СТАТИЧКА КРУТОСТ ОБРАДНОГ СИСТЕМА

Transcript

1 lv1_m Машине алатке М. Упутство за извођење прве лабораторијске вежбе. СТАТИЧКА КРУТОСТ ОБРАДНОГ СИСТЕМА Ово је прва лабораторијска вежба (ПЛ-1+ПЛ-3) и има ова два дела: ПЛ-1 Упутство за извођење прве лабораторијске вежбе и ПЛ-3 Прва лабораторијска вежба Статичка крутост обрадног система. У расположивом времену урадиће се само део који се односи на статичку крутост машине и то само на примеру обрадног система са (универзалним) стругом. По томе је наслов радног дела прве лабораторијске вежбе следећи: Статичка крутост (универзалног) струга. Испитиваће се универзални струг Шкода у Лабораторији за машине алатке. Ово упутство садржи уобичајене целине којима се поставља лабораторијска вежба за групу предмета Машине алатке: Задатак, Водич, Упутство за рад и Додатак, који је форматизован као комплет lv1_m.zip, и који садржи: Образац за Извештај, izvestaj1_m.doc, са обрасцем записника о припреми система за аквизицију. Директоријум са пробним снимцима за самостално вежбање обраде експерименталних података, probnisnimci1_m. Програм за обраду експерименталних података у окружењу Matlab, lv1_m.m и Посебан директоријум са пробним снимцима и програмом за обраду експерименталних података, lv1_m, у којем се може покренути та пробна обрада. Сваки студент самостално припрема свој Извештај и повезује га у свој Елаборат у одељку о лабораторијским вежбама. LV1.1 ЗАДАТАК Потребно је извршити испитивање статичке крутости универзалног струга Шкода у Лабораторији за машине алатке и саставити и у свој Елаборат повезати Извештај о овом испитивању. У припреми за испитивање користити бар следеће документе: Oво упутство (lv1_m.pdf), Подсетник за тему АН-6 Испитивање машина алатки (ha6_m.pdf), Припрему за извођење ове лабораторијске вежбе (ПЛ-1), на којој посебну пажњу треба обратити на Упутство за аквизицију и обраду експерименталних података, које ће се том приликом дати, Образац за Извештај (izvestaj1_m.doc) из комплета lv1_m.zip. После обављеног испитивања, чији је саставни део аквизиција експерименталних података, потребно је одмах обавити и обраду тих података и комплетирати Извештај. Извештај садржи два дела. У првом делу су подаци о припреми и раду система за аквизицију, са резултатима аквизиције, а у другом резултати обраде експерименталних података. LV1.2 ВОДИЧ План извођења ове лабораторијске вежбе садржи следеће кораке (К): К1: Припрема свих докумената који се односе на ову вежбу. То су: ово упутство, lv1_m.pdf, подсетник о испитивању машина алатки и обрадних система, ha6_m.pdf, образац за Извештај о испитивању, izvestaj1_m.doc и рукописи са припреме за извођење ове вежбе. К2: Присуство на припреми за извођење ове вежбе (ПЛ-1) у радној недељи IX. К3: Самостална припрема за вежбу. К4: Самосталан рад на вежби (ПЛ-3) у радној недељи Х са комплетирањем првог дела Извештаја и припремом података за самосталну припрему другог дела Извештаја. Корисно би било ако се донесе свој рачунар на вежбу, на којем је инсталисан систем за обраду експерименталних података, како би се на крају ове вежбе могао комплетирати и други део Извештаја, а тиме и Извештај у целини. К5: Повезивање Извештаја са ове вежбе у Елаборат и припрема за презентацију Елабората са лабораторијских вежби. LV1.3 УПУТСТВО ЗА РАД Поставка идентификације статичке крутости струга је класична, помоћу хистерезис дијаграма, Slv1.1. Међутим, аквизиција и обрада експерименталних података није класична. Помераји на главном вретену, носачу алата и задњем шиљку мере се електричним компаратором, а и динамометар има мерне траке, па се и сила мери електричним путем. У обради добијених података имплицитно се посматра хистерезис дијаграм. Стварно се ти хистерезис дијаграми припреме за обаду, па се у тако припремљене дијаграме уписују праве по методу најмањих квадрата. Помоћу параметара тих уписаних права оцењују се крутости машине на ова три мерна места. Још се и оптерећење не уводи на средини распона између шиљака, већ на произвољно одабраном месту између њих. Тако је класична процедура, са увођењем силе на средини тог распона, само специјални случај ове вежбе. То ће овде бити кратко описано да би се вежба могла ефикасно обавити. lv1_m.doc. Страна број: 1. Укупно страна 9.

2 a) Tипичан хистерезис дијаграм b) Припрема експеримента на стругу Slv1.1 Поставка испитивања статичке крутости струга Вежба има два дела. На првом делу се припрема експеримент и спроводи аквизиција експерименталних података, Slv1.2: Испитује се струг Шкода (Slv1.2а), помераји се мере електронским компаратором (за пример је показано мерно место на носачу алата, Slv1.2b)), планиран је стари систем за аквизивују експерименталкних података из Лабораторије за машине алатке, са електронским компаратором и динамометром DYN_F2M0_M83 (Slv1.2c)), за контролу аквизиције цртају се дијаграми измерених величина (Slv1.2d)). a) Објекат за испитивањеа: струг Шкода b) Постављање компаратора за носач алата c) Систем за аквизицију (лево), компаратор за главно вретен (у средини) и динамометар (десно) d) Изгледи екрана на систему за аквизицију у разним фазама експеримената Slv1.2 Аквизиција експерименталних података lv1_m.doc. Страна број: 2. Укупно страна 9.

3 На другом делу вежбе врши се обрада експерименталних података, саставља се Извештај о испитивању и припремају подаци за презентацију Елабората са лабораторијских вежби, већином као дискусија добијених резултата. У припреми вежбе потребно је придржавати се одредби кућног реда у Лабораторији за машине алатке да би се свакако избегли нежељени догађаји на самој вежби. Потребно је: Припремити се за самосталан рад на вежби по свим добијеним упутствима и по свим детаљима нађеним у документацији припремљеној за ову вежбу. Искључити напајање машине. Извршити баждарење динамометра и компаратора и податке о томе унети у Записник о аквизицији и обради експерименталних података. Образац је дат у Додатку. Баждарење динамометра и компаратора биће објашњено на припреми за ову вежбу (ПЛ-1). Поставити баждарени динамометар на машину и машину припремити за увођење оптерећења на одабраном мерном месту. За сада се оптерећење уводи помоћу клизача држача алата закренутог за 90, Slv1.3. Постпак увођења оптерећења на овај начин биће испробан на припреми за вежбу (ПЛ-1). Поставити баждарени компаратор на једно од три мерна места, зато што постоји само један компаратор. Најбоље је почети од мерног места на главном вретену, као на Slv1.2с), па онда снимити податке на носачу алата и на задњем шиљку, да би се пратио редослед припреме Извештаја о испитивању, какав је дат у Додатку итд. Пипак компаратора поставити боље него што је показано на Slv1.3: на цилиндричну, или на равну површ, да би померај био тачно снимљен на сва три мерна места. Делови прибора за увођење оптерећења (Slv1.3) су: 1 динамометар, чија ве база стегнута у држачу алата на месту планираном са базирање и стезање алата. 2 електронски компаратор, постављен у магнетни држач, који се својим магнетом причвршћује на постоље струга на сваком мерном месту. 3 пробни трн, за мерно место на носачу алата, предњи, или задњи шиљак, на остала два места. 4 додатак на динамометру, са куглицом на врху, за увођење оптерећења на пробни трн. 5 база динамометра, за његово базирање и стезање. 6 држач алата у који се поставља динамометар, закренут за магнетни држач електронског компаратора на неком од три мерна места. Суштина ове вежбе показана је на Slv1.4. Положај динамометра, показан на Slv1.3, само је један од свих могућих, за разне координате t. Оптерећење се уводи у равни силе продирања зато што се сви помераји на машини у том правцу директно пресликавају као грешке полупречника дела израђеног на овом стругу. Модел за идентификацију статичке крутости показан је на Slv1.4b). Slv1.3 Шема оптерећивања струга у току испитивања Ознаке на Slv1.4b). имају следећа значења: l [m]: Дужина обратка, или пробног трна. a [m]: Фиксна координата нападне тачке силе. t [m]: Текућа координата нападне тачке силе. F F [N]: 2 Статичка сила. : Главно вретено. : Задњи шиљак. Пинола треба да је извучена за једну трећину хода и блокирана. NA: Носач алата. RP: Обрадак, или, пробни трн. F, FNA, F [N]: Статичке силе на главном вретену, носачу алата и задњем шиљку. δ [m]: Неки статички померај у овом моделу. K, KNA, K [N/m]: статичке крутости главног вретена, носача алата и задњег шиљка. Статичка крутост машине мења се са позицијом t. Ово је прилика да се то и покаже када ово испитивање може да се врши брзо. Сада се могу прецизније описати корак К4, који је уведен у Водичу. Он може да тече приближно овако: Систем за аквизицију се држи довољно дуго укључен ради његове термичке стабилизације, на пример, око пола сата. lv1_m.doc. Страна број: 3. Укупно страна 9.

4 P : Компаратор главног вретена, P NA : Компаратор носача алата, P : Компаратор носача задњег шиљка. а) План експеримента b) Модел струга Slv1.4 Поставка испитивања статичке крутости струга када сила није на средини распона Направи се снимак података за прво мерно место. То је прављење једног двоканалног записа: на једном каналу се снима и уписује сила, измерена динамометром (S7), а на другом померај, измерен електронским компаратором (S4), Slv1.5. Тај запис је форматизован и обично изгледа као на Slv1.5: Има заглаље, а онда две колоне са измереним подацима, све у формату утврђеном приликом припреме вежбе (ПЛ-1). Ти записи се искористе да се нацртају хистерезис дијаграми, у оригиналу и припремљени за идентификацију крутости, како је показано на листу 2/2 Записника, датог у Додатку. Припремљени записи се обрађују у окружењу Matlab помоћу програма lv1_m.m, датог у пратећем материјалу на сајту, под именом lv1_m.zip. Обрада се може извршити и у другом окружењу, а своди се на провлачење праве кроз снимљени и припремљени хистерезис дијаграм по методу најмањих квадрата. Облик једначине те праве је: F [N] = koef (1) + koef (2) δ [ μm], j =, NA,, j j j j за свако мерно место j =, NA, по једна и са уобичајеним јединицама мере за силу и померај. Резултати су показани у Прилогу Записника испитивања, лист 2/2. На основу резултата идентификације израчунавају се крутости и мере зазора, како је показано на листу 1/1 Записника о испитивању, датог у Додатку. Изврши се и анализа добијених резултата, а онда и направи план презентације ове вежбе, која се показује на усменом испиту и која доноси до 6 поена, заједно са презентацијом целог Елабората за овај предмет. Изврши се поновно баждарење претварача, да се провери да ли су направљени записи урађени коректно, односно, да ли су константе ових претварача остале непромењене од тренутка баждарења и припреме система за аквизицију, до завршетка експеримента. "Merenje staticke krutosti" "glavno vreteno" "Fmax=1600N" "strug skoda s140n" "Fst" "f" "N" "um" Slv1.5 Систем за аквизицију експерименталних података са примером једног записа LV1.4 ДОДАТАК У овом одељку дати су пример попуњаваног Записника испитивања и образац Записника о аквизицији и обради експерименталних података. На сајту су дати обрасци за ова два документа у lv1_m.zip. lv1_m.doc. Страна број: 4. Укупно страна 9.

5 МАШИНЕ АЛАТКЕ М ПРВА ЛАБОРАТОРИЈСКА ВЕЖБА Лист 1/2 ИСПИТИВАЊЕ СТАТИЧКЕ КРУТОСТИ УНИВЕРЗАЛНИХ СТРУГОВА ЗАПИСНИК ИСПИТИВАЊА A. ПОДАЦИ О МАШИНИ C. ПОСЕБНИ ПОДАЦИ Произвођач струга: Позиција силе, t[mm]: 200 Тип (ближа ознака): Максимална сила [N]: 1600 Фабрички број: Тип динамометра: DYN_F2M0_M83 Распон бројева обрта [min -1 ]: Тип компаратора: Са претварачем W1E0 Висина шиљака [mm]: Распон шиљака [mm]: Распон корака [mm/o]: Снага машине [kw]: Маса машине [kg]: B. ОПШТИ ПОДАЦИ Дужина трна, l[mm]: 455 Датум испитивања: Начин ослањања: Температура просторије [ C]: Редни број Назив резултата Статичка крутост главног вретена Статичка крутост носача алата Статичка крутост носача задњег шиљка Статичка крутост машине Мера зазора главног вретена Мера зазора носача алата Мера зазора задњег шиљка D. РЕЗУЛТАТИ ИСПИТИВАЊА Ознака и јединица Износ Поступак добијања резултата мере Помоћу koef (2) [N/ μ m] из lv1_m.m K [N/μm] K NA [N/μm] K [N/μm] K M [N/μm] Δ [μm] Δ NA [μm] Δ [μm] израчунава се K : K = koef (2) Помоћу koef (2) NA[N/ μ m] из lv1_m.m израчунава се K NA : KNA = koef (2) NA Помоћу koef (2) [N/ μ m] из lv1_m.m израчунава се K : K = koef(2) t l l t l t 1 t 1 1 = ( + ) K K K l K l K K 2 M NA Оцењује се на хистерезис дијаграму снимљеном на главном вретену. Оцењује се на хистерезис дијаграму снимљеном на носачу алата. Оцењује се на хистерезис дијаграму снимљеном на задњем шиљку. Број индекса: Име и презиме испитивача: Датум: Прегледао: lv1_m.doc. Страна број: 5. Укупно страна 9.

6 МАШИНЕ АЛАТКЕ М ПРВА ЛАБОРАТОРИЈСКА ВЕЖБА Лист 2/2 ИСПИТИВАЊЕ СТАТИЧКЕ КРУТОСТИ УНИВЕРЗАЛНИХ СТРУГОВА Прилог Записнику испитивања: Хистерезис дијаграми. koef (1) [N/ μ m] = ; koef (2) [N/ μ m] = ; K [N/m] = е+06; Δ [ m] = a) Комплетан запис на главном вретену b) Обрађени запис за главно вретено NA μ koef (1) NA[N/ μ m] = ; koef (2) NA[N/ μ m] = ; K NA[N/m] = е+07; Δ [ m] = c) Комплетан запис на носачу алата d) Обрађени запис за носач алата NA μ koef (1) [N/ μ m] = ; koef (2) [N/ μ m] = ; K [N/m] = е+06; Δ [ m] = e) Комплетан запис на задњем шиљку f) Обрађени запис за задњи шиљак μ lv1_m.doc. Страна број: 6. Укупно страна 9.

7 B. Instalacija za akviziciju i obradu eksperimentalnih podataka B1. Predmet merenja B2. Instalacija Oznaka S4 S7 K2 K3 B1 Analizira se sledeća pojava: Zapisnik o аkviziciji i obradi eksperimentalnih podataka 1/3 U Laboratoriji za mašine alatke, pored ostalog, raspoložive su sledeće komponente za električna merenja neelektričnih veličina i za akviziciju podataka, a od kojih se formira potrebna instalacija: Uređaj Induktivni diferencijalni (LVDT ) pretvarač pomeraja sa pokretnim jezgrom W1E0 (HBM) Dvokomponentni dinamometar DYN_F2M0_M83,Mer.trake 120Ω, pun most (KaProM-ZMA) Jednokanalni merni most KWS3082A (HBM) sa nosećom frekvencijom 5kHz i analognim pokazivačem Vout=±10V Analogni priključni panel, ED1778 AP (Electr. Design) osmokanalni, sa izolacionim pojačivačima Modul za akviziciju podataka, merenje i upravljanje ED2000 (Electr. Design) Osnovni modul: A/D sekcija : 12 bitni AD konvertor, 16(8) analognih ulaza (±10V) Cilj je da se napravi vremenski zapis sledećih veličina R.B. Merena veličina Oznaka Kanal 1 2 Jedinica mere Instalacija za merenje i akviziciju Pretvarač Komponente za kondicioniranje B3 Pojačivač No.1 Pripema laboratorijskog pojačivača Tip pretvarača OPŠTI PODACI Napon napajanja mosta [V] Filter [Hz]/Tip Merni opseg KALIBRACIJA POMOĆU POZNATE VREDNOSTI Pozn. vred. Izlazni Izla. opseg Faktor izlaza meh.veličine napon (±10V) (Range) [ ] [ V ] [ / V ] [ ] KALIBRACIJA EL. POBUDOM Mer.opseg Kalibr.opseg Broj podeoka MERENJE (Range) Pojačivač No.2 Tip pretvarača OPŠTI PODACI Napon napajanja mosta [V] Filter [Hz]/Tip Merni opseg KALIBRACIJA POMOĆU POZNATE VREDNOSTI Pozn. vred. Izlazni Izla. opseg Faktor izlaza meh.veličine napon (±10V) (Range) [ ] [ V ] [ / V ] [ ] KALIBRACIJA EL. POBUDOM Mer.opseg Kalibr.opseg Broj podeoka MERENJE (Range) lv1_m.doc. Страна број: 7. Укупно страна 9.

8 Zapisnik o аkviziciji i obradi eksperimentalnih podataka 2/3 B4. Podešavanje parametara akvizicije g1. g2. g3. Opšti parametri Datoteka sa parametrima akvizicije (Setup file): Ukupni broj kanala (Number of channels) Frekvencija odabiranja (Sampling Rate [Hz]) Trajanje faze[s] (Stage duration) s1. s2. s3. s4. s5. Pokretanje i okončanje akvizicije Način pokretanja i okončanja (Start/Stop Method) Okidački kanal (Trigger Channel) Vreme kašnjenja[s] Time Delay Vrednost analognog okidača (Analog Trigger Value) Polaritet analognog okidača (Analog Trigger Polarity) g4. g5. g6. g7. g8. B.4.1. Parametri kanala Podešavanje kanala br. (Current channel) Tip kanala (Channel Type) Ime kanala (Channel Name) Jedinica mere (Channel Units) Uređaj (Interface Device) f1. Specifikacija kanala tipa Analog Input f9. a1. a2. a3. a4. a5. Ulazni port br. (Interface Port Number) Opseg analog.signala (Input Range) Faktor skaliranja (Scale Factor) Ofset (Offset Constant) Kapacitet bafera (Buffer Size) f2. f3. f4. f5. f10. f11. f12. f13. f14. Specifikacija kanala tipa Time f15. t1. t2. t3. t4. Početak vremena (Time Origin) Format (Format) Mod (Mode) Kapacitet bafera (Buffer Size) Specifikacija kanala tipa Calculated c1. c2. c3. c4. c5. c6. c7. Operacija (Operation) Ulazni Kanal X (X Input Channel) Ulazni Kanal Y (X Input Channel) Parametar r (Parameter, r) Faktor skaliranja (Scale Factor) Ofset (Offset Constant) Kapacitet bafera (Buffer Size) f16. f17. f18. f19. B.4.2. Specifikacija izlaznih datoteka Broj datoteka (Number of Data Files) Tekuća datoteka (Current Data File) Ime datoteke (Data File Name) Mod zapisivanja (Data Storage Mode) Broj linija u zaglavlju (Number of Header Lines) Način otvaranja datoteke (Data File Opening Mode) Način zatvaranja datoteke (Data File Closing Mode) Br. zapisa do zatvar. datot. (Number of Records to Close File) Broj sati do zatvaranja datot. (Number of Hours to Close File) Broj kolona u datoteci (Number of Columns in File) Kolona broj (File Column Number) Broj kanala (Channel Number) Ime kanala (Channel Name) Jedinica mere (Channel Units) Format zapisa (ukup. mesta) (Field Width -ASCII Files) Broj decimalnih mesta (Decimal Places - ASCII Real Files) Linije hedera izlazne datoteke f6. #1 f7. #2 f8. #3 f9. # lv1_m.doc. Страна број: 8. Укупно страна 9.

9 Zapisnik o аkviziciji i obradi eksperimentalnih podataka 3/3 C. Parametri vizualizacije u realnom vremenu Grafički prozori Krive w1. Broj grafičkih prozora k1. Broj krivh w2. Grafički prozor broj k2. Kriva red.broj : w3. Leva granica x0[ ] k3. Redni broj grafičkog prozora w4. Donja granica y0[ ] k4. Boja linije w5. Desna granica x1[ ] k5. Tip linije w6. Gornja granica y1[ ] k6. Markeri u tačkama odabiranja w7. Oznaka X-ose k7. Y-kanal br. w8. Oznaka Y-ose k8. Y-min. vrednost prikaza w9. Dužina vremenske (X) ose u [s] k9. Y-maks. vrednost prikaza w10. Format vemenske ose k10. Tip dijagrama w11. X-osa: početna vrednost k11. Y- Broj decimalnih mesta w12. X-osa: krajnja vrednost k12. X-kanal broj w13. X-osa: broj linija mreže k13. X-min. vrednost prikaza w14. Y-osa: početna vrednost k14. X-maks. vrednost prikaza w15. Y-osa: krajnja vrednost w16. Y-osa: broj linija mreže w17. Boja graf. prozora w18. Faktor preklapanja (scroll) Kandidat: Br.indeksa: Datum: Overio: lv1_m.doc. Страна број: 9. Укупно страна 9.