SU1194023A1

SU1194023A1 - Способ вибрационной стабилизации размеров деталей

Info

Publication number: SU1194023A1
Application number: SU813274006A
Authority: SU
Inventors: Ya B Gozman
Original assignee: Mo Proizv Ob Stankostroitelnyj
Priority date: 1981-03-02
Filing date: 1981-03-02
Publication date: 1986-03-30

Description

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться для обработки литых и сварных деталей для стабилизации их размеров.

Известен способ вибростабилизации размеров деталей, заключающийся в нахождении параметров принудительных . колебаний (амплитуды, частоты), при которых обеспечивается эффективное воздействие на структуру материала детали, последующей вибрации детали на найденных частотах и контролю результатов виброобработки.

В указанном способе определение эффективных частот вибрации осуществляется на основе достижения какимлибо параметром колебаний экстремального значения. Контроль получаемых результатов проводится по величине логарифмического декремента затухания в перерывах между вибрацией детали.

Недостатком этого способа является низкая точность оценки результатов виброобработки. Параметр колебаний, выбранный в нем в качестве контролируемого, лишь в малой степени и не всегда однозначно связан с параметрами материала и детали, которые определяют последующую стабильность сохранения размеров.

Известен способ вибростнбилизации деталей. Контроль получаемых результатов проводится по току двигателя вибратора. Однако ток двигателя, измеряемый в способе, зависит от многочисленных постоянных и переменных потерь в системе привода, способов крепления детали и вибратора, которые не имеют никакого отношения к материалу.

Известен способ вибростабилизации размеров деталей. Величина сдвига

2

частоты, принятая в качестве контролируемого параметра в этом способе оказывается чрезвычайно малой даже при значительных изменениях напряже5 ний в материале детали и в реальных случаях виброобработки практически не обнаруживается.

Из-за малой точности оценки результатов размерная стабильность де10 тали, подвергшейся виброобработке, может оказаться такой же или даже хуже, чем до вибрации. Это, в свою очередь, может привести к тому, что коробление детали проявляется по происшествии длительного времени и влечет за собой ухудшение технических характеристик уже готовых изделий, содержащих эту некачественную деталь.

Наиболее близким к предлагаемому

20 увляется способ снижения осФаточных сварных напряжений, заключающийся в определении оптимальных частот вибрации путем измерения фазового :сдвига между двумя сигналами, один

25 из которых пропорционален амплитуде •колебаний, а второй - угловому положению вращающегося дисбаланса, проведении виброобработки на найденных частотах и контроле полученных ре30 ³У^льтатов посредством анализа параметров колебаний.

Однако значительные изменения фазового угла, на основе которых производится управление частотой, наблю35 даются только во время низкочастотных резонансов, возбуждаемых на собственной частоте вибратора, но во многих случаях обработки реальных деталей электромеханическим вибрато40 ром эти резонансы вообще не возникают.

Высокочастотные резонансы на гармонических составляющих силового

4

1

возмущения приводят лишь к малым сдвигам фазы, измеряемой по данному способу, и поэтому не могут быть обнаружены и использованы для управления. Вместе с тем высокочастотные резонансы могут быть эффективным средством воздействия на размерную стабильность.

Вибрация детали, осуществляемая на основной резонансной частоте (в тех случаях, когда резонанс обнаруживается) без одновременного контроля за состоянием материала, может при достаточной мощности привода привести к опасному возрастанию напряжений в отдельных сечениях детали и даже к появлению трещин и поломок .

Фазовый сдвиг во время резонанса постоянен вне зависимости от состояния материала. Поэтому величина резонансного сдвига не может быть использована для контроля результатов виброобработки.

Целью изобретения является сокращение времени виброобработки и повышение качества стабилизации размеров детали путем повышения точности определения оптимальных частот вибрации и объективности контроля получаемых результатов.

Указанная цель достигается за счет того, что определяют оптимальные частоты вибрации, на найденных частотах проводят виброобработку детали и осуществляют контроль результатов посредством анализа параметров колебаний, при этом в процессе виброобработки в пределах каждого периода колебаний в произвольный, но 'постоянный момент времени измеряют 'мгновенные значения величины возмущающей силы, определяют частоту колебаний этих мгновенных значений и те частоты вибрации, при которых она максимальна, после чего на этих частотах. производят виброобработку детали до тех пор, пока величина частоты колебаний мгновенных значений возмущающей силы не уменьшится до стабильного уровня. Измерение мгновенных значений возмущающей силы проводят на спектральных составляющих силы, частоты которых в 2-10 раз превышают частоту вибратора. В процессе проводимого изменения частоты вибратора суммируют значения частот колебаний мгновенных значений возму1194023

щающей силы и полученное число сравнивают с эталлонным для детали данного типа.

На фиг.1 изображена структурная 5 схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 временная диаграмма проводимых измерений .

Обрабатываемую деталь 1 устанав10 ливают на эластичных опорах 2 и закрепляют на ней вибратор 3, приводимый в действие с помощью регулируемого привода 4. Вибратор 3 снабжен датчиком 5, предназначенным для из15 мерения возмущающей силы в стыке между вибратором и деталью, и датчиком 6, вырабатывающим один импульс за каждый период изменения возмущающей силы. Управление приводом 4,

20 преобразование поступающих от датчиков 5 и 6 сигналов, а также регистрация результатов измерений производятся с помощью блока 7 управления и регистрации, оснащенного индика25 торами 8,9 и 10.

I . ... ......... .....

Виброобработку детали осуществляют следующим образом. По команде от блока 7 управления и регистрации с постоянным ускорением производится 3° разгон привода 4 вибратора, в результате чего частота колебаний детали растет. При этом в блоке управления регистрации из поступающего от датчика 5 силового сигнала, иэображен35 ного на фиг.2а, проводится выделение высокочастотных гармоник силы с частотой в диапазоне от 2 до 10 частот вибратора (см.фиг.26, такой диапазон выбран исходя из того, что энер40 гия возбуждения высокочастотных колебаний с частотой, более чем в 10 раз превышающей частоту вибратора, пренебрежимо мала). В моменты выработки датчиком 6 импульсов, приве45 денных на фиг.2в, производятся измерения мгновенных значений высокочастотных составляющих возмущающей силы. Измеренные в этот момент величины и огибающий их сигнал показаны 50 на фиг.2г. При этом для отсечки помех и выделения закономерных изменений колебаний мгновенных значений .. возмущающей силы вводятся ограничения по амплитуде (и_огр ) и частоте,

55 причем последнее обеспечивается заданием полосы пропускания при обработке измеряемого сигнала в пределах от лг 1 Гц до 0,1 частоты вибрато5

1194023

6

ра. Во время превышения огибающей измеряемых сигналов величины и_ог„ в блоке 7 вырабатывается один импульс, изображенный на фиг.2д. Количество таких импульсов в секунду регистрируется, и оно соответствует частоте колебаний мгновенных значений возмущающей силы. Максимальное значение этой частоты и соответствующие ей значения частот вибрации фиксируются оператором с помощью индикаторов 8 и 9. Кроме того, во время изменения с постоянным ускорением частоты вибратора все импульсы, показанные на фиг.2д, суммируются, а их накапливаемая сумма фиксируется с помощью индикатора 10. На каждой из найденных указанным образом частот проводят вибрацию детали до -тех пор, пока значение частоты не уменьшится до некоторого стабильного уровня. После этого вновь проводят разгон вибратора в том же диапазоне частот, в котором осуществлялся их поиск, и снова, пользуясь индикато рами 8 и 9, фиксируют суммарную частоту колебаний мгновенных значений возмущающей силы. По этой величине определяют качество проведенной виброобработки детали.

В спектре колебаний детали, материал которой характеризуется постоянной петлей гистерезиса, содержат-

ся только гетеропериодические составляющие, т..е. такие, которые в целое число раз превышают частоту

₅ возбуждения. Механические и другие погрешности вибратора приводят к нелинейным искажениям спектра возмущающей силы, которые также кратны частоте возмущения. Поэтому, ес10 ли при данной амплитуде деформации детали петля гистерезиса неизменна, то величина мгновенных значений действующей силы, измеряемых в один и тот же момент периода колебаний, долж15 на быть постоянна и соответственно частота ее измерения равна нулю. Переменный по величине и знаку характер изменения мгновенных значе- ний возмущающей силы свидетельствует

20 о циклическом изменении формы петли гистерезиса, а уменьшение частоты в результате вибрации характеризует стабилизацию материала. Предельно низкая частота при данных усло25 виях деформации (колебаний) детали соответствует предельно достижимой размерной стабильности детали. Сумма всех частот колебаний мгновенных значений возмущающей силы в диапазоне

30 частот вибратора охватывает все условия деформации и поэтому является более объективным показателем качества стабилизации, чем измеренные на

Claims

1. СПОСОБ ВИБРАЦИОННОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ РАЗМЕРОВ ДЕТАЛЕЙ, включающий определение оптимальных частот вибрации, виброобработку детали на найденных частотах и контроль ее результатов посредством анализа параметров колебаний, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени виброобработки и повышения качества стабилизации размеров детали путем увеличения точности определения оптимальных частот вибрации и объективт ности контроля получаемых результатов, в процессе виброобработки в пределах каждого периода колебаний в произвольный, но постоянный момент времени измеряют мгновенные значения величины возмущающей силы, определяют частоту колебаний этих мгновенных . значений и те частоты вибрации, при которых она максимальна, после чего на этих частотах производят виброобработку детали пока величина частоты колебаний мгновенных значений возмущающей силы не уменьшится до стабильного уровня.

, 5и „„1194023

1194023

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение мгновенных значений возмущающей силы проводят на тех спектральных составляющих ее , частоты которых в 2—10 раз превыпают частоты вибратора .

3.Способ по, пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в процессе изменения частоты возмущающей силы суммируют значения частот колебаний· ее мгновенных значений и суммарную величину сравнивают с эталонной для ι . детали данного типа.

1