Способ снятия внутренних напряжений в детали

 

! 1 ттч " а к ««с ко««ая .1чоче;,,и «4 А

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (>74991 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15,12.77 (2() 2560769/22-02 (5! )М. Кл.

С 21 9 1/04 с присоединением заявки М"

Государстеенный номнтет

СССР (23) ПриоритетОпубликовано 23.07.80. Бюллетень Эй 27 но делам нзобретеннй н открытий (53) УДК 621.787..6(088.8) Дата опубликования описания 28,07.80

Я, Б. Гозман, Г, Я, Левинсон и B. M. Худяков (72) Авторы изобретения

Московский станкостроительный завод им. Серго Орджоникидзе „ (73) Заявитель (54) СПОСОБ СНЯТИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ

В ДЕТАЛИ

Изобретение относится к способам снятия внутренних напряжений в деталяк, иэготавливаемык, например, методами литья или сварки.

Известен способ снятия внутренних напряжений, который заключается в виб5 рообработке детали на различнык частота к, соответствующих рез онансным частотам отдельных участков сложной детали, Поиск резонансных частот по этото му способу осуществляется в процессе медленного изменения скорости вращения эксцентрикового вибратора путем регистрации частот, на которык возникают пиковые значения амплитуды колебания детали. Факт достигнутой стабилизации напряжений в описываемом способе оценивают по уменьшению поло сы частот, соответствующих каждому резонансному пику, возрастанию его величины и уменьшению мощности, потребля емой двигателем вибратора (1).

Известный способ имеет следующие недостатки; 1. поиск резонансных пиков

2 ! в реальных сложных деталях черезвычайно трудоемок. Исследования показали, что однозначное выделение пиковых значений на фоне шума, сопровождающего измерения, производится сравнительно легко лишь на очень малык частотак, которые соответствуют резонансу большик масс, составляющик деталь. -На высокик частотах резонансные пики обнаружить не удается, а, следовательно, качественная стабилизация напряженийневоэможна; 2. измерение мощности привода в качестве показателя стабилизации напряжений затруднено, так как доля этого изменения от всей потребляемости мощности составляет весьма малую вели чину. Кроме того, в реальной эксплуа-, тации вибраторов в производственнык условиях вследствие запыленности воздуха, износа деталей и других причин, потребпяемая Мощность изменяется не-, зависимо от характера структурных изменений в материале обрабатываемык деталей, что снижает надежность конт49911 4

Ф

3 7 роля. В результате оператор либо умень. шает время виброобработки, либо заведомо увеличивает его; то и другое снижает качество стабилизации напряжений.

Целью изобретения является сокращение времени виброобработки и уменьшение остаточных напряжений за счет повышения точности поиска и точности контроля за изменениями напряженного состояния, а также упрощение поиска.

Эта цель достигается эа счет того, что деталь подвергают вибрации частотно модулированным силовым возмущением, резонансные частоты определяют по минимуму частоты биений между исковой и возмущающей частотами, а контроль за результатами виброобработки осуществляют по изменению глубины амплитудной мбдуляции измеряемого сигналами, а так же с помощью измерения составляющих возмущающей силы.

Обоснованием предложенного способа является следующее, сложные базовые детали, подвергаемые старению, можно представить в виде многомассовых систем с разветвленными упругими связями.

Структурные йзменения в отдельныхучастках детали, подвергаемой виброоб работке, возможны лишь при деформациях материала этих участков, что в многомас совой модели соответствует деформациями связей. Наиболее эффективное воздей.ствие, т. е. максимальные деформации, возникают во время резонансов частей (масс} детали. Измеритель параметра копебайий, йайример, акселерометр„ регистрирует суммарный результат вибрации. Резонанс отдельной части проявится . .в суммарном измерении только при усло. вии, что масса резонирующего участка ,достаточно велика по сравнению с массой всей детали и добротность резонирующего участка достаточно большая (демпфирование мало).

Оба ети условия в сложных деталях типа станин с большим числом малых ребер, стенок не соблюдаются.

Если приложить к, гали гармоническое силовое возмущен, то, по окончании переходного проц а все участки (массы) будут колебаться с одинаковой частотой, равной частоте возмущения.

Если возмущающая сила не является вполне монохроматической, а содержит некоторую узкую полосу спектра, то в момент приближения несущей частоты к резонансной частоте одной из масс в системе возникнут две ярко выраженные

t частоты колебаний; возмущающая и соб» ственная резонансная этой массы. Датчик вибраций зарегистрирует биения, частота которых окажется тем, меньше, чем ближе несущая-возмущающая и резонансная частоты.

Таким образом, факт возникновения биений свидетельствует о приближении к частному резонансу, частота биений определяет величину отклонения резонансной частоты от несущей, а изменение глубины амплитудной модуляции измеряемого сигнала характеризует иэмене- ния в демпфировании резонирующего

15,участка, т. е. изменения его напряжен ного состояния.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего предла20 гаемый способ; на фиг. 2 схема пре» образования измеряемого сигнала.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

На деталь 1, установленную на эластичных опорах, закрепляют вибратор 2. и датчик-акселерометр 3. Вращение дисбаланса вибратора осуществляют двигателем 4, скорость которого задают с помощью привода 5, имеющего задатчик

6 скорости, генератор 7 амплитудной модуляции управляющего сигнала и сумматор 8. Генератор 7 генерирует П-образные импульсы, частота и амплитуда которых пропорциональны частоте вращения двигателя.

Во время поиска резонансных частот генератор 7 включают и одновременно плавно изменяют задающее напряжение задатчиком 6. B результате на входе

40 двигателя возникает амплитудно-модулированное напряжение, характеризуе\ мое тем, что периодически, через опре деленное число оборотов вала двигателя вибратора, управляющее напряжение

4> кратковременно уменьшается, соответственно уменьшается скорость вращения эксцентрика, а, следовательно, и частота возмущающей силы. Ширина П-образного импульса подбирается таким обра50 зом, чтобы за время вращения с постоянной (несущей) частотой колебания на резонансной частоте, не успели затухнуть, а амплитуда такой, чтобы частотный спектр был достаточно узким для захвата только одной из резонансных частот. В целом, частотная модуляция должна быть порядка - 10 15 4 от несущей в каждый данный момент.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 3622404, <5 кл. 148-12.9, 1972.

5 7499

Сигнал датчика — акселерометра -0» усиливают в усилителе 9 и подают на вход ограничителя 1 О, уровень ограничения U „ которого зависит от среднего значения U < на входе ограничителя 10. Чем больше U> тем выше уровень ограничения. В результате додд амплитудной модуляции, вызванной биениями, в общем сигнале U3 на выходе ограничителя 10 увеличивается {см. 10 фиг. 2). После усиления Ц в усилите3 ле 11 сигнал поступает на индикатор 12, который представляет собой, например, лампу анодного свечения с изменяющимся от величины приложенного напряжения растром или любой другой малоинерционный измеритель напряжений. По мере приближения частоты возмущения к од- ной из резонансных, частота биений будет уменьшаться, что можно наблюдать по пульсациям растра или колебаниями стрелки измерителя. В момент резонанса пульсации минимальны по частоте и максимальны по амплитуде. Плавно изменяя частоту возмущения по всем возможным на устройстве диапазоне, регистрируют все резонансные частоты. После чего на каждой из частот осуществляют вибрацию детали. Йля контроля за ходом старения на корпус вибратора в 30 двух взаимно перпендикулярных направлениях наклеивают тензометрические датчики 13, измеряющие деформации стенок корпуса вибратора в процессе вращения несбалансированной массы, т. е, з5 величину, пропорциональную величине возмущающей силы, действующей в данном направлении. Напряжения тензодатчиков усиливают в усилителе 14, вып» рямляют в блоке 15 и измеряют с по- 40 мощью индикаторных приборов 16 и 17.

По мере стабилизации напряжений в детали, амплитуда возмущающей силы по приборам 16 и 17 должна уменьшаться, а амплитуда пульсаций по индикатору .

11

12 - увеличиваться. При стабилизации показаний индикаторных приборов виброобработку на данной частоте прекраща . ют.

Предложенная схема способа снижает влияние BHellIHHK и внутренних помех H& определение резонансных частот, облеь чает поиск за счет расширения области, захвата резонансной частоты, повышает точность определения момента окончания процесса стабилизации благодаря независимости измерений от качества изготовления и технического состояния механизма выбратора и приводного дви гателя. Все это сокращает время виброобработки и повышает ее качество.

Способ снятия внутренних напряжений в детали, заключающийся в том, что деталь подвергают виброобработке на резонансных частотах отдельных ее участков в течении времени, контролируемого по результатам изменения напряженного состояния детали, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени виброобработки и уменьщения остаточных напряжений, деталь подвергают вибрации частотно-модулированным силовым возмущением, резонансные частоты определяют по минимуму частоты биений между искомой и возмущающей частотами, а контроль за результатами виброобработки осуществляют по изменению глубины амплитудной модуляции измеряемого сигнала, а также, с помощью измерения составляющих возмущающей силы.

7499l l

/реЭ

Ф@ . Г

Составитель A. Абросимов

Редактор Н. Козлова Техред М. Келемеп Корректор В. Синицкая

Заказ 4558/20 Тираж 608 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4