований в области создания виброзащитных систем. Эти исследования показали недостаточную разработку данного направления знаний. Особенность заключается в том, что в большинстве исследований в качестве силовых элементов рассматриваются электромагнитные устройства. Однако в большинстве случаев электромагнитные поля отрицательно влияют на работу прецизионного оборудования, установленного на виброзащитных столах. Это обстоятельство заставило нас искать возможности использования силовых элементов с применением альтернативных видов энергии. Одним из таких видов является энергия сжатого газа. Среди силовых элементов, широко используемых в пневматических системах особое место занимают резинокордные оболочки. Они обладают высокой грузоподъемностью, малой жесткостью и при этом значительно дешевле пневмоцилиндров. Однако резинокордные оболочки имеют серьезный недостаток, который заключается в том, что они обеспечивают лишь одностороннюю силовую направленность. Обратный ход этих устройств осуществляется за счет веса установленного на них оборудования, либо за счет упругих элементов. Было принято решение в конструкции силового привода виброзащитной системы использовать реверсор, подобный тем, которые используются на разрывных машинах для сжатия образцов. Резинокордная оболочка, установленная на реверсор, позволяет отказаться от упругих элементов для осуществления обратного хода и сделать этот процесс управляемым. Таким образом, одна оболочка выполняет функцию пассивной виброзащиты, а две других (для одной опоры), работая в противофазе колебаниям виброзащищаемой платформы, – активную систему. Работая одновременно, они образуют комбинированную систему виброзащиты. Исследование разработанной математической модели комбинированной системы виброзащиты с дроссельным управлением давлением газа в силовых элементах показала ее эффективность в низкочастотном диапазоне. Для проведения лабораторных испытаний разработан и построен стенд, который включает в себя систему возбуждения колебаний, комби- нированную систему силовой реализации, управляющий вычислительный комплекс и измерительно-вычислительный комплекс. Испытания проводились на созданном экспериментальном стенде с системой автоматического управления по скорости перемещения защищаемого объекта. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности разработанной комбинированной виброзащитной системы в сравнении с работой только пассивной системы. Проведенная оценка качества комбинированной виброзащитной системы с использованием интегральных критериев показала ее эффективность по сравнению с пассивной виброзащитной системой при гармоническом возбуждении на величину до 40 %. Полученные результаты испытаний имеют расхождение в низкочастотной области рабочего диапазона с данными математического моделирования на уровне 10 %.Test results of the combined vibration protection system for suppressing oscillation precision equipment are considered. In-depth analysis was carried out theoretical research in the field of vibration protection systems. These studies are not sufficient to develop in this field of science. In the fact that in general as power elements are considered electromagnetic devices. However, in most cases, electromagnetic fields adversely affect the operation of precision equipment mounted on vibration protection table. This bring about us to seek the possibility of using an actuators using alternative forms of energy. One such case is the energy of the compressed gas. Among the actuators, is widely used in pneumatic systems occupy a special place rubber-cord casing. They have a high load capacity, low stiffness and significantly cheaper than pneumatic cylindrical actuators. However, it has a serious drawback, which is that only provide one-way force direction. Reversal of these devices is carried out by the weight of equipment which installed on them, or by spring element. It is decided in the actuator design of the system to use the reverse gear, like those used in the direct stress machine. Rubber-cord casing mounted on the reverser eliminates the elastic elements of the reverse and make the process controllable. Thus, one shell acts as a passive vibration protection, and the other two in the active system. Working at the same time they combine into vibration protection system. The study developed a mathematical model of combined vibration protection system with throttle control gas pressure in the actuators showed its effectiveness in the low frequency range. For laboratory tests designed and built an experimental complex that includes the oscillation excitation system, the implementation of a combined power system, control system and measuring and computing complex. Tests were conducted on the experimental stand with a speed based automatic control system for protected object. The results show the effectiveness of combined vibration protection system in comparison with the tests of only a passive system.The evaluation of quality combined with vibration protection system uses integral criteria showed its effectiveness compared to a passive vibration protection system with harmonic excitation by up to 40%. Received test results are the difference in the lowfrequency range of the working area with a Range of mathematical modeling of data at the level of 10%.