CN106636609A - 一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效方法，由凸轮冲击式交变力矩扭振激励器输出的扭转振动施加到高刚度的旋转转轴上，当转轴的旋转频率等于弯曲固有频率与扭转固有频率之差时，由弯扭耦合共振理论，一个频率等于扭转固有频率的扭振激励可以同时激发起弯曲共振，弯曲共振与扭转共振相互加强，产生足够的动应力来消除高刚度转轴的残余应力。本发明解决了弯扭耦合共振振动时效受制于扭振激励源的问题，通过由凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振来消除高刚度转轴的残余应力，提高了效率，提高了生产的安全性和可靠性。

Description

一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效装置

技术领域

本发明涉及机械领域中的振动时效装置，特别是一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效装置。

背景技术

采用弯扭耦合共振产生的动应力来消除转轴类零件的残余应力，在实施过程中需要对转轴施加扭振激励，当电机旋转频率等于弯曲固有频率和扭转固有频率之差时，施加的扭振激励等于扭转固有频率，由弯扭耦合理论，偏心转轴会同时激发弯曲共振，弯曲共振与扭转共振相互加强，产生足够的动应力。目前采用的扭振激励方式主要有电磁激振器、气动激振器、液压激振器，然而这些激振器结构复杂，可靠性不高，价格昂贵，维修成本高，实施困难，难以普及使用。

发明内容

本发明提供一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效方法，解决了产生横扭耦合共振振动时效受制扭振激励源的问题，通过由凸轮冲击式交变力矩扭振激励来激发弯扭耦合共振来消除残余应力，实现振动时效的效果。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效装置，包括转轴、第一轴承、第二轴承、第一轴承座、第二轴承座、电机、联轴器、底盘、圆盘、偏心质量块以及扭振激励器，所述扭振激励器包括激振机架、激振力臂、正电极环、负电极环、第一致动电机、第二致动电机、第一致动凸轮、第二致动凸轮、正电刷、负电刷和电刷底座；

转轴通过第一轴承和第一轴承座以及第二轴承和第二轴承座安装在底盘上，圆盘固定在转轴上并与转轴同轴，偏心质量块固定在圆盘上；

电机固定安装在底盘上，电机的输出轴通过联轴器与转轴一端连接，转轴另一端固定连接在激振机架底面的圆心处，

激振力臂的中心与激振机架底面的圆心固定连接，第一致动电机和第二致动电机分别固定在激振机架底面并且靠近激振力臂两端的位置上，第一致动凸轮安装在第一致动电机上，第二致动凸轮安装在第二转动电机上；

正电极环和负电极环安装在固定在激振机架的外筒壁上，正电极环和负电极环分别通过导线与第一致动电机和第二致动电机连接，

正电刷和负电刷都固定在电刷底座上，正电刷与正电极环接触，负电刷与负电极环接触，正电刷和负电刷连接至电源。

所述激振力臂、第一致动电机、第二致动电机、第一致动凸轮和第二致动凸轮在安装时以激振力臂的中心形成中心对称，进而对转轴产生扭矩。

所述激振力臂除了中心与激振机架的连接处之外，其余的两端部分处于悬空状态。

一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效的实现方法，具体步骤为：

(1)将由凸轮冲击式交变力矩扭振激振器与转轴刚性连接，连接圆盘和偏心质量，

(2)通过测试，得到转轴的弯曲固有频率、扭转固有频率和转速之间的关系，

(3)通过计算，确定由凸轮冲击式交变力矩扭振激振器输出扭振激励的大小及频率，

(4)启动电机，设定旋转频率等于弯曲固有频率与扭转固有频率之差，将凸轮冲击式交变力矩扭振激振器输出扭振激励设定为扭振固有频率，由弯扭耦合共振理论，弯曲共振与扭转共振相互加强，产生足够的动应力来消除高刚度转轴的残余应力。

本发明的突出优点在于：

本发明解决了弯扭耦合共振振动时效不容易施加扭振激励来产生弯扭耦合共振的问题，实施简单，可靠性高，结构紧凑，强度高，可以适应较大的激振范围，而且激振力臂可调，致动凸轮可调。致动凸轮的激振力和激振频率由外部变频电源控制，根据试验零部件的实际情况加以调整，灵活性强，成本低，维修容易，提高了弯扭耦合共振式振动时效的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本发明所述凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效装置的结构示意图。

图2是本发明所述凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效装置的正视图。

图3是本发明所述凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效装置的扭振激励器的结构示意图。

图4是图3中A位置的放大示意图。

图5是致动凸轮的结构示意图。

具体实施方式

一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效装置，包括转轴1、第一轴承9、第二轴承10、第一轴承座16、第二轴承座17、电机7、联轴器11、底盘14、圆盘12、偏心质量块13以及扭振激励器，所述扭振激励器包括激振机架2、激振力臂3、正电极环6、负电极环15、第一致动电机4、第二致动电机5、第一致动凸轮21、第二致动凸轮22、正电刷19、负电刷和电刷底座20；

转轴1通过第一轴承9和第一轴承座16以及第二轴承10和第二轴承座17安装在底盘14上，圆盘12固定在转轴1上并与转轴1同轴，偏心质量块13固定在圆盘12上；

电机7固定安装在底盘14上，电机7的输出轴通过联轴器11与转轴一端连接，转轴另一端固定连接在激振机架2底面的圆心处，

激振力臂3的中心与激振机架2底面的圆心固定连接，第一致动电机和第二致动电机分别固定在激振机架2底面并且靠近激振力臂3两端的位置上，第一致动凸轮21安装在第一致动电机上，第二致动凸轮22安装在第二转动电机上；

正电极环6和负电极环15安装在固定在激振机架2的外筒壁上，正电极环6和负电极环15分别通过导线18与第一致动电机4和第二致动电机5连接，

正电刷19和负电刷都固定在电刷底座20上，正电刷19与正电极环6接触，负电刷与负电极环15接触，正电刷19和负电刷连接至电源。

进一步的，所述激振力臂3、第一致动电机4、第二致动电机5、第一致动凸轮21和第二致动凸轮22在安装时以激振力臂3的中心形成中心对称，进而对转轴1产生扭矩。

进一步的，所述激振力臂3除了中心与激振机架的连接处之外，其余的两端部分处于悬空状态。

图中标注8为电机座。所述激振机架为圆柱筒形，正电极环6和负电极环15同轴安装在圆柱筒形激振机架的圆柱外壁面上，圆柱筒形激振机架的一端设有底面或者两端都设有底面。

工作时，电机7带动转轴1旋转，转轴1带动扭振激励器旋转，第一致动电机4、第二致动电机5的电源线通过导线18穿过激振机架2上的孔与正电极环6和负电极环15相连，扭振激励器旋转时，正电极环6和负电极环15始终保持与正电刷19和负电刷接触，从而给第一致动电机4、第二致动电机5提供电源和信号。在安装第一致动电机和第一致动凸轮21时，要求第一致动电机4带动第一致动凸轮21旋转时，第一致动凸轮21长径的行程范围能够对激振力臂进行有效撞击。第一致动凸轮21和第二致动凸轮22对激振力臂两端的撞击使得激振力臂发生振动，进而对转轴1产生扭矩。

由扭振激励器输出的扭转振动施加到高刚度的旋转的转轴1上，当转轴1的旋转频 率等于弯曲固有频率与扭转固有频率之差时，由弯扭耦合共振理论，一个频率等于扭转固有频率的扭振激励可以同时激发起弯曲共振，弯曲共振与扭转共振相互加强，产生足够的动应力来消除高刚度转轴1的残余应力。

一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效的实现方法，具体步骤为：

(1)将由凸轮冲击式交变力矩扭振激振器与转轴刚性连接，连接圆盘和偏心质量，

(2)通过测试，得到转轴的弯曲固有频率、扭转固有频率和转速之间的关系，

(3)通过计算，确定由凸轮冲击式交变力矩扭振激振器输出扭振激励的大小及频率，

(4)启动电机，设定旋转频率等于弯曲固有频率与扭转固有频率之差，将凸轮冲击式交变力矩扭振激振器输出扭振激励设定为扭振固有频率，由弯扭耦合共振理论，弯曲共振与扭转共振相互加强，产生足够的动应力来消除高刚度转轴的残余应力。

Claims (4)

1.一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效装置，其特征在于，包括转轴、第一轴承、第二轴承、第一轴承座、第二轴承座、电机、联轴器、底盘、圆盘、偏心质量块以及扭振激励器，所述扭振激励器包括激振机架、激振力臂、正电极环、负电极环、第一致动电机、第二致动电机、第一致动凸轮、第二致动凸轮、正电刷、负电刷和电刷底座；

转轴通过第一轴承和第一轴承座以及第二轴承和第二轴承座安装在底盘上，圆盘固定在转轴上并与转轴同轴，偏心质量块固定在圆盘上；

电机固定安装在底盘上，电机的输出轴通过联轴器与转轴一端连接，转轴另一端固定连接在激振机架底面的圆心处，

激振力臂的中心与激振机架底面的圆心固定连接，第一致动电机和第二致动电机分别固定在激振机架底面并且靠近激振力臂两端的位置上，第一致动凸轮安装在第一致动电机上，第二致动凸轮安装在第二转动电机上；

正电极环和负电极环安装在固定在激振机架的外筒壁上，正电极环和负电极环分别通过导线与第一致动电机和第二致动电机连接，

正电刷和负电刷都固定在电刷底座上，正电刷与正电极环接触，负电刷与负电极环接触，正电刷和负电刷连接至电源。

2.如权利要求1所述的凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效装置，其特征在于，所述激振力臂、第一致动电机、第二致动电机、第一致动凸轮和第二致动凸轮在安装时以激振力臂的中心形成中心对称，进而对转轴产生扭矩。

3.如权利要求1所述的凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效装置，其特征在于，所述激振力臂除了中心与激振机架的连接处之外，其余的两端部分处于悬空状态。

4.一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效的实现方法，其特征在于，具体步骤为：

(1)将由凸轮冲击式交变力矩扭振激振器与转轴刚性连接，连接圆盘和偏心质量，

(2)通过测试，得到转轴的弯曲固有频率、扭转固有频率和转速之间的关系，

(3)通过计算，确定由凸轮冲击式交变力矩扭振激振器输出扭振激励的大小及频率，

(4)启动电机，设定旋转频率等于弯曲固有频率与扭转固有频率之差，将凸轮冲击式交变力矩扭振激振器输出扭振激励设定为扭振固有频率，由弯扭耦合共振理论，弯曲共振与扭转共振相互加强，产生足够的动应力来消除高刚度转轴的残余应力。