Natural Frequencies Estimation Using Operational Modal Analysis

Abstract

Для решения задач обеспечения устойчивости движения технологической системы необ-ходимо точно определить такие динамические характеристики, как жесткость, степень диссипа-ции, моды колебаний. Существует несколько возможных путей решения вопроса об идентифика-ции динамических параметров, в частности экспериментальный модальный анализ (ЭМА) и ана-литический способ. Как правило, ЭМА выполняется посредством определения отклика на известное возбуждение системы. В этом случае результатом ЭМА является передаточная функ-ция. Однако для ряда систем невозможно определить исходное возбуждение. Если известен только отклик, идентификация динамических параметров системы выполняется посредством операционного модального анализа (ОМА).В настоящей работе выполнен ОМА для определения собственных частот колебаний технологической системы при фрезеровании. Отклик системы, а именно виброускорение в орто-гональной плоскости, был зафиксирован посредством трехкомпонентного вибродатчика со встро-енным предусилителем сигнала. Далее была составлена матрица спектральной плотности мощ-ности сигналов. Посредством сингулярного разложения представленной матрицы получен набор сингулярных значений для диапазона значений частот колебаний, причем наибольшие сингуляр-ные значения соответствуют частотам колебаний вблизи собственных частот динамической сис-темы. Впервые такой метод ОМА предложил Р. Бринкер в 2000 г.Предварительно для демонстрации корректности используемого метода ОМА составлена и исследована имитационная модель технологической системы при фрезеровании, динамиче-ские характеристики которой заранее известны. Далее исследуется реальная система, вклю-чающая в себя режущий и вспомогательный инструменты, заготовку, приспособление и станок. Вибродатчик закреплен на корпусе шпиндельного узла. Выполняется несколько тестов резания, при этом значения виброускорений передаются на компьютер для последующего анализа. В хо-де ОМА выявлены собственные частоты колебаний технологической системы.