8937 Wyklad, ,J.Kowal

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Prace badawcze w tym zakresie prowadzone są przez K.Kalińskiego i A.Parusa [27].Na rys.7.36 przedstawiono koncepcję aktywnego układu redukcji drgań wytaczadła.Pokazany natym rysunku widok w przekroju przedstawia urządzenie wykonawcze, zamontowane wewnątrzwytaczadła.W urządzeniu wykonawczym wykorzystuje się masę reakcyjną wolframu o wysokiejgęstości umieszczoną na przegubie, który może się obracać w zakresie niewielkich kątów.Masareakcyjna generuje siłę o regulowanej wielkości, działającą w kierunku prostopadłym do obrabianejpowierzchni przesuwającej się pod narzędziem skrawającym.Masa poruszana jest przez stos zmateriału piezoelektrycznego.Siła powrotna wywoływana jest przez sprężynę.Stospiezoelektryczny generuje znaczne siły przeciwdziałające drganiom powstałym w czasie skrawania.60Obrabiany elementAkcelerometrMasa wyrównawczaSprężynaStos piezoelektrycznyNarzędzie skrawającePanel operatoraUkładSterownikwzmocnieniaRys.7.36.Przykład sterowania narzędziem skrawającymKolejnym sposobem redukcji drgań w procesach obróbki jest zastosowanie aktywnegouchwytu obróbkowego [27], wbudowanego w stół obrabiarki (rys.7.37).Aktywny uchwyt składa sięz korpusu połączonego z podatną płytą montażową, do której montowany jest przedmiot obrabiany.W konstrukcji uchwytu zastosowano siłowniki piezoelektryczne, które mogą oddziaływać naruchomą płytę z przedmiotem obrabianym i tym samym modyfikować właściwości dynamiczneukładu obrabiarka przedmiot proces skrawania.Obrabiany elementPłyta montażowaSprężynaKorpus uchwytuSiłownikpiezoelektrycznyRys.7.37.Schemat aktywnego uchwytu obróbkowegoRozwiązaniem mogą być metody hybrydowe.Sposób ten charakteryzuje się mniejsząinwazyjnością w strukturę obrabianego przedmiotu w porównaniu do eliminatorów drgań.Dosterowania elementami wykonawczymi (piezoaktuatorami) zastosowano regulator LQG zesprzężeniem zwrotnym od mierzonych wielkości.Model układu opisany został w przestrzeni stanu.Sygnał sterujący u(t) zapewniający minimalizację wskaznika jakości jest wyznaczany na podstawie61estymowanego stanu obiektu, przy zastosowaniu filtra Kalmana oraz macierzy wzmocnień K.Zastosowanie tego typu uchwytu pozwoliło na obniżenie drgań do 50 �m oraz zapewniło precyzyjnąkorekcję położenia przedmiotu obrabianego.7.7.Sterowanie drganiami powłok i płytW przeciągu ostatnich lat opracowano szereg aktywnych, pasywnych i hybrydowych metodtłumienia z wykorzystaniem różnych konfiguracji, materiałów pochłaniających, praw sterowania,elementów wykonawczych i czujników.Tłumienie pasywne okazuje się być bardzo skuteczne przytłumieniu drgań o wysokich częstotliwościach, podczas gdy metody aktywne stosuje się wprzypadku wymuszeń o niskich częstotliwościach.Metody pasywne polegają na zastosowaniu materiałów lepkosprężystych w celu odbieraniaenergii z drgającego obiektu i rozpraszanie jej poprzez obciążenia ścinające w materialelepkosprężystym.Metody aktywne wykorzystują różnego rodzaju elementy wykonawcze np.elementy piezoelektryczne, magnetyczne, elementy z pamięcią kształtu oraz czujniki.Najbardziejpowszechnie stosowane są cienkie warstwy piezoelektryczne przytwierdzone do drgającego obiektulub budowli.Tłumienie aktywne wykorzystywane jest z powodzeniem do tłumienia drgańróżnorodnych obiektów, począwszy od prostych belek i płyt a skończywszy na samolotachi konstrukcjach kosmicznych.Tłumienie aktywne z wykorzystaniem piezoelektrycznych materiałówkompozytowych polega na wykorzystaniu prętów wykonanych z materiałów piezoceramicznychwbudowanych w lepkosprężystą matrycę polimerową.W tym przypadku, elementy wykonawcze sąwłączone w strukturę układu (płyty, powłoki) Pręty te aktywowane są elektrycznie w celu sterowaniacharakterystyką tłumienia matrycy.Element piezoelektryczny może być zarówno sensorem jak iaktuatorem.Przykładowy schemat układu redukcji drgań płyt i powłok przedstawiono na rys.7.38.Rys.7.38.Schemat układu redukcji drgań płytyCechą charakterystyczną tych metod jest to, że stosunek energii rozproszonej do ciężaru jestbardzo korzystny w porównaniu do rozwiązań konwencjonalnych.62PodsumowaniePostęp dokonany w ostatnich latach w zakresie cyfrowego przetwarzania sygnałów oraztechnik sterowania stworzył nowe możliwości zastosowań aktywnych układów w celu ograniczeniadrgań mechanicznych i hałasu.Techniki te mogą stanowić uzupełnienie tradycyjnych metod biernejredukcji drgań, ponieważ najlepiej działają przy niskich częstotliwościach.Prezentowany materiał powstał w wyniku wieloletnich badań symulacyjnychi doświadczalnych pojazdów, siedzisk i innych obiektów, prowadzonych w Katedrze AutomatyzacjiProcesów.Omówiono w nim podstawowe zagadnienia związane z modelowaniem, analizą i synteząsterowanych układów redukcji drgań mechanicznych.Pokazano, kiedy, gdzie i jak stosować układyaktywnej redukcji drgań (AURD).Zaprezentowano przykłady zastosowań tych układów do redukcjidrgań maszyn i urządzeń.Przedstawione treści dotyczą wybranych układów redukcji drgań, którebyły lub są obecnie przedmiotem badań własnych lub projektów finansowanych w ramachkonkursów MNiSW, NCBiR i NCN, realizowanych w Katedrze Automatyzacji Procesów WydziałuInżynierii Mechanicznej i Robotyki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.Aktywna redukcja drgań mechanicznych to dziedzina, której potencjalne możliwości znane sąjuż od dziesięcioleci [ Pobierz całość w formacie PDF ]