專(zhuān)利名稱：振動(dòng)處理零件的方法及其所用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬零件的處理，具體來(lái)說(shuō)，涉及零件的振動(dòng)處理方法及其所用設(shè)備。
本發(fā)明的最有效的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)殍T造和焊接制件的振動(dòng)處理，以降低其殘余應(yīng)力。
本發(fā)明的另一應(yīng)用領(lǐng)域是沖壓或彎曲后零件的振動(dòng)處理，以消除這些零件的隨后產(chǎn)生的翹曲。
焊接和鑄造零件在其制造之后隨著時(shí)間的推移在殘余應(yīng)力的作用下會(huì)產(chǎn)生變形。甚至在生產(chǎn)過(guò)程中在最終加工和裝配工序之間，零件的尺寸會(huì)發(fā)生變化，以至成品零件的尺寸不能滿足所要求的精度。采用振動(dòng)處理可使零件的幾何尺寸穩(wěn)定。振動(dòng)處理最有效的結(jié)果是用諧振法獲得的，這時(shí)零件的處理是在其諧振頻率下進(jìn)行的。諧振法的作用由零件中產(chǎn)生高振幅振動(dòng)應(yīng)力來(lái)保證，它引起殘余應(yīng)力的大幅度降低。
用于振動(dòng)處理的設(shè)備按其所用的激振器的類(lèi)型來(lái)分類(lèi)，其決定性的參數(shù)是頻率范圍，可劃分為帶有不平衡激振器(5～200赫茲)電磁激振器(20～1000赫茲)和電動(dòng)力激振器(5～5000赫茲)的設(shè)備。
表征振動(dòng)處理規(guī)范的一個(gè)重要參數(shù)是時(shí)間。處理所需時(shí)間首先與零件的質(zhì)量有關(guān)。然而，很難對(duì)處理時(shí)間長(zhǎng)短作出有數(shù)據(jù)的具體建議，因?yàn)樗粌H取決于零件的質(zhì)量，還取決于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、零件中殘余應(yīng)力大小以及一系列難以考慮的其它因素。一般來(lái)說(shuō)，處理時(shí)間的長(zhǎng)短依據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定。
已知一種降低應(yīng)力的振動(dòng)法(美國(guó)專(zhuān)利，A，3622404)使用這種方法時(shí)用夾鉗將激振器固定在與車(chē)間地板隔離的零件上，并在零件內(nèi)激發(fā)振動(dòng)。這種方法用的設(shè)備裝有帶直流電機(jī)的不平衡型激振器，并具有振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)器。
處理零件前對(duì)激振器的激勵(lì)頻率進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，以確定諧振頻率。在確定了6～12個(gè)諧振頻率之后，選其中4～6個(gè)頻率進(jìn)行振動(dòng)處理。殘余應(yīng)力降低的標(biāo)志為處理時(shí)電動(dòng)機(jī)所需電流減少10～15%。
這種方法及其所用設(shè)備的缺點(diǎn)是確定殘余應(yīng)力的降低和結(jié)束處理時(shí)間的精度低。殘余應(yīng)力的穩(wěn)定是在振動(dòng)處理過(guò)程中直接按電動(dòng)機(jī)所需電流來(lái)進(jìn)行控制的。影響所需電流測(cè)量精度的因素很多，均與能量損失有關(guān)，如在振動(dòng)處理零件材料內(nèi)的內(nèi)摩擦的損耗，氣動(dòng)阻尼(向周?chē)臻g聲輻射損失)，電損失(渦流損失，電樞繞組電線加熱損失)，激振器與被處理零件接觸處的結(jié)構(gòu)阻尼，以及安裝零件的減振器的損失等。在外界非控制因素的作用下，能量損失在很寬的范圍內(nèi)變化。與殘余應(yīng)力降低有關(guān)的能量損耗測(cè)量，是在全部能量損失的情況下進(jìn)行的，而此全部能量損失的總和超過(guò)了為降低殘余應(yīng)力所消耗的能量吸收所造成的損失。
與本發(fā)明最接近的方法是用與電動(dòng)機(jī)連接的電機(jī)械不平衡激振器振動(dòng)處理零件的方法(蘇聯(lián)專(zhuān)利，A，798185)，使用該種方法時(shí)被處理零件在不同諧波的諧振頻率下多次實(shí)現(xiàn)振動(dòng)激勵(lì)，記錄振動(dòng)偏移和振動(dòng)力，建立零件激振的振幅-相位-頻率特性曲線，確定振幅-相位-頻率特性曲線的有效部分，并按照在該特性曲線過(guò)渡點(diǎn)通過(guò)零值的偏移停止來(lái)結(jié)束處理，該零值過(guò)渡點(diǎn)相當(dāng)于零件振動(dòng)頻率的穩(wěn)定和殘余應(yīng)力的穩(wěn)定。
上述已知方法的缺點(diǎn)是確定殘余應(yīng)力變化動(dòng)力學(xué)及其穩(wěn)定性的精度不高，因?yàn)閷?duì)激振的振幅-相位-頻率特性曲線發(fā)生影響的還有相鄰諧波，噪聲，干擾及未估計(jì)到的振動(dòng)的信號(hào)。
該蘇聯(lián)專(zhuān)利A，798185公開(kāi)的振動(dòng)處理零件的設(shè)備具有與可調(diào)電動(dòng)機(jī)連接的電機(jī)械不平衡激振器、電壓變換器、測(cè)量?jī)x表，兩個(gè)濾波器，與第一個(gè)濾波器輸入端連接的被處理零件振動(dòng)偏移傳感器，倍增組件，通過(guò)第二個(gè)濾波器與倍增組件第一輸入端串聯(lián)的力傳感器，倍增組件的第二輸入端與第一個(gè)濾波器的輸出端連接，而輸出端與測(cè)量?jī)x表連接。
在工作過(guò)程中激振器在被處理零件中激勵(lì)機(jī)械振動(dòng)。改變零件的激勵(lì)頻率以便調(diào)節(jié)至諧振。用電壓變換器控制激振頻率。力傳感器安裝在激振器的輸出端，它產(chǎn)生出與激振力成正比的電信號(hào)。失真的力信號(hào)由第二個(gè)濾波器濾出。零件對(duì)激勵(lì)的反應(yīng)以振動(dòng)偏移的形式由振動(dòng)偏移傳感器測(cè)出，同時(shí)考慮振動(dòng)偏移信號(hào)相對(duì)于激勵(lì)力信號(hào)的相位。振動(dòng)偏移信號(hào)的失真由第一個(gè)濾波器濾出。按照兩個(gè)傳感器的指示確定激振的振幅-相位-頻率特性曲線，確定其有效部分和通過(guò)零值的過(guò)渡點(diǎn)，并按照振動(dòng)激勵(lì)的實(shí)際振幅-相位-頻率特性曲線上過(guò)渡點(diǎn)通過(guò)零值的偏移停止來(lái)結(jié)束振動(dòng)處理。
該裝置的缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)和激振器的速度不穩(wěn)定。這樣就引起諧振條件被破壞，激振的振幅-相位-頻率特性曲線失真并給記錄殘余應(yīng)力變化動(dòng)力學(xué)及穩(wěn)定帶來(lái)困難。
本發(fā)明的基本任務(wù)是建立一種振動(dòng)處理零件的方法及其所用的設(shè)備，可考慮振動(dòng)處理時(shí)的殘余應(yīng)力變化動(dòng)力學(xué)的前提下保證振動(dòng)激勵(lì)的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明采用下面措施來(lái)解決上述任務(wù)按本方法振動(dòng)處理零件時(shí)，被處理零件在其不同諧波的諧振頻率下用與電動(dòng)機(jī)連接的電機(jī)械不平衡激勵(lì)器多次激振，在諧振頻率穩(wěn)定前，按照本發(fā)明，在振動(dòng)處理過(guò)程中連續(xù)測(cè)量電動(dòng)機(jī)電樞軸承的電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)值變化停止時(shí)，調(diào)節(jié)激振器至由于振動(dòng)處理而偏移的零件自身頻率下諧振，在各諧波下多次激振直到達(dá)到電動(dòng)勢(shì)不再變化的頻率。
電動(dòng)機(jī)軸承中電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理，是基于在回路磁力系統(tǒng)中不對(duì)稱磁流情況下的電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)現(xiàn)象，這個(gè)回路由電動(dòng)機(jī)軸、軸承和殼體組成。電動(dòng)機(jī)電樞軸在軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，并在這里形成流體動(dòng)力油膜，它的電阻隨電動(dòng)機(jī)的工作規(guī)范而變化。如果軸承與電動(dòng)機(jī)殼體絕緣，則由電動(dòng)機(jī)殼體和軸承座圈的電輸出端就能記錄下電動(dòng)勢(shì)。流體動(dòng)力油膜的狀態(tài)取決于被處理零件的反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)通過(guò)激振器傳至電動(dòng)機(jī)電樞軸，這時(shí)在諧振規(guī)范下電動(dòng)勢(shì)急劇增高。
利用軸承的電動(dòng)勢(shì)可以連續(xù)記錄振動(dòng)作用力。
關(guān)于軸承中電動(dòng)勢(shì)的信號(hào)可用于控制振動(dòng)處理過(guò)程。
在軸承中的振動(dòng)力諧振規(guī)范下進(jìn)行零件處理可以查明由于殘余應(yīng)力的動(dòng)力學(xué)引起的諧振頻率的當(dāng)時(shí)的變化。
按軸承中電動(dòng)勢(shì)變化的停止來(lái)結(jié)束零件處理，可保證很準(zhǔn)確地記錄下零件中殘余應(yīng)力最終穩(wěn)定的時(shí)刻。
以穩(wěn)定的振動(dòng)速度在諧振規(guī)范下處理零件時(shí)，進(jìn)入時(shí)件中的能量吸收可最大限度地保證借助于縮短降低零件中殘余應(yīng)力的時(shí)間而大大節(jié)約能量消耗。
記錄下零件中殘余應(yīng)力最終穩(wěn)定的時(shí)刻并停止零件處理可免除殘余應(yīng)力已穩(wěn)定后的無(wú)效振動(dòng)作用時(shí)間。
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在調(diào)節(jié)激振器時(shí)要停止振動(dòng)處理。實(shí)施本發(fā)明的這一方案可用較簡(jiǎn)單的設(shè)備來(lái)進(jìn)行。
在實(shí)施本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施例中，振動(dòng)處理是在振動(dòng)作用的全過(guò)程中連續(xù)進(jìn)行的。
本發(fā)明的這一實(shí)施方案可以保證零件振動(dòng)處理的完全自動(dòng)化。
本發(fā)明還用下面措施來(lái)解決本發(fā)明的任務(wù)提供一種振動(dòng)處理零件的裝置，裝有與記錄電動(dòng)機(jī)連接的電機(jī)械不平衡激振器，電壓變換器和測(cè)量?jī)x表，按照本發(fā)明還配置有放大器、電動(dòng)機(jī)速度自動(dòng)穩(wěn)定組件以及電動(dòng)機(jī)角速度傳感器，該電動(dòng)機(jī)電樞有一個(gè)軸承的座圈與電動(dòng)機(jī)殼體絕緣，電動(dòng)機(jī)速度自動(dòng)穩(wěn)定組件的輸入端通過(guò)電動(dòng)機(jī)角速度傳感器和集電路與電動(dòng)機(jī)電樞繞組連接，而輸出端與變換器的輸入端連接，同時(shí)測(cè)量?jī)x表與放大器輸出端連接，放大器的輸入端與電動(dòng)機(jī)殼體和電動(dòng)機(jī)電樞軸承座圈連接。
在實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中，配置有電動(dòng)機(jī)速度自動(dòng)穩(wěn)定組件輸入電壓變化強(qiáng)度定值器，和計(jì)算裝置，同時(shí)速度自動(dòng)穩(wěn)定組件的輸入端通過(guò)強(qiáng)度定值器與計(jì)算裝置連接，而計(jì)算裝置又與測(cè)量?jī)x表連接以便將信號(hào)輸出至反應(yīng)零件振動(dòng)處理過(guò)程的進(jìn)度的數(shù)據(jù)打印裝置，計(jì)算裝置還與增強(qiáng)的輸出端連接。
實(shí)施本發(fā)明的這一方案可以有效地保證零件振動(dòng)處理過(guò)程的全部自動(dòng)化。
通過(guò)下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例和附圖可了解本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，附圖中

圖1為按本發(fā)明的裝置示意圖;
圖2-電動(dòng)機(jī)速度自動(dòng)穩(wěn)定組件實(shí)施例;
圖3-激振器的電機(jī)械特性曲線;
圖4-考慮不同諧波下諧振的電動(dòng)勢(shì)變化的頻率和振幅特性曲線;
圖5-電動(dòng)勢(shì)變化的振幅-頻率特性曲線及其在振動(dòng)激勵(lì)時(shí)的偏移;
下面說(shuō)明本發(fā)明的零件振動(dòng)處理方法。帶有殘余應(yīng)力的被處理零件受到與電動(dòng)機(jī)連接的電機(jī)械不平衡激振器的激勵(lì)。零件的激振是在其不同諧波的諧振頻率下進(jìn)行。在振動(dòng)處理過(guò)程中連續(xù)測(cè)量電動(dòng)機(jī)電樞軸承的電動(dòng)勢(shì)。由于振動(dòng)處理中零件的殘余應(yīng)力降低，電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生變化。在每一階段在規(guī)定的諧波內(nèi)微調(diào)激振頻率，以保證在由于振動(dòng)處理而偏移的零件自身頻率下達(dá)到諧振，這時(shí)可利用有關(guān)電動(dòng)勢(shì)變化的信號(hào)。根據(jù)在每一個(gè)諧波中電動(dòng)勢(shì)值變化的停止來(lái)調(diào)節(jié)激振器至相鄰諧波的頻率。逐段多次地進(jìn)行振動(dòng)激勵(lì)直至達(dá)到電動(dòng)勢(shì)不再變化的頻率。
將激振器調(diào)節(jié)至相鄰諧波的頻率可在不同諧波振動(dòng)處理的各階段之間的頓頓期進(jìn)行，也可以在零件連續(xù)振動(dòng)處理過(guò)程中自動(dòng)進(jìn)行。
實(shí)現(xiàn)上述振動(dòng)處理零件的方法所用的設(shè)備裝有與可調(diào)電動(dòng)機(jī)2連接的電機(jī)械不平衡激振器1(圖1)電壓變換器3、測(cè)量?jī)x表4、放大器5、電動(dòng)機(jī)2的速度自動(dòng)穩(wěn)定組件6、電動(dòng)機(jī)2的角速度傳感器7，該電動(dòng)機(jī)電樞11的一個(gè)軸承10的座圈9與電動(dòng)機(jī)殼體8絕緣，還具有電動(dòng)機(jī)2速度自動(dòng)穩(wěn)定組件6的輸入電壓變化強(qiáng)度定值器12，和計(jì)算裝置13。速度自動(dòng)穩(wěn)定組件6的輸入端通過(guò)定值器12與計(jì)算裝置13連接，而計(jì)算裝置13又與測(cè)量?jī)x表4連接以便將零件14振動(dòng)處理過(guò)程的進(jìn)度輸?shù)綌?shù)據(jù)打印裝置，以及與放大器5的輸出端連接，組件6還通過(guò)電動(dòng)機(jī)2的角速度傳感器7和集電器15與電動(dòng)機(jī)2電樞11的繞組連接，而組件6的輸出端與變換器3的輸入端連接。測(cè)量?jī)x表4與放大器5的輸出端連接，放大器5的輸入端通過(guò)接線柱A與電動(dòng)機(jī)2的殼體8連接，通過(guò)接線柱B與電動(dòng)械2電樞11的軸承10的座圈9連接。
直流電動(dòng)機(jī)2由電壓變換器3供電。用可控整流器作為電壓變換器3，這種整流器可用于工頻交流電壓的整流，以及在寬闊的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)直流(脈沖)整流電壓Ud。可控整流器線路由閘流晶體管組成為帶中心點(diǎn)的雙半周期線路。閘流晶體管由電力變壓器供給電壓。變壓器保證電動(dòng)機(jī)線路與電網(wǎng)脫離，并將電網(wǎng)電壓降至可安全使用的電平。
為了測(cè)量電動(dòng)機(jī)2的角速度Ω的即時(shí)值使用了傳感器7。在電動(dòng)機(jī)2固定的磁流下，采用測(cè)速電橋代替測(cè)速發(fā)電機(jī)作為測(cè)量電路來(lái)測(cè)量電動(dòng)機(jī)2的速度。在電動(dòng)機(jī)2電樞11繞組的接線柱C和D上感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)力T，它由下式確定T＝b·F·Ω式中b-電動(dòng)機(jī)常數(shù);
F-磁流;
Ω-電動(dòng)機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。
傳感器7的輸入端與電動(dòng)機(jī)2的接線柱C和D連接。從傳感器7輸出端拾取的電壓與T值成正比，因此在固定的規(guī)范下與電動(dòng)機(jī)2的速度Ω成正比。
采用傳感器7代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)速發(fā)電機(jī)來(lái)測(cè)量電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，簡(jiǎn)化了電機(jī)械激振器的結(jié)構(gòu)并提高了工作的可靠性。
電動(dòng)機(jī)2速度自動(dòng)穩(wěn)定組件6，可以保證在發(fā)生外界干擾因素時(shí)，如交流電網(wǎng)電壓波動(dòng)，電動(dòng)機(jī)2潤(rùn)滑狀態(tài)改變，電動(dòng)機(jī)2機(jī)械和電損失變化等時(shí)候，仍保持電動(dòng)機(jī)2的規(guī)定速度。采用負(fù)反饋可以保證變換器3的線性特性，從而擴(kuò)大了電動(dòng)機(jī)2的速度調(diào)節(jié)范圍。
組件6是一個(gè)比例積分調(diào)節(jié)器和速度間斷定值組件(圖2)。
調(diào)節(jié)器通過(guò)操作的放大器來(lái)工作，在放大器反饋線路中有電阻器R1和電容器C1。調(diào)節(jié)器中的負(fù)反饋通過(guò)定值線路的電阻器R2，R3和電動(dòng)機(jī)速度反饋線路的電阻器R4來(lái)實(shí)現(xiàn)。速度定值組件為可變電阻器R5，它用開(kāi)關(guān)S1與穩(wěn)定直流電源的電壓Us連接?？勺冸娮杵鱎5的動(dòng)臂與電阻器R2連接。
組件6的輸入電壓變化強(qiáng)度定值器12通過(guò)與開(kāi)關(guān)S1機(jī)械聯(lián)鎖的開(kāi)關(guān)S2與電阻器R3連接，而且當(dāng)開(kāi)關(guān)S2鎖閉時(shí)，開(kāi)關(guān)S1開(kāi)啟，與此相反，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1鎖閉時(shí)，開(kāi)關(guān)S2開(kāi)啟。
組件6的輸入電壓變化強(qiáng)度定值器12用于將計(jì)算裝置13輸出的階梯形變化的電壓轉(zhuǎn)化為隨時(shí)間直線變化的電壓加至組件6上。計(jì)算裝置13的輸出電平經(jīng)過(guò)強(qiáng)度定值器12的處理后，達(dá)到了組件6的輸入電平。定值器12的電壓變化按線性規(guī)律由零至最大值，可供電動(dòng)機(jī)2實(shí)現(xiàn)按固定加速度加速。這樣就可保證實(shí)現(xiàn)取決于電動(dòng)機(jī)2轉(zhuǎn)速的振動(dòng)頻譜。
采用定值器12有助于實(shí)現(xiàn)在被處理零件14自身頻率下進(jìn)行的振動(dòng)處理，并可使振動(dòng)處理過(guò)程自動(dòng)化。
計(jì)算裝置13可使零件14的振動(dòng)處理過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化并保證對(duì)振動(dòng)處理的工藝過(guò)程進(jìn)行靈活的程序控制。
組件13包括計(jì)算系統(tǒng)固有的主要部件算術(shù)-邏輯裝置，儲(chǔ)存裝置，輸入-輸出裝置和控制裝置等。
輸入-輸出裝置保證了計(jì)算裝置13與定值器12的聯(lián)系，并通過(guò)放大器5與電動(dòng)機(jī)2殼體8的接線柱A連接，以及與電動(dòng)機(jī)2殼體8絕緣的軸承10的接線柱B連接。
儲(chǔ)存裝置用于保存程序和有關(guān)軸承電動(dòng)勢(shì)大小的數(shù)據(jù)記錄，這些數(shù)據(jù)來(lái)自與電動(dòng)機(jī)2殼體8絕緣的軸承10通過(guò)放大器5傳至計(jì)算裝置13，以及保存有關(guān)定值器12輸出電壓大小的數(shù)據(jù)記錄。
控制裝置用于記錄在程序中指令的譯碼，以及產(chǎn)生使計(jì)算裝置動(dòng)轉(zhuǎn)的信號(hào)。
為了將零件14振動(dòng)處理工藝過(guò)程編成文件，振動(dòng)激勵(lì)的諧振頻率被輸往打印裝置并由測(cè)量?jī)x表4連接的記錄器(圖中未示出)記錄下來(lái)。
電動(dòng)機(jī)2為直流電機(jī)，由電壓變換器3供電。變換器3的輸出端與電動(dòng)機(jī)2電樞11的繞組連接，方法是與集電器15的接線柱C和D連接。電動(dòng)機(jī)2的激勵(lì)是單獨(dú)進(jìn)行的。
為了論證電動(dòng)機(jī)2的工作規(guī)范和分析電動(dòng)機(jī)2與激振器1共同穩(wěn)定工作的條件，可利用電動(dòng)機(jī)2的角速度Ω與其軸的力矩M的關(guān)系曲線。電動(dòng)機(jī)2的機(jī)械特性隨電動(dòng)機(jī)2的空轉(zhuǎn)角速度值Ω。呈線性變化(圖3)。在Ω＝Ω1的固定規(guī)范下，電動(dòng)機(jī)2軸的力矩M1等于阻力力矩MC1，即M1＝MC1。
阻力力矩MC取決于固定在零件14上的激振器1的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)力的大小。
在振動(dòng)激勵(lì)頻率與被處理零件14的一種自身頻率相等的情況下，便引引諧振，并且振動(dòng)力的力矩MC值達(dá)到最大。當(dāng)偏離諧振時(shí)振動(dòng)力的力矩MC降低，因而在軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的阻力力矩為較小的MC2值，而電動(dòng)機(jī)2角速度增加至Ω＝Ω2。
由于振動(dòng)處理使零件自身頻率降低時(shí)，上述電動(dòng)勢(shì)降低。
在開(kāi)始振動(dòng)處理零件件14之前，應(yīng)確定零件的諧振頻率。將相應(yīng)于這些頻率的電動(dòng)機(jī)2的角速度輸入計(jì)算裝置13的儲(chǔ)存系統(tǒng)中。
在進(jìn)行諧振動(dòng)處理時(shí)，用夾鉗16將激振器1牢固地固定在被處理零件14上。改變電動(dòng)機(jī)2的速度，達(dá)到機(jī)械諧振，即實(shí)現(xiàn)振動(dòng)作用的振動(dòng)激勵(lì)頻率(由電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速給定)與零件14的一種諧振頻率相等。
振動(dòng)處理在固定的振動(dòng)作用速度下進(jìn)行，為此要使用速度定值器12，傳感器7方向的變化可由速度自動(dòng)穩(wěn)定組件6根據(jù)定值器12的電壓算出，這樣就能按照電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速保證負(fù)反饋。
圖4給出了表示振動(dòng)作用過(guò)程特性的曲線。電動(dòng)機(jī)2以固定的加速度加速，這時(shí)電動(dòng)機(jī)2的角速度Ω變化至最大值Ωmax。當(dāng)振動(dòng)激勵(lì)的頻率與零件14的一個(gè)諧振頻率重合時(shí)，軸承10的電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值Emax。
初始的振動(dòng)激勵(lì)，或者用零件14選定的頻率范圍內(nèi)的最低自身頻率，或者用其最高自身頻率進(jìn)行。
當(dāng)振動(dòng)激勵(lì)時(shí)，在零件14的材料內(nèi)產(chǎn)生微觀塑性變形，結(jié)果使內(nèi)部殘余應(yīng)力降低，在繼續(xù)處理時(shí)達(dá)到穩(wěn)定。振動(dòng)激勵(lì)時(shí)零件14內(nèi)殘余應(yīng)力的變化引起零件14的諧振頻率的變化。
圖5給出了在零件14的一種諧振頻率下的振動(dòng)激勵(lì)過(guò)程。當(dāng)以諧振頻率Ω1激振時(shí)(圖上的實(shí)線)，軸承10的電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值Emax。在這一種頻率下振動(dòng)激勵(lì)的結(jié)果在零件14材料中產(chǎn)生微觀塑性變形，內(nèi)部殘余應(yīng)力降低，軸承10的電動(dòng)勢(shì)降低，而零件14的諧振頻率向較低頻率區(qū)域偏移?！鳓副硎居捎趦?nèi)部殘余應(yīng)力部分降低引起的諧振頻率的偏移值。軸承10的電動(dòng)勢(shì)在由于振動(dòng)處理結(jié)果產(chǎn)生偏移的振動(dòng)激勵(lì)頻率下達(dá)到最大值(圖上的虛線)。當(dāng)振動(dòng)激勵(lì)與零件14的一種諧振頻率不重合時(shí)，軸承10的電動(dòng)勢(shì)具有較小的值Emin。
振動(dòng)處理按自動(dòng)連續(xù)的工作規(guī)范進(jìn)行。在以給定諧波進(jìn)行起始振動(dòng)加載的情況下，由于組件6的工作，發(fā)生諧振的自動(dòng)調(diào)節(jié)，直至軸承10的電動(dòng)勢(shì)值穩(wěn)定。然后計(jì)算裝置13發(fā)出指令轉(zhuǎn)換至以另一個(gè)諧振頻率為特征的相鄰諧波。在這一個(gè)新階段再次實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)至軸承10電動(dòng)勢(shì)值穩(wěn)定的諧振。當(dāng)轉(zhuǎn)換至相鄰諧波后軸承10的電動(dòng)勢(shì)值保持不變時(shí)，振動(dòng)處理停止。
不使用定值器12和計(jì)算裝置13可使處理方法的方案簡(jiǎn)化。
在這種情況下，停止零件14的振動(dòng)處理和激振器1的調(diào)節(jié)是借助組件6按間斷規(guī)范進(jìn)行的。
用測(cè)量?jī)x表4測(cè)量和記錄軸承10的電動(dòng)勢(shì)值。在給定的頻率下激振持續(xù)至電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定。就是說(shuō)如果由儀表4控制的軸承電動(dòng)勢(shì)最小值不再變化，則激振停止。調(diào)節(jié)激振至由于零件14內(nèi)應(yīng)力部分消除而偏移的頻率，并重復(fù)振動(dòng)作用。當(dāng)順序調(diào)節(jié)激振器1至諧振后電動(dòng)勢(shì)值不再變化而保持最小值，在該諧波進(jìn)行的振動(dòng)激勵(lì)即可停止。這一時(shí)刻為零件14在該諧波下內(nèi)應(yīng)力最終穩(wěn)定時(shí)刻。這時(shí)在零件14材料中的微觀變形以及零件14對(duì)振動(dòng)能量的有效吸收均已停止。此后使零件14在第一諧振頻率進(jìn)行振動(dòng)激勵(lì)。然后在零件14的其它諧振頻率進(jìn)行類(lèi)似的振動(dòng)激勵(lì)。
當(dāng)零件14在隨后的諧振頻率下振動(dòng)激勵(lì)的結(jié)果已不再引起電動(dòng)勢(shì)的減小時(shí)，(這點(diǎn)可按測(cè)量?jī)x表4確定)，則可結(jié)束振動(dòng)處理。
本發(fā)明可最有效地應(yīng)用于降低鑄件和焊件中的殘余應(yīng)力，以及用于防止沖壓或彎曲后零件的翹曲。
權(quán)利要求
1.振動(dòng)處理零件的方法，包括用與電動(dòng)機(jī)連接的電機(jī)械不平衡激振器，在零件不同諧波諧振頻率下對(duì)被處理零件進(jìn)行多次激振，直至諧振頻率穩(wěn)定，其特征在于，在振動(dòng)處理過(guò)程中連續(xù)測(cè)量電動(dòng)機(jī)電樞軸承的電動(dòng)勢(shì)，在電動(dòng)勢(shì)變化停止時(shí)，調(diào)節(jié)激振器至由于振動(dòng)處理而偶移的零件自身的頻率下諧振，并在各諧波下多次激振直至達(dá)到電動(dòng)勢(shì)不再變化的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在調(diào)節(jié)激振器時(shí)停止振動(dòng)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在整個(gè)振動(dòng)作用過(guò)程期間連續(xù)進(jìn)行振動(dòng)處理。
4.為實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1的振動(dòng)處理零件過(guò)程的方法而使用的設(shè)備裝有可調(diào)電動(dòng)機(jī)(2)連接的電機(jī)械不平衡激振器(1)，電壓變換器(3)和測(cè)量?jī)x表(4)，其特征在于該設(shè)備還配置有放大器(5)，電動(dòng)機(jī)(2)速度自動(dòng)穩(wěn)定組件(6)，電動(dòng)機(jī)(2)角速度傳感器(7)，該電動(dòng)機(jī)(2)電樞(11)有一個(gè)軸承(10)的座圈(9)與電動(dòng)機(jī)(2)的殼體(8)絕緣，電動(dòng)機(jī)(2)的速度自動(dòng)穩(wěn)定組件(6)的輸入端通過(guò)電動(dòng)機(jī)(2)的角速度傳感器(7)和集電器(15)與電動(dòng)機(jī)(2)電樞(11)的繞組連接，而輸出端與變換器(3)的輸入端連接，同時(shí)測(cè)量?jī)x表(4)與放大器(5)的輸出端連接，放大器(5)的輸入端與電動(dòng)機(jī)(2)的殼體(8)和電動(dòng)機(jī)(2)電樞(11)軸承(10)的座圈(9)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征在于它還配置有電動(dòng)機(jī)(2)速度自動(dòng)穩(wěn)定組件(6)輸入電壓變化強(qiáng)度定值器(12)，和計(jì)算裝置(13)，同時(shí)速度自動(dòng)穩(wěn)定組件(6)的輸入端通過(guò)定值器(12)與計(jì)算裝置(13)連接，而計(jì)算裝置(13)又與測(cè)量?jī)x表(4)連接，以便將信號(hào)輸出至反應(yīng)零件(14)振動(dòng)處理過(guò)程的進(jìn)度的數(shù)據(jù)打印裝置，計(jì)算裝置(13)還與放大器(5)的輸出端連接。
全文摘要
振動(dòng)處理零件的方法及設(shè)備，包括用與電動(dòng)機(jī)連接的不平衡激振器，在零件不同諧波的諧振頻率下對(duì)零件多次激勵(lì)，該電動(dòng)機(jī)電樞有一個(gè)軸承的座圈與電動(dòng)機(jī)的殼體絕緣。連續(xù)測(cè)量軸承的電動(dòng)勢(shì)值。由于振動(dòng)處理使零件自身頻率偏移時(shí)，記錄下電動(dòng)勢(shì)的變化和在頻率穩(wěn)定后調(diào)節(jié)激振器至諧振頻率的偏移值。在每一個(gè)諧波進(jìn)行振動(dòng)處理直至諧振頻率穩(wěn)定并轉(zhuǎn)入另一個(gè)諧波進(jìn)行振動(dòng)處理。多次在每一諧波下振動(dòng)激勵(lì)直至達(dá)到電動(dòng)勢(shì)不再變化的諧振頻率。
文檔編號(hào)B06B1/16GK1053091SQ90100038
公開(kāi)日1991年7月17日 申請(qǐng)日期1990年1月6日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月6日
發(fā)明者亞歷山大·伊奧西弗維奇·德雷蓋, 尼古拉依·阿歷克賽維奇·扎多羅日尼, 米哈依爾·亞歷山德羅維奇·庫(kù)茲明, 帕維爾·莫依西維奇·利夫曼 申請(qǐng)人:克拉馬托爾斯克工業(yè)研究所, 列寧聯(lián)合企業(yè)涅弗斯克工廠, 聯(lián)合企業(yè)“新克拉馬托爾斯克機(jī)器制造廠”