SU1447876A1 - Устройство дл сн ти остаточных напр жений в металлических конструкци х - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке металлов вибрацией и может быть использовано в машиностроении и приборостроении при изготовлении тонкостенных металлических конструкций. Цель изобретени  - увеличение КПД устройства. Устройство содержит рабочий стол, установленный на конструкцию 1 через упругие элементы 2 и выполненный в виде колокола 3, внутри которого регулируетс  давление воздуха с .помощью системы регулировани , состо щей из выходного клапана 4, мембраны 5, толкател  6 и входного клапана 7. Упругий элемент 2 в нижней части колокоЛа играет также роль уплотнител , позвол ющего сохран ть необходимое давление внутри колокола. Внутри колокола установлены вибратор 8, подключенный через коммутатор 9 и логическую- схему И 1 О к генератору 11 электрических сигналов. Через компаратор 12 и усилитель 13 к логической схеме И подключен датчик I 4. с в (Л ч 00 ч О5

Description

Фuз.i

1 .

Изобретение относитс  к обработке металлов вибрацией и может быть использовано в маш1шостроении и приборостроении при изготовлении тонкостенных металлических конструкций

Цель изобретени  - увеличение КПД устройства.

На фиг. 1 изображено устройство} на фиг. 2 - вибратор, представл ющий собой пол ризованный в двух плокост х пьезоэлектрический стержень с разделенными электродами.

Устройство содержит рабочий стол установленный на конструкцию 1 чере прокладки 2 и выполненный в виде колокола 3, внутри которого регулируетс  давление воздуха с помощью системы регулировани , состо щей из выходного клапана 4, мембраны 5, то кател  6 и входного клапана 7. Упругий элемент 2 в нижней части колокола играет также роль уплотнител , позвол ющего сохран ть необходимое давление внутри колокола в течение длительного времени. Кроме того, внутри колокола установлены вибратор 8, подключенный через коммутатор 9 и логическую схему И 10 к генератору 11 электрических сигналов . Вибратор 8 представл ет собой пол ризованный в двух плоскост х пьезоэлектрический стержневой вибровозбудитель с разделенными электродами (например, ЦТС-1 9). Через компаратор 12 и усилитель 13 к ло - гической схеме И подключен датчик 14 Устройство работает следзпощим образом .

На конструкцию 1 устанавливаетс  колокол 3 и подключаетс  к электронной схеме. Система регулировани  далени  воздуха внутри колокола 3 создает такую величину давлени , пр которой колокол 3, прижима сь к конструкции 1 с минимально возможной силой через упругий элемент 2, имеет возможность перемещатьс  по конструкции 1 минимально возможным трением . Изменение давлени  внутри колокола 3 происходит следующим образом . Толкатель 6 вьщвигаетс  внутр колокола 3, нат гива  мембрану 5 и вытесн   часть воздуха из колокола через выходной клапан 4. Затем тол- Катель 6 возвращаетс  в исходное положение, внутри колокола 3 создаетс  пониженное давление, в результате чего последний прижимаетс  к

5

876

0

0

5

0

5

0

5

2

конструкции 1. Сила, с которой колокол 3 прижимаетс  к конструкции 1 , может быть уменьшена подачей воздуха внутрь колокола 3 через входной клапан 7. Небольшой прижим колокола 3 к конструкции 1 во врем  перемещени  особенно необходим в случа х , когда конструкци  1 имеет криволинейную поверхность. Тогда колокол 3 имеет возможность перемещатьс  по криволинейной поверхность, не спада  с нее. Во врем  перемещени  колокола 3 датчик 14 замер ет величину остаточных внутренних напр жений на каждом участке. Измеренна  величина через усилитель 13 подаетс  на компаратор 12, где сравниваетс  с заданной допустимо й величиной и,котора  посто нно подаетс  на компаратор 12.Если Д1змеренна  величина ниже или равна допустимой вели- чине и, сигнал от компаратора 1 2 подаетс  на компаратор 9 через логическую схему И .10, колокол перемещаетс  на следующий участок и повтор ет там измерение. Процесс перемещени  колокола 3 осуществл етс  за счет конструкции вибратора В, представл ющего собой пьезоэлектрический стержень, пол ризованный по ос м Z h Y и имеющий разделенные электроды. Поэтому он может генерировать три компоненты колебаний: продольные по оси X, изгибные в плоскости XOZ (П ,), изгибные в плоскости XOY (П ).

Изгибные колебани  в двух плоскост х (XOZ и XOY) возбуждаютс  стержневым Преобразователем пр моугольного сечени , направление пол ризации которого по длине преобразовател  мен етс  на ±,/2. В зонах возбуждени  изгибных колебаний преобразовател  электроды раздел ютс  по длине на две части, образу  биморф. В зонах возбуждени  продольных колебаний электроды сплолшые. В общем случае возможно возбуждение продольных и изгибных колебаний в виде:

А

А, А

AoKCOs(n,u)t-4); Aoycos()t-i/j), АО cos(njWt-lfj).

В зависимости от прин тых значений переменных, вход щих в формулы , можно получить различные формы колебаний, а следовательно, и различные траектории движени  пьезоэлектрического стержн .

Приведенна  разность фаз

Р i -

Когда А ц О, а отношение пропорционально, получим траекторию пьезоэлектрического стержн , целиком заполн ющего пр моугольник со сторонами 2Aoj. Таким образом, изгибные колебани  в двух плоскост х (XO и XOY) необходимы дл  перемещени  колокола 3 по конструкции I, а продольные колебани  по оси X - дл  создани  напр жений в конструкции 1 позвол ющих сн ть остаточные внутренние напр жени .

Если на одном из участков измеренные остаточные внутренние напр жени  вьше допустимого значени  U, толкатель 6 вьщвигаетс  внутрь колокола 3, нат гива  мембрану 5 и вытесн   часть воздуха из колокола 3 через выходной клапан 4. Затем толктель 6 возвращаетс  в исходное положение , внутри колокола 3 создаетс  пониженное давление, в результате чего колокол 3 прижимаетс  через упругий элемент 2 к данному участку конструкции, фиксиру  границу участка конструкции с радиусом R, который равен радиусу нижней части колокола 3. Затем включаетс  вибратор 8 и начинаетс  процесс виброоб- :работки, который контролируетс  датчиком 14. В тот момент, когда остаточные внутренние напр жени  уменьшаютс  до величины, равной допустимой величине U, подавае ой на компатор 12, процесс виброобработки прекращаетс , через входной клапан 7 внутрь колокола 3 подаетс  воздух до тех пор, пока давление воздуха внутри колокола 3 не достигнет величины , при которой колокол будет прижиматьс  к детали с меньшей силой , позвол ющей с минимально воз- можнь&4 трением передвигатьс  по криволинейной поверхности конструкции. Затем колокол 3 передвигаетс  на следующий участок, и весь процесс повтор етс  снова. Т.е. использование такого устройства позвол ет подобрать оптимальные режимы виброобработки участков конструкции, где уровень остаточных внутренних напр жений вьше допустимого.

478764

Пример. Необход1дао обработать тонкостенные конструкции, изготовленные из стали марки Сталь 20 и сплава Д16. Дл  сравнени  Две одинаковые детали обрабатьшают с помощью предлагаемого и известного устройств. Обработку прекращают при достижении уровн  остаточных внут Q ренних напр жений допустимой величины . После обработки полученные структуры стали марки Сталь 20 и сплава Д16 исследуют рентгеновским методом . Исследовани  показали, что при

15 одинаковом качестве обработки конструкции энергозатраты предлагае- мого устройства ниже известного на 40-50%, долговечность конструкции выше на 35-45%.

2Q Применение устройства позвол ет равномерно сн ть остаточные внутренние напр жени  в тонкостенных конструкци х с минимальными энергозатратами , сохран   при этом долговеч-

25 ность конструкции за счет предотвращени  ее перегрузки в процессе виброобработки .

Устройство, реализующее данный способ, характеризуетс  большими

30 возможност ми автоматизации и унн версальностью, обеспечивающ-тх его эффективное использование в робото- технических системах.

5

0

5

0

5

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  снйти  остаточных напр жений в металлических конструкци х преимущественно тонкостенных , содержащее рабочий стол, выполненный в виде колокола, упругие элементы, вибратор, электрический генератор, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  КПД устройства, оно снабжено датчиком дл  измерени  остаточных напр жений , логической схемой И, коммутатором , компаратором, усилителем и системой регулировани  давлени  воздуха внутри колокола, состо щей из . толкател , мембраны, выходного и входного клапанов, причем вибратор вьшолнен в виде пьезоэлектрического Стержн , пол ризованного по двум перпендикул рным направлени м, и. соединен с электрическим генератором через коммутатор и логическую схему И, а датчик соединен с логической схемой И через усилитель и компардт тор.

   г

   Фие.2