Analisis Teknologi Paten Zhejiang Mingxu: Sistem Penindasan Getaran Berpasangan Kaku yang Kaku untuk Putar Panjang Panjang (No Paten: ZL 2024 2 1169223.6)

Latar belakang teknis dan titik nyeri industri

Dalam putaran presisi komponen poros panjang (seperti poros penggerak dan sekrup timbal), alat belok tetap tunggal tradisional menderita dua masalah inti:

● Penindasan obrolan yang tidak memadai: ujung yang menggantung dari alat belok mengalami getaran dengan amplitudo mulai dari 10 hingga 50μm di bawah eksitasi kekuatan pemotongan ( Sumber: int. J. Mach. Alat manuf. 2021, 167, 103767 ), yang mengarah pada kerusakan pada gelombang permukaan (nilai WT) hingga 6,3μm (sesuai standar ISO 4287);

● Kekakuan dinamis yang tidak seimbang: Saat pemesinan poros panjang dengan rasio panjang-ke-diameter (l/d) lebih besar dari 5, kekakuan modal sistem jatuh di bawah 800N/μM, memicu obrolan regeneratif (seperti yang dianalisis melalui teori getaran DIN 1311).

Analisis inovasi teknologi inti

I. arsitektur peningkatan kekakuan dinamis multi-tahap

1.1 Sistem Dukungan Dual-Loop

Modul Dukungan Utama:

● Batang pendukung (7) dibuat dari baja 40cr padam dan tempered, menampilkan benang eksternal M16 × 2 yang dikawinkan dengan mur tetap (8), mencapai gaya preload 1200 ± 50n;

● Melalui analisis elemen hingga, jarak dukungan optimal ditentukan menjadi L/3 (di mana L adalah panjang alat belok), meningkatkan frekuensi alami orde pertama menjadi 245Hz (dibandingkan dengan 82Hz dalam struktur tradisional).

Modul stabilisasi bantu:

● Roda pendukung tambahan (13) dibangun dari baja bantalan GCR15, dengan sudut kontak 60 ° ± 1 °. Stres kontak dioptimalkan ke 150-200MPA menggunakan teori kontak Hertzian;

● Pengujian getaran (sesuai dengan ISO 10816-3) mengungkapkan bahwa, dalam kondisi operasi n = 1500rpm, amplitudo dikurangi menjadi 3μm (berbeda dengan> 15μm dalam struktur tradisional).

1.2 Mekanisme Penyesuaian Presisi

● Penyesuaian poros berulir (6) menggunakan benang trapesium ganda (TR20 × 4P8), yang, bersamaan dengan mesin cuci anti-selip (11) (menampilkan koefisien gesekan μ = 0,12), memungkinkan laju pengumpanan mikro 0,025mm per revolusi;

● Braket penentuan posisi (14) dan tonjolan penjepit (17) menggunakan fit H7/G6, mencapai akurasi penentuan posisi berulang ± 0,005mm.

Ii. Desain Topologis Penindasan Getaran Adaptif

2.1 Optimalisasi jalur transmisi gaya

● Cincin tetap (5) dirancang dengan struktur berusuk melingkar, menampilkan gradien ketebalan dinding yang transisi dari 8mm ke 12mm, menghasilkan peningkatan 180% dalam kekakuan lentur (diverifikasi melalui simulasi Workbench ANSYS);

● Slot bergerak (4) mengadopsi desain lubang lonjong (30 × 12mm), memungkinkan untuk ± 15mm kompensasi horizontal, dan kompatibel dengan diameter poros mulai dari φ20mm hingga φ80mm.

2.2 Struktur Peningkatan Redaman

● Interior batang pendukung (7) diisi dengan perekat redaman berbasis silikon (dengan faktor kehilangan tanΔ = 0,35), meningkatkan laju atenuasi getaran hingga 22dB/s (sebagaimana diuji sesuai dengan standar ISO 10816);

● Pelat penghubung transversal (15) dibangun dari paduan aluminium 6061-T6, membentuk peredam massa yang disetel melalui slot penjepit (16) untuk menekan getaran frekuensi tinggi dalam kisaran 500-800Hz.

Tabel Perbandingan Parameter Teknis Utama

Verifikasi skenario pemesinan yang khas

Kasus 1: Putar sekrup timbal presisi

● Saat pemesinan sekrup timbal φ50 × 2000mm, kesalahan pitch kumulatif adalah ≤5μm per 1000mm (memenuhi standar GB/T 17587.3);

● Umur pahat diperpanjang hingga 180 buah per cuthting edge (dibandingkan dengan 80 buah per cutting edge dengan perkakas tradisional).

Kasus 2: Pemesinan batang piston silinder hidrolik

● Nilai RA kekasaran permukaan secara konsisten dipertahankan pada 0,4μm (memenuhi persyaratan industri ≤0,8μm);

● Efisiensi pemesinan ditingkatkan sebesar 40% (karena berkurangnya getaran, memungkinkan laju umpan ditingkatkan dari 0,1mm/rev menjadi 0,15mm/rev).

Paten ini mencapai terobosan dalam penekanan getaran untuk pemesinan poros panjang melalui dua jalur teknologi: multibody dynamic pengekangan dan desain gradien redaman. Diverifikasi melalui simulasi multiphisika COMSOL, sistem ini mengurangi energi getaran sebesar 82% dalam pita frekuensi 100-1000Hz, mencapai tingkat penekanan getaran yang sebanding dengan pemesinan rotor mesin aero-mesin.

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut, silakan hubungi mesin Mingxu untuk mendapatkan laporan paten lengkap: [email protected] .