Авторы: А.Ф. Денисенко, Р.В. Ладягин

Название статьи: Определение собственных частот шпинделя металлорежущего станка с использованием приведения масс и коэффициентов влияния

Год: 2026, Номер: 1, Страницы: 15-25

Отрасль знаний: 2.5.5. Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

Индекс УДК: 621.9.06-229.33.001.24

DOI: 10.26730/1999-4125-2026-1-15-25

Аннотация: В статье рассматривается задача определения собственных частот шпинделя металлорежущего станка, актуальная в связи с возрастанием вибраций при высокоскоростной обработке. Существующие подходы, такие как конечно-элементное моделирование, обладают высокой точностью, однако являются трудоемкими на этапе предварительного проектирования из-за неопределенности геометрических параметров. Целью работы является разработка адаптированных аналитических методик, позволяющих оперативно оценивать динамические характеристики шпиндельных узлов с учетом их ключевых конструктивных особенностей: асимметричности, наличия массивной консольной части и различия жесткостей передней и задней опор. В основе предлагаемого подхода лежит комбинация метода коэффициентов влияния и приведения масс, учитывающая как распределенную, так и сосредоточенную массы шпинделя. Особое внимание уделено моделированию консольной части: проведено сравнение двух схем приведения ее массы – к середине и к концу консоли. Исследуется также влияние упругости опор на собственные частоты. Верификация методики выполнена путем сопоставления расчетных результатов с данными модального анализа в среде ANSYS Workbench для реального шпинделя с различными вариантами комплектации подшипников. Установлено, что модель с приведением массы консоли к ее концу обеспечивает наилучшую точность: расхождение с конечно-элементным моделированием составляет всего 1,2–1,6%. Показано, что учет упругости опор приводит к снижению собственных частот почти вдвое по сравнению с моделью на жестких опорах. Конструктивная особенность шпинделя в виде концентрации масс на короткой консоли обуславливает близость значений первой и второй собственных частот с разницей в 6,3–13,8%. Разработанные аналитические зависимости представляют собой эффективный инструмент для инженерного анализа и динамического проектирования шпиндельных систем на ранних стадиях, обеспечивая компромисс между достаточной точностью и вычислительной простотой

Ключевые слова: шпиндель станка собственные частоты коэффициенты влияния приведение масс консольная часть упругие опоры конечно-элементное моделирование

Дата получения: 15.10.2025

Дата одобрения: 15.01.2026

Дата опубликования: 19.03.2026

ЦИТИРОВАНИЕ СКАЧАТЬ