RU2254173C2

RU2254173C2 - Torsional vibration generator

Info

Publication number: RU2254173C2
Application number: RU2003116205/28A
Authority: RU
Inventors: А.И. Глейзер (RU); А.И. Глейзер; О.И. Драчёв (RU); О.И. Драчёв; Н.В. Корнеев (RU); Н.В. Корнеев
Original assignee: Тольяттинский государственный университет
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2005-06-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; technological processes of stabilizing vibration treatment of axisymmetric parts, such as shafts after heat treatment and machining.

SUBSTANCE: vibration stabilization includes securing of one end of part and applying power in form of varying torque to free end, thus obtaining resonance mode of operation of device. Device is provided with central gear, two similar gear wheels rotated by central gear and provided with unbalanced weights for forming unbalance equal in modulus and opposite in phase. Flexible member secured on device body and made in form of torsion bar is used to increase effect of torsional vibrations. Torsional rigidity of this member is selected from condition of resonance between angular velocity of rotation of gear wheels and natural angular velocity of device.

EFFECT: possibility of treatment in resonance mode irrespective of natural frequencies of part at retained smooth distribution of varying stresses in entire volume.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологическим процессам стабилизирующей виброобработки осесимметричных деталей, например валов, после термических операций и механической обработки, а более конкретно к устройствам для осуществления процесса вибростабилизации.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to technological processes for stabilizing vibration processing of axisymmetric parts, for example shafts, after thermal operations and machining, and more particularly to devices for implementing the process of vibration stabilization.

Известно устройство для возбуждения колебаний детали, содержащее размещенную в корпусе центральную шестерню, два одинаковых зубчатых колеса, получающих вращение от центральной шестерни, с закрепленными на них неуравновешенными грузами, создающими равные по модулю и противоположные по фазе дисбалансы (прототип - см. SU 985204. Шаволов А.С., 30.12.82).A device for exciting vibrations of a part is known, comprising a central gear located in the housing, two identical gears receiving rotation from the central gear, with unbalanced loads fixed on them, creating imbalances of equal modulus and phase-opposite (prototype - see SU 985204. Shavolov A.S., 12.30.82).

Недостатком данного устройства является невозможность вести обработку в резонансном режиме в тех случаях, когда частота собственных колебаний детали значительно превышает максимально возможную частоту, в тех же случаях, когда резонансный режим достигается за счет самой детали, невозможно достичь равномерного распределения переменных напряжений по всей ее поверхности, поскольку в узловых точках такие напряжения будут минимальными, а в точках максимума деформации - максимальными.The disadvantage of this device is the inability to conduct processing in a resonant mode in cases where the frequency of natural vibrations of the part significantly exceeds the maximum possible frequency, in the same cases when the resonant mode is achieved due to the part itself, it is impossible to achieve a uniform distribution of variable stresses over its entire surface, since at the nodal points such stresses will be minimum, and at the points of maximum strain, maximum.

Технический результат - создание устройства для возбуждения крутильных колебаний, позволяющего вести обработку в резонансном режиме независимо от величины собственных частот детали, сохраняя при этом равномерное распределение переменных напряжений по всему объему.The technical result is the creation of a device for exciting torsional vibrations, which allows processing in resonance mode regardless of the magnitude of the natural frequencies of the part, while maintaining a uniform distribution of alternating voltages throughout the volume.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство содержит размещенную в корпусе центральную шестерню, два одинаковых зубчатых колеса, получающих вращение от центральной шестерни, с закрепленными на них неуравновешенными грузами, создающими равные по модулю и противоположные по фазе дисбалансы, причем для достижения эффекта усиления крутильных колебаний на корпусе устройства закреплен упругий элемент, выполненный в виде торсиона, крутильная жесткость которого подбирается из условия резонанса между угловой скоростью вращения зубчатых колес и собственной круговой частотой колебаний устройства.The specified technical result is achieved by the fact that the proposed device comprises a central gear located in the housing, two identical gears that receive rotation from the central gear, with unbalanced loads fixed on them, creating imbalances of equal modulus and phase-opposite, and to achieve the effect of amplification of torsional oscillations on the body of the device is fixed an elastic element made in the form of a torsion bar whose torsional rigidity is selected from the condition of resonance between the angles second rotation speed gears and own circular frequency of vibration.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, они соответствуют условию патентоспособности «новизна».Comparison of the claimed technical solution with the prior art in scientific, technical and patent documentation on the priority date in the main and related sections shows that the set of essential features of the claimed solution was not previously known, therefore, they meet the patentability condition “novelty”.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.The analysis of known technical solutions in the art showed that the proposed device has features that are not available in the known technical solutions, and using them in the claimed combination of features makes it possible to obtain a new technical effect, therefore, the proposed technical solution has an inventive step compared to the existing level technicians.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть легко изготовлено, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».The proposed technical solution is industrially applicable, because can be easily manufactured, workable, feasible and reproducible, therefore, meets the patentability condition "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображаются:The invention is illustrated by drawings, which depict:

- схема осуществления процесса вибростабилизации формы осесимметричных деталей (фиг.1);- a diagram of the process of vibration stabilization of the shape of axisymmetric parts (figure 1);

- устройство для осуществления процесса вибростабилизации формы осесимметричных деталей (вид в плане) (фиг.2);- a device for implementing the process of vibration stabilization of the shape of axisymmetric parts (plan view) (figure 2);

- устройство для осуществления процесса вибростабилизации формы осесимметричных деталей (разрез А-А на фиг.2) (фиг.3);- a device for implementing the process of vibration stabilization of the shape of axisymmetric parts (section AA in figure 2) (figure 3);

Процесс вибростабилизации формы осесимметричных деталей типа валов осуществляется следующим образом. Устройство крепится к свободному концу обрабатываемой детали 1 посредством узла крепления 2, другой конец детали 1 закрепляется жестко посредством узла крепления 3, после чего приводится в действие привод 4, передающий вращение на центральную шестерню 5, которая в свою очередь передает вращение на зубчатые колеса 6, за счет чего неуравновешенные грузы 7, закрепленные на зубчатых колесах 6, создают равные по модулю и противоположные по фазе дисбалансы, вызывающие переменный крутящий момент на корпусе 8, который за счет торсиона 9 и узла крепления 2 передается на деталь 1, причем для увеличения амплитуды возбуждаемой вибрации крутильная жесткость торсиона 9 подбирается из условия резонанса между угловой скоростью вращения зубчатых колес 6 и собственной круговой частотой колебаний устройства. Это означает, что частота свободных крутильных колебаний всего устройства, закрепленного на торсионе 9, должна быть близкой или совпадать с частотой вращения неуравновешенных грузов 7.The process of vibration stabilization of the shape of axisymmetric parts such as shafts is as follows. The device is attached to the free end of the workpiece 1 by means of the attachment 2, the other end of the part 1 is fixed rigidly by the attachment 3, then the drive 4 is actuated, transmitting rotation to the central gear 5, which in turn transmits rotation to the gears 6, due to which unbalanced loads 7, mounted on the gears 6, create equal in magnitude and phase-opposite imbalances, causing variable torque on the housing 8, which is secured by the torsion 9 and the node i 2 is transmitted to the item 1, wherein for increasing the amplitude of the excited vibration of the torsional stiffness of the torsion bar 9 is selected from the resonance condition between the angular speed of gear wheels 6 and private circular frequency of vibration. This means that the frequency of free torsional vibrations of the entire device, mounted on the torsion bar 9, must be close to or coincide with the frequency of rotation of unbalanced loads 7.

Устройство содержит корпус 8, крышку корпуса 10, центральную шестерню 5, два одинаковых зубчатых колеса 6, получающих вращение от центральной шестерни 5, неуравновешенные грузы 7, закрепленные на зубчатых колесах 6, торсион 9, закрепленный на корпусе 8.The device comprises a housing 8, a housing cover 10, a central gear 5, two identical gears 6 that receive rotation from the central gear 5, unbalanced loads 7, mounted on the gears 6, a torsion 9, mounted on the housing 8.

Устройство работает следующим образом. При включении привода 4 он передает вращение на центральную шестерню 5, которая в свою очередь передает вращение на зубчатые колеса 6, за счет чего неуравновешенные грузы 7, закрепленные на зубчатых колесах 6, создают равные по модулю и противоположные по фазе дисбалансы, вызывающие переменный крутящий момент на корпусе 8, который за счет торсиона 9 и узла крепления 2 передается на деталь 1, причем настройка на резонансный режим между угловой скоростью вращения зубчатых колес 6 и собственной круговой частотой колебаний устройства достигается за счет изменения частоты вращения привода 4 и крутильной жесткости торсина 9.The device operates as follows. When the drive 4 is turned on, it transfers rotation to the central gear 5, which in turn transfers rotation to the gears 6, due to which unbalanced loads 7 mounted on the gears 6 create imbalances of equal modulus and phase-opposite, causing alternating torque on the housing 8, which is transmitted to the part 1 due to the torsion 9 and the attachment 2, and tuning to the resonant mode between the angular speed of the gears 6 and the natural circular oscillation frequency of the device is achieved and by changing the frequency of the drive 4 and the torsional rigidity of the rotational torsina 9.

Использование изобретения позволяет наиболее полно и равномерно производить стабилизацию внутренних напряжений путем создания равномерного распределения переменных напряжений по всей поверхности детали.The use of the invention allows the most complete and uniform stabilization of internal stresses by creating a uniform distribution of alternating stresses over the entire surface of the part.

Claims

A device for exciting parts vibrations, comprising a central gear located in the housing, two identical gears that receive rotation from the central gear, with unbalanced loads fixed on them, creating imbalances of equal modulus and phase-opposite, moreover, an elastic element is fixed on the device’s casing, characterized in that the elastic element is made in the form of a torsion, the torsional rigidity of which is selected from the resonance condition between the angular speed of rotation of the gears and its own cr angular frequency of oscillation of the device.