Многие конструкции станков особенно из алюминиевых сплавов как правило отлично вибрируют и часто
напоминают этакую скрипку страдивари или гитару если хотите.
Не все и не всегда правда вообще думают на эту тему,
вот пара наиболее ярких примеров из темы конструкций мостов:
https://www.youtube.com/watch?v=kHSO-N7dTy4
https://www.youtube.com/watch?v=JWWaD9DdQzQ
(Это к тому, что есть таки смысл об этом думать до, а не после)
Промышленные высокоточные станки изготавливают из чугуна,
причина в том, что чугун отлично гасит вибрации, это обеспечивает сама внутренняя структура материла.
В чугуне при кристаллизации образуются зоны-домены с границами разделов довольно небольших размеров(на разломе обычно отлично видны)
они и гасят любые звуковые колебания.
Но чугун это материал не для хобби у нас же как правило дюраль да сталь в ходу,
но если есть возможность сделать из чугуна однозначно делайте из чугуна!
Как же избежать ошибок при проектировании станка и уменьшить вибрации уже на этапе проектирования?
1) Это конечно производить как можно меньший уровень колебаний от источников рождающих эти самые колебания.
Для приводов на ШД достигается как правило применением дорогих драйверов с функциями мультистепинга и возможно большим дроблением шага а также функцией подавления резонанса ШД на основной частоте и ближайшей паре гармоник. Применением вместо ШД сервоприводов, но стоимость для хобби надо признать возрастает весь значительно.
2) Разбитием больших элементов стола, балок и т.п. на возможно большее количество мелких элементов не уменьшающих жесткость конструкции.
3) Увеличением массы станка(понижает резонансную частоту)
4) Подготовкой основания на котором будет стоять станок и крепежом к нему.
5) Есть один секрет-теория, с которым и хочу с вами поделится, заключается в том что
соотношение геом. размеров элементов станка и их масс как в отдельности
так и по отношении друг к другу имеют решающее значение в возникновении вибраций.
Как видно из пары примеров выше ни масса ни надежность основания ни большое количество элементов не спасло мосты
от колебаний возникающих от обычного ветра.
Так вот дело в том что волна, как в этих примерах, переотражается в элементах конструкции также, возникают стоячие волны - вибрации.
Если геом размеры элементов(ширина/длинна/высота) кратны или недай бог одинаковы, и установлены через равные промежутки
обязательно получите "балалайку" имеющюю якро выраженый резонанс на определенной частоте.
Но достаточно подобрать определенное соотношение геом. размеров и вуаля - никаких стоячих волн,
точки встречи отражений волн от границ элемента будут постоянно смещаться, частоты и гармоники продольных и поперечных колебаний
элементов никогда не будут кратны и не будут давать стоячих волн.
Помню в детстве дядя привез огромную морскую ракушку, если поднести ее к уху то можно услышать "шум моря".
Тогда это здорово впечатлило т.к. решительно невозможно было понять откуда он берется
Позже стало понятно что просто окружающие звуки переотражаются так в ракушке и нашем ухе что получается этот "белый шум".
Так вот ракушка была выполнена в пропорциях золотого сечения.
Практически все кости нашего скелета по отношению к друг другу тоже выполнены в соотношении золотого сечения, большинство растений и т.п. и т.д и вообще везде куда ни плюнь будете натыкаться именно на это соотношение http://n-t.ru/tp/iz/zs.htm
Ну до меня и дошло зачем оно нужно практически - оно отлично гасит вибрации
В SolidWork есть возможность рассчитать резонансные частоты конструкций и их гармоник,
ну моя и решил проверить, что же получится если посмотреть как на спектре ляжет их разброс в зависимости от пропорций предмета,
в итоге при соотношении 1.618, 0.618, 0.382 и т.д. ширине к длине все резонансные частоты и что самое важное их гармоники равномерно
распределяются по частотному спектру и ни одна их них никогда не будет кратна другой.
Но стоит только сместить или сделать соотношения кратными то или на основных резонансных частотах возникают совпадения или на их гармониках. Надо ли говорить что свой станок выполнил с учетом этого? Вибрации несмотря на самодельные драйвера в полушаге от ШД минимальны. Надеюсь что мой опыт будет полезен и вам, и что еще кто нибудь поделится своим опытом борьбы с вибрациями.
На картинке первое соотношение 0.618, второе 1.0 третье 0.5
