RU2037387C1

RU2037387C1 - Method of vibratory treatment of construction for changing strained and structural state of construction

Info

Publication number: RU2037387C1
Authority: RU
Inventors: Е.Ш. Статников; А.И. Рожков; В.Ф. Казанцев
Original assignee: Государственное научно-производственное предприятие "Квант"
Priority date: 1989-04-05
Filing date: 1989-04-05
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: working of metals. SUBSTANCE: method involves vibratory treatment of construction by successive multiple-spot excitation of resonance oscillations at a number of resonance frequencies revealed from preliminarily registered frequency characteristic of construction. In the process of vibratory treatment each vibration exciter at each resonance frequency is used as setting exciter, and amplitudes and phases of exciting forces of remaining vibration exciters are set in accordance with oscillation mode excited by setting vibration exciter. EFFECT: increased efficiency by providing more uniform residual stress field in construction with complex geometry and nonuniform acoustics. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к стабилизации геометрических размеров литых, кованых, сварных конструкций методами виброрезонансного нагружения. The invention relates to mechanical engineering, in particular to the stabilization of the geometric dimensions of cast, forged, welded structures using vibroresonant loading.

Известны способы снятия остаточных напряжений в металлических деталях преимущественно замкнутого контура [1,2] включающие возбуждение в нескольких точках, при которых с целью повышения однородности снятия остаточных напряжений вибраторы устанавливают в узлах и осуществляют обработку конструкции посредством последовательного возбуждения или создания в детали бегущей волны по периметру кольца. Known methods for relieving residual stresses in metal parts of a predominantly closed circuit [1,2] including excitation at several points, in which, in order to increase the uniformity of relieving residual stresses, vibrators are installed in nodes and process the structure by sequential excitation or by creating a traveling wave in the part around the perimeter rings.

Недостатком этих способов является низкий уровень колебательной мощности, создаваемой в конструкции при последовательном включении вибраторов, в том числе, в режиме бегущей волны. The disadvantage of these methods is the low level of vibrational power created in the structure when the vibrators are switched on in series, including in the traveling wave mode.

Известен и принят за прототип энергетический метод виброрезонансной обработки конструкции, заключающийся в том, что проводят сканирование всего частотного диапазона и запись частотной характеристики изделия, виброобработку на резонансном пике максимальной частоты в течение 10-20 мин до уменьшения силы тока, потребляемого двигателем, виброобработку на каждом резонансном пике в сторону уменьшения частоты по 3-5 мин на каждом пике, повторное сканирование всего частотного диапазона и сравнение результатов, полученных до и после виброобработки [3]
Устройство, реализующее данный способ, содержит вибровозбудитель с двигателем постоянного тока и регулируемым дебалансом, акселератор, измерительный усилитель, регулируемый выпрямитель, индикатор частоты тока, амплитуды колебаний и самописец.The energy method of vibroresonant processing of a structure is known and adopted as a prototype, which consists in scanning the entire frequency range and recording the frequency response of the product, vibration processing at the resonant peak of the maximum frequency for 10-20 minutes to reduce the current strength consumed by the engine, vibration processing at each resonance peak in the direction of decreasing the frequency by 3-5 min at each peak, re-scanning the entire frequency range and comparing the results obtained before and after vibration processing tki [3]
A device that implements this method contains a vibration exciter with a DC motor and adjustable unbalance, an accelerator, a measuring amplifier, an adjustable rectifier, an indicator of the current frequency, vibration amplitude, and a recorder.

Недостаток указанного способа заключается в том, что для виброобработки крупных конструкций необходимо использование мощных вибровозбудителей, что приводит к росту их габаритов и усложнению устройств для крепления, а также по этому способу не обеспечиваются возможность регулирования циклических напряжений в процессе виброобработки и однородность поля остаточных напряжений после виброобработки сложных конструкций (обладающих геометрической и акустической неоднородностью). The disadvantage of this method is that for vibration processing of large structures it is necessary to use powerful vibration exciters, which leads to an increase in their size and complication of fastening devices, and this method does not provide the ability to control cyclic stresses during vibration processing and the uniformity of the field of residual stresses after vibration processing complex structures (with geometric and acoustic heterogeneity).

Цель изобретения повышение качества виброобработки сложных геометрически и акустически неоднородных конструкций. The purpose of the invention is to improve the quality of vibration processing of complex geometrically and acoustically inhomogeneous structures.

Это достигается тем, что виброобработку производят путем многоточечного возбуждения резонансных колебаний конструкции, при этом при виброобработке на каждой резонансной частоте последовательно используют каждый вибровозбудитель как задающий, а амплитуды и фазы возбуждающих сил остальных вибровозбудителей настраивают в соответствии с модой колебаний конструкции, возбуждаемой задающим вибровозбудителем. This is achieved by the fact that the vibration processing is carried out by multipoint excitation of the resonant vibrations of the structure, while each vibration exciter is sequentially used as a driver during vibration processing at each resonant frequency, and the amplitudes and phases of the excitation forces of the remaining vibration exciters are adjusted in accordance with the vibration mode of the structure excited by the master vibration exciter.

На чертеже представлена схема реализации способа, по которой посредством фазорегуляторов 1 и2 бесконтактных синхронных двигателей 3 и 4, дебалансов 5 и 6, обрабатываемого изделия 7, источника питания 8 с регулируемыми напряжением и частотой, датчиками 9 контроля параметров вибрации, устройства 10 регистрации измерительных сигналов 10 после сканирования частотного диапазона и записи частотной характеристики, настраивают спаренные вибраторы на максимальную частоту путем регулирования напряжения и частоты источника, устанавливают требуемую амплитуду и фазу воздействия путем регулирования фазы напряжения, подаваемого на двигатели с помощью фазорегуляторов, проводят измерение параметров вибрации в точках установки вибраторов с помощью датчиков и системы контроля и регистрации. Запускают и настраивают по моде колебаний остальные вибраторы, устанавливая требуемую амплитуду и фазу с помощью фазорегуляторов. Проводят виброобработку, затем используют следующий вибратор как задающий, остальные настраивают по создаваемой им моде колебания, проводят виброобработку, затем следующий и т.д. Затем виброобработку проводят на резонансных пиках меньшей частоты, в такой же последовательности на каждой резонансной частоте. The drawing shows a diagram of the implementation of the method according to which by means of phase regulators 1 and 2 of non-contact synchronous motors 3 and 4, unbalances 5 and 6, workpiece 7, power supply 8 with adjustable voltage and frequency, sensors 9 for monitoring vibration parameters, device 10 for recording measurement signals 10 after scanning the frequency range and recording the frequency response, set the paired vibrators to the maximum frequency by adjusting the voltage and frequency of the source, set the desired amplitudes of and the phase of impact by the phase control voltage applied to the motors via phase regulators, carry out the measurement of vibration setup parameters at points vibrators via sensors and control and registration systems. The other vibrators are started and adjusted according to the mode of oscillation, setting the required amplitude and phase with the help of phase regulators. They carry out vibration processing, then use the next vibrator as the master, the rest adjust the vibrations created by the mode created by them, conduct vibration processing, then the next, etc. Then the vibration processing is carried out at resonant peaks of a lower frequency, in the same sequence at each resonant frequency.

Использование предлагаемого способа позволяет проводить виброобработку сложных, геометрически и акустически неоднородных крупногабаритных конструкций при высоком качестве обработки и эффективности воздействия на напряженно-деформированное состояние объекта. Using the proposed method allows vibration processing of complex, geometrically and acoustically inhomogeneous large-sized structures with high quality processing and the effectiveness of the impact on the stress-strain state of the object.

Claims

METHOD OF VIBRATION PROCESSING OF THE STRUCTURE FOR CHANGING THE STRESSED-DEFORMED AND STRUCTURAL STATE OF ITS MATERIAL, by which the resonant frequencies of the structure are preliminarily determined by exciting its vibrations when scanning the excitation frequency and recording the frequency characteristic, sequential vibration processing of the structure is carried out, after which higher resonance frequencies are revealed, after which higher resonance frequencies re-determine the resonant frequencies and by comparing them with the original ones, evaluate the results of vibration processing, characterized in that, in order to improve the quality of vibration processing of complex geometrically and acoustically heterogeneous structures, the vibration processing is carried out by multipoint excitation of the resonant vibrations of the structure, while each vibration exciter is used sequentially at each resonant frequency to vibrate, and the amplitudes and phases of the excitation forces of the remaining exciters are insisted in accordance with the mode of vibration of the structure excited by the master vibration exciter.