Бигармонические режимы колебаний и субгармонические резоиансы шпинделей веретен.

В ряде случаев наблюдается бигармонический режим колебаний. Наряду с вынужденными колебаниями, обусловленными неуравновешенностью шпинделя и паковки, при рабочих скоростях имеются низкочастотные составляющие с частотой, близкой к первой собственной частоте или основной критической скорости.

Особенно эти явления заметны при использовании в качестве опор, ранее выпускавшихся серийно сферических и цилиндрических втулок, находящихся еще в эксплуатации в промышленности. Эти явления также наблюдаются при неправильном выборе параметров жесткости и демпфирования подвижных опор и опор

полураздельного типа. Одной из причин возбуждения бигармонического режима колебаний является наличие кроме чисто вынужденных колебаний также автоколебаний [14], обусловленных внутренним трением в материале и конструкционным трением (конструкционное демпфирование).

Рис. 23 (см. скан)

Другая более существенная причина этого явления, а также явлений, связанных с наблюдаемым субгармоническим резонансом, — это нелинейные характеристики опор [9, 11]. В частности, большое влияние на бигармонические режимы оказывают зазоры между нижним концом шпинделя и подпятником.

В веретенах наблюдается субгармонический резонанс второго и третьего рода при частоте вращения вере ген

первая критическая частота вращения.

Особенно опасен резонанс 3-го рода. Например, при субгармонический резонанс наблюдается при

На рис. даны траектории и осциллограммы верха шпинделя веретена соответственно при резонансах 2-го и 3-го рода.

Осциллограммы колебаний верха веретена при резонансе 3-го рода представлены на рис. 25, а, где

Рис. 24

На рис. 25, б дана зависимость расстройки от амплитуды субгармонических колебаний. Колебания устойчивы для верхней ветви.

Наиболее рельефно бигармонические колебания и субгармонический резонанс наблюдаются при жестких опорах, нелинейной характеристике опор, больших зазорах в нижней подпятниковой опоре, малых зазорах между тормозной трубкой и гнездом, при которых возникают нелинейные силы сопротивления масла, а также при больших значениях этих сил (значительный коэффициент ).

Рис. 25

Устранить эти колебания можно при использовании упругоподатливых опор с линейной изотропной характеристикой при правильном соотношении между жесткостью опор и шпинделя, в частности, при - и конструкциях гидродинамических демпферов упругоподатливых опор, обеспечивающих линейное сопротивление и сравнительно небольшие коэффициенты демпфирования.

В некоторых веретенах, в частности веретенах с полураздельными опорами в виде упругой втулки, бигармонический режим и явления, связанные с субгармоническим резонансом в них, практически не наблюдаются [9, 11].

Однако они могут иметь место особенно в веретенах тяжелых типов при некоторых параметрах жесткости и демпфирования опор.