CN102212672B - 弯扭耦合共振式振动时效装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

一种弯扭耦合共振式振动时效装置及其实现方法，所述装置的工作台的定支撑台固定在机座上，定支撑台上安装有定支撑滑动轴承，滑动台安置在滑动导轨上，其上有滑动台支撑轴承，丝杠一端与定支撑台连接，另一端穿过滑动台和机座挡板连接，机座挡板上安装有滑动台调节盘；所述可调速主传动系统的电机安装在机座上，通过电机联轴节与减速机连接，减速机输出端通过主联轴节与万向联轴器连接，万向联轴器另一端与工件夹持装置连接，工件夹持装置锁紧工件；所述偏心质量安装在工件上，增扭装置固定在滑动台上。本发明能有效解决大型高刚度工件难进行振动时效处理的难题。

Description

弯扭耦合共振式振动时效装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域的振动时效装置，特别是一种弯扭耦合共振式振动时效装置及其实现方法。

背景技术

振动时效处理是工程材料常用的一种消除其内部残余应力的方法，通过振动，使工件内部残余的内应力和附加的振动应力的矢量达到或超过材料屈服强度的时候，材料发生微量的塑性变形，从而使材料的内应力得以松弛和减轻。与热时效相比，振动时效具有投资少、见效快、运行费用低和有利于环保等优点。因此，振动时效这一高新技术具有广泛的应用前景。

现有的振动时效装置的激振频率远小于高刚度工件的固有频率。由于振动时效的激振器受电机转速和偏心轮机构最大转速的限制，其激振频率都小于200Hz。但工程上许多高刚度工件的最低固有频率远远高于现行激振器的激振频率，导致这些工件无法在激振器作用下产生主共振和相应的动应力，因而不能采用振动时效消除其残余应力。这是振动时效技术发展几十年来未能解决的棘手问题，严重制约了振动时效技术的应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种弯扭耦合共振式振动时效装置及其实现方法，能够克服传统大刚度工件振动时效不能处理的不足，使大刚度工件在具有附加偏心质量的旋转中产生弯扭耦合共振，实现振动时效消减残余应力的目的。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

一种弯扭耦合共振式振动时效装置，包括工作台、可调速主传动系统、偏心质量和增扭装置。

所述工作台的定支撑台固定在机座上，定支撑台上安装有定支撑滑动轴承，用来支撑工件，滑动台安置在滑动导轨上，其上有滑动台支撑轴承，丝杠一端与定支撑台连接，另一端穿过滑动台和机座挡板连接，机座挡板上安装有滑动台调节盘，通过调节滑动台调节盘，使滑动台在滑动导轨上精确滑动，满足不同长度工件的支撑要求。

所述可调速主传动系统的电机安装在机座上，通过电动机联轴节与减速机连接，减速机输出端通过主联轴节与万向连轴器连接，万向连轴器另一端与工件夹持装置连接，工件夹持装置锁紧工件，当电机按设定速度运行时，可调速主传动系统末端工件夹持装置即可带动工件转动。

所述偏心质量安装在工件上，根据不同工件和振动时效要求选择不同偏心质量和安放位置。

所述增扭装置固定在滑动台上，通过调节增扭装置，使工件获得达到弯扭共振所需要的相应的扭矩。

一种适合于所述弯扭耦合共振式振动时效装置的实现方法，该方法是利用有偏心质量的工件旋转时产生弯扭耦合共振产生的组合动应力来消减其的残余应力。当扭转振动和弯曲振动相互激励加强时，发生弯扭耦合共振，具体步骤为：

(1)先通过计算得到工件达到弯扭耦合共振时所需的转速、偏心质量大小和扭矩，

(2)根据计算结果，设定电机转速以及偏心质量的大小和安放位置，同时根据计算结果，调整增扭装置，使其提供所需扭矩，

(3)根据工件长度，调节滑动台调节盘，使滑动台沿滑动导轨做相应移动，保证工件顺利安装在工作台上，

(4)启动电机，在工件夹持装置的带动下，使有偏心质量的工件旋转发生弯扭耦合共振，即可消工件的除残余应力。

本发明能解决的技术问题是：

采用弯扭耦合共振原理，利用有偏心质量的工件旋转时产生弯扭耦合共振的特性来消除其残余应力，解决传统大刚度工件振动时效不能处理等问题，达到对大刚度工件高效、高质量的振动时效处理。

本发明的突出优点在于：

1.利用弯扭耦合共振来消除工件残余应力，能够有效解决现有振动时效装置不能实现对高刚度、高固有频率工件进行振动时效处理的难题。

2.由于采用电机驱动，不仅环保，而且由于偏心质量、对工件施加的扭矩、滑动台均可调，使此种振动时效装置应用范围广，可以处理不同工件。

附图说明

图1为本发明所述弯扭耦合共振式振动时效装置的结构示意图。

图2为本发明所述工作台的结构示意图。

图3为本发明所述偏心质量的结构示意图。

图4为本发明所述可调速主传动系统的结构示意图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明所述弯扭耦合共振式振动时效装置，包括工作台、可调速主传动系统、偏心质量10和增扭装置12。

对照图1和图2，所述工作台由机座1、定支撑台18、滑动台15、丝杠17、机座挡板13和滑动台调节盘14组成。定支撑台18固定在机座1上，定支撑台18上安装有定支撑滑动轴承8，用来支撑工件9，滑动台15安置在滑动导轨16上，其上有滑动台支撑轴承11，丝杠17一端与定支撑台18连接，另一端穿过滑动台15与机座挡板13连接，机座挡板13上安装有滑动台调节盘14，通过滑动台调节盘14来调节滑动台15，使滑动台15在滑动导轨16上精确滑动，满足支撑不同长度工件的要求。

对照图1和图4，所述可调速主传动系统由电机2、电动机联轴节3、减速机4、主联轴节5、万向连轴器6和工件夹持装置7组成。电机2安装在机座1上，通过电动机联轴节3与减速机4连接，减速机4输出端通过主联轴节5与万向连轴器6连接，万向连轴器6另一端与工件夹持装置7连接，工件夹持装置7锁紧工件9，当电机2按设定速度运行时，可调速主传动系统末端工件夹持装置7即可带动工件9转动。

对照图1和图3，所述偏心质量10安装在工件9上，可根据不同工件和振动时效要求选择不同偏心质量和安放位置。

对照图1和图2，所述增扭装置12固定在滑动台15上，通过调节增扭装置12，使工件9获得达到弯扭共振所需要的相应的扭矩。

弯扭耦合共振式振动时效装置工作时，先通过计算，测得工件9达到弯扭耦合共振时所需的转速、偏心质量10大小和扭矩，根据计算结果，设定电机2转速以及偏心质量10的大小和安放位置，同时根据计算结果，设定增扭装置12，使其提供所需扭矩。根据工件9长度，通过调节盘14来调节滑动台15，使滑动台15沿滑动导轨16做相应移动，保证工件9顺利安装在工作台上。启动电机2，使有偏心质量10的工件9旋转，进而使工件9发生弯扭耦合共振，达到消除残余应力的目的。

本发明利用有偏心质量10的工件9旋转时产生弯扭耦合共振的特性来消除其残余应力，解决传统大刚度工件振动时效不能处理等问题，达到对大刚度工件高效、高质量的振动时效处理。

有偏心质量10的工件9转动，当扭转振动和弯曲振动会相互加强时，发生弯扭耦合共振。本发明就是利用这一方法消除高刚度工件的残余应力。

Claims (2)

1.一种弯扭耦合共振式振动时效装置，包括工作台、可调速主传动系统、偏心质量和增扭装置，其特征在于：

所述工作台由机座、定支撑台、滑动台、丝杠、机座挡板和滑动台调节盘组成，定支撑台固定在机座上，定支撑台上安装有定支撑滑动轴承，滑动台安置在滑动导轨上，其上有滑动台支撑轴承，丝杠一端与定支撑台连接，另一端穿过滑动台和机座挡板连接，机座挡板上安装有滑动台调节盘，

所述可调速主传动系统由电机、电机联轴节、减速机、主联轴节、万向联轴器和工件夹持装置组成，电机安装在机座上，通过电机联轴节与减速机连接，减速机输出端通过主联轴节与万向联轴器连接，万向联轴器另一端与工件夹持装置连接，工件夹持装置锁紧工件，

所述偏心质量安装在工件上，增扭装置固定在滑动台上。

2.根据权利要求1所述的弯扭耦合共振式振动时效装置的实现方法，其特征在于：该方法是利用有偏心质量的工件旋转时产生弯扭耦合共振产生的组合动应力来消减其残余应力，当扭转振动和弯曲振动相互加强时，发生弯扭耦合共振，具体步骤为：

（1）先通过计算，测得工件达到弯扭耦合共振时所需的转速、偏心质量大小和扭矩，

（2）根据计算结果，设定电机转速以及偏心质量的大小和安放位置，同时根据计算结果，调整增扭装置，使其提供所需扭矩，

（3）根据工件长度，调节滑动台调节盘，使滑动台沿滑动导轨做相应移动，保证工件顺利安装在工作台上，

（4）启动电机，在工件夹持装置的带动下，使有偏心质量的工件旋转发生弯扭耦合共振，即可消除工件的残余应力。

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