本發(fā)明涉及機械領(lǐng)域中的機械振動應(yīng)力消除裝置，特別是一種由偏心電機激發(fā)的彎扭耦合共振式殘余應(yīng)力消除裝置。

背景技術(shù)：

采用彎扭耦合共振產(chǎn)生的動應(yīng)力來消除轉(zhuǎn)軸類零件的殘余應(yīng)力，在實施過程中需要對轉(zhuǎn)軸施加扭振激勵，當(dāng)電機旋轉(zhuǎn)頻率等于彎曲固有頻率和扭轉(zhuǎn)固有頻率之差時時，當(dāng)施加的扭振激勵等于扭轉(zhuǎn)固有頻率，由彎扭耦合理論，偏心轉(zhuǎn)軸會同時激發(fā)彎曲共振，彎曲共振與扭轉(zhuǎn)共振相互加強，產(chǎn)生足夠的動應(yīng)力。目前采用的扭振激勵方式主要有電磁激振器、氣動激振器、液壓激振器，然而這些激振器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性不高，價格昂貴，維修成本高，實施困難，難以普及使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種由偏心電機激發(fā)的彎扭耦合共振式殘余應(yīng)力消除裝置，解決了產(chǎn)生橫扭耦合共振振動時效受制扭振激勵源的問題，通過由偏心電機激發(fā)的扭振激勵來激發(fā)彎扭耦合共振來消除殘余應(yīng)力，實現(xiàn)振動時效的效果。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案如下：

一種由偏心電機激發(fā)的彎扭耦合共振式殘余應(yīng)力消除裝置，包括轉(zhuǎn)軸、第一軸承、第二軸承、第一軸承座、第二軸承座、電機、聯(lián)軸器、底盤、圓盤、偏心質(zhì)量塊以及扭振激勵器，所述扭振激勵器包括激振機架、激振力臂、正電極環(huán)、負(fù)電極環(huán)、第一偏心電機、第二偏心電機、正電刷、負(fù)電刷和電刷底座；

轉(zhuǎn)軸通過第一軸承和第一軸承座以及第二軸承和第二軸承座安裝在底盤上，圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上并與轉(zhuǎn)軸同軸，偏心質(zhì)量塊固定在圓盤上；

電機固定安裝在底盤上，電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)軸一端連接，轉(zhuǎn)軸另一端固定連接在激振機架底面的圓心處，

激振力臂的中心與激振機架底面的圓心固定連接，第一偏心電機和第二偏心電機分別固定在激振力臂的兩端，

正電極環(huán)和負(fù)電極環(huán)安裝在固定在激振機架的外筒壁上，正電極環(huán)和負(fù)電極環(huán)分別通過導(dǎo)線與第一偏心電機和第二偏心電機連接，

正電刷和負(fù)電刷都固定在電刷底座上，正電刷與正電極環(huán)接觸，負(fù)電刷與負(fù)電極環(huán)接觸，正電刷和負(fù)電刷連接至電源。

所述激振力臂以及分別安裝在激振力臂兩端的第一偏心電機和第二偏心電機以激振力臂的中心形成中心對稱，進(jìn)而對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生扭矩。

所述激振力臂除了中心與激振機架的連接處之外，其余的兩端部分處于懸空狀態(tài)。

一種由偏心電機激發(fā)的彎扭耦合共振式殘余應(yīng)力消除方法，其特征在于，具體步驟為：

(1)將由偏心電機激發(fā)的扭振激振器與轉(zhuǎn)軸剛性連接，連接圓盤和偏心質(zhì)量，

(2)通過測試，得到轉(zhuǎn)軸的彎曲固有頻率、扭轉(zhuǎn)固有頻率和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，

(3)通過計算，確定由偏心電機激發(fā)的扭振激振器輸出扭振激勵的大小及頻率，

(4)啟動電機，設(shè)定旋轉(zhuǎn)頻率等于彎曲固有頻率與扭轉(zhuǎn)固有頻率之差，將偏心電機激發(fā)的扭振激振器輸出扭振激勵設(shè)定為扭振固有頻率，由彎扭耦合共振理論，彎曲共振與扭轉(zhuǎn)共振相互加強，產(chǎn)生足夠的動應(yīng)力來消除高剛度轉(zhuǎn)軸的殘余應(yīng)力。

本發(fā)明的突出優(yōu)點在于：

本發(fā)明解決了彎扭耦合共振振動時效不容易施加扭振激勵來產(chǎn)生彎扭耦合共振的問題，本裝置大多由機械零部件構(gòu)成，可靠性高，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，維修容易，激振力通過力臂來產(chǎn)生激振力矩，可以適應(yīng)較大的激振范圍，而且激振力臂可調(diào)，偏心電機產(chǎn)生的激振力可由偏心質(zhì)量、偏心距離和偏心電機轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，偏心塊更換、調(diào)節(jié)容易，可以根據(jù)試驗零部件的實際情況加以調(diào)整，靈活性強，在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，可以實現(xiàn)無極調(diào)速，提高了彎扭耦合共振式振動時效的安全性和可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述由偏心電機激發(fā)的彎扭耦合共振式殘余應(yīng)力消除裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明所述由偏心電機激發(fā)的彎扭耦合共振式殘余應(yīng)力消除裝置的正視圖。

圖3是本發(fā)明所述由偏心電機激發(fā)的彎扭耦合共振式殘余應(yīng)力消除裝置的扭振激勵器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖3中A位置的放大示意圖。

具體實施方式

一種由偏心電機激發(fā)的彎扭耦合共振式殘余應(yīng)力消除裝置，包括轉(zhuǎn)軸1、第一軸承9、第二軸承10、第一軸承座16、第二軸承座17、電機7、聯(lián)軸器11、底盤14、圓盤12、偏心質(zhì)量塊13以及扭振激勵器，所述扭振激勵器包括激振機架2、激振力臂3、正電極環(huán)6、負(fù)電極環(huán)15、第一偏心電機4、第二偏心電機5、正電刷19、負(fù)電刷和電刷底座20；

轉(zhuǎn)軸1通過第一軸承9和第一軸承座16以及第二軸承10和第二軸承座17安裝在底盤14上，圓盤12固定在轉(zhuǎn)軸1上并與轉(zhuǎn)軸1同軸，偏心質(zhì)量塊13固定在圓盤12上；

電機7固定安裝在底盤14上，電機7的輸出軸通過聯(lián)軸器11與轉(zhuǎn)軸一端連接，轉(zhuǎn)軸另一端固定連接在激振機架2底面的圓心處，

激振力臂3的中心與激振機架2底面的圓心固定連接，第一偏心電機4和第二偏心電機5分別固定在激振力臂3的兩端，

正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15安裝在固定在激振機架2的外筒壁上，正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15分別通過導(dǎo)線18與第一偏心電機4和第二偏心電機5連接，

正電刷19和負(fù)電刷都固定在電刷底座20上，正電刷19與正電極環(huán)6接觸，負(fù)電刷與負(fù)電極環(huán)15接觸，正電刷19和負(fù)電刷連接至電源。

進(jìn)一步的，所述激振力臂3以及分別安裝在激振力臂3兩端的第一偏心電機4和第二偏心電機5以激振力臂3的中心形成中心對稱，進(jìn)而對轉(zhuǎn)軸1產(chǎn)生扭矩。

進(jìn)一步的，所述激振力臂3除了中心與激振機架的連接處之外，其余的兩端部分處于懸空狀態(tài)。

圖中標(biāo)注8為電機座。所述激振機架為圓柱筒形，正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15同軸安裝在圓柱筒形激振機架的圓柱外壁面上，圓柱筒形激振機架的一端設(shè)有底面或者兩端都設(shè)有底面。

工作時，電機7帶動轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸1帶動扭振激勵器旋轉(zhuǎn)，第一偏心電機4、第二偏心電機5的電源線通過導(dǎo)線18穿過激振機架2上的孔與正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15相連，轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)時，正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15始終保持與正電刷19和負(fù)電刷接觸，從而給第一偏心電機4、第二偏心電機5提供電源和信號。第一偏心電機4和第二偏心電機5連接電源啟動后產(chǎn)生振動，使得激振力臂發(fā)生振動，進(jìn)而對轉(zhuǎn)軸1產(chǎn)生扭矩。

由扭振激勵器輸出的扭轉(zhuǎn)振動施加到高剛度的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸1上，當(dāng)轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn)頻率等于彎曲固有頻率與扭轉(zhuǎn)固有頻率之差時，由彎扭耦合共振理論，一個頻率等于扭轉(zhuǎn)固有頻率的扭振激勵可以同時激發(fā)起彎曲共振，彎曲共振與扭轉(zhuǎn)共振相互加強，產(chǎn)生足夠的動應(yīng)力來消除高剛度轉(zhuǎn)軸1的殘余應(yīng)力。

一種由偏心電機激發(fā)的彎扭耦合共振式殘余應(yīng)力消除方法，具體步驟為：

(1)將由偏心電機激發(fā)的扭振激振器與轉(zhuǎn)軸剛性連接，連接圓盤和偏心質(zhì)量，

(2)通過測試，得到轉(zhuǎn)軸的彎曲固有頻率、扭轉(zhuǎn)固有頻率和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，

(3)通過計算，確定由偏心電機激發(fā)的扭振激振器輸出扭振激勵的大小及頻率，

(4)啟動電機，設(shè)定旋轉(zhuǎn)頻率等于彎曲固有頻率與扭轉(zhuǎn)固有頻率之差，將偏心電機激發(fā)的扭振激振器輸出扭振激勵設(shè)定為扭振固有頻率，由彎扭耦合共振理論，彎曲共振與扭轉(zhuǎn)共振相互加強，產(chǎn)生足夠的動應(yīng)力來消除高剛度轉(zhuǎn)軸的殘余應(yīng)力。