[发明专利]用于消除小尺寸构件残余应力的智能高频振动时效系统

说明书

本发明涉及振动时效技术领域，特指一种用于消除小尺寸构件残余应力的智能高频振动时效系统。系统由PC机、信号发生器、功率驱动器、电磁式激振器、高频振动能量放大装置、垫块、应变片以及动态应变仪构成；PC机控制信号发生器输出高频激振信号，经由功率驱动器放大后输入电磁式激振器，进而驱动电磁式激振器产生高频振动；小尺寸构件安装在工作台的上表面；应变片粘贴在小尺寸构件峰值残余应力处；在高频振动能量放大装置的轴向共振频率下对小尺寸构件进行高频振动时效处理。本发明具有能够改善高频振动时效消除残余应力的效果的优点。

技术领域

本发明涉及振动时效技术领域，特指一种用于消除小尺寸构件残余应力的智能高频振动时效系统。

背景技术

振动时效技术具有处理效果好、快捷方便、能耗少、处理时间短、环境污染小等一系列优点，目前已经被广泛使用在机械加工制造的各个过程中，且已经成为备受瞩目的节能环保型残余应力消除技术。传统低频振动时效技术采用可调速电机作为激振设备，导致其激振频率通常小于200Hz，表明传统低频振动时效技术的可选振型非常有限；同时传统低频振动时效技术是通过对构件进行整体激振的方式来消除残余应力的，导致了传统低频振动时效技术在消除构件局部残余应力或大型复杂构件残余应力时效果有限。高频振动时效技术采用电磁式激振器作为激振设备，其激振频率可以达到10kHz，扩展了振动时效技术的应用范围，但是电磁式激振器输出的振动能量有限，导致直接采用电磁式激振器对构件进行激振处理时残余应力消除效果有限。为了解决现有高频振动时效装置消除残余应力效果有限的问题，本发明提出一种用于消除小尺寸构件残余应力的智能高频振动时效系统，即以电磁式激振器和高频振动能量放大装置为基础搭建高频振动时效系统，并将小尺寸构件装夹在高频振动能量放大装置上进行高频振动时效处理，能够提高小尺寸构件的残余应力的消除效果。

发明内容

为了改善高频振动时效消除残余应力的效果，本发明提出了一种用于消除小尺寸构件残余应力的智能高频振动时效系统，能够进行大振动能量的输出，有利于提高高频振动时效消除残余应力的效果。

用于消除小尺寸构件残余应力的智能高频振动时效系统，包括PC机、信号发生器、功率驱动器、电磁式激振器、高频振动能量放大装置、垫块、应变片以及动态应变仪；PC机控制信号发生器输出幅值和频率均能够独立且连续调节的正弦激振信号，并经功率驱动器输入电磁式激振器；

高频振动能量放大装置固定于电磁式激振器运动部件的激振台面上，高频振动能量放大装置包括安装小尺寸构件的工作台、固定在电磁式激振器运动部件的激振台面上的支撑台以及连接工作台与支撑台的圆台形式的连杆；所述的圆台形式的连杆的最大截面面积小于工作台的截面面积，且圆台形式的连杆的最大截面面积小于支撑台的截面面积；圆台形式的连杆的长度大于工作台的厚度，且圆台形式的连杆的长度大于支撑台的厚度；圆台形式的连杆的小端与工作台连接，且圆台形式的连杆的大端与支撑台连接；工作台和支撑台均为圆柱体；

小尺寸构件安装在工作台的上表面，工作台与小尺寸构件之间设置有垫块，并且垫块设置在小尺寸构件的振动节线处；应变片粘贴在小尺寸构件的峰值残余应力处，其中第一应变片沿着小尺寸构件的第一主应力方向粘贴，第二应变片沿着小尺寸构件的第二主应力方向粘贴；第一应变片和第二应变片的输出端与动态应变仪的输入端连接，动态应变仪的输出端与PC机连接；小尺寸构件的尺寸小于工作台的直径，以保证小尺寸构件全部位于工作台的上表面。

进一步，所述的PC机包括信号发生器驱动模块、动态应变仪驱动模块、残余应力分布状态存储模块、有限元软件、模态参数存储模块、应变振型分布状态存储模块、位移振型节线存储模块、高频振动能量放大装置优化设计模块、高频振动能量放大装置的参数存储模块、应变波形获取模块、峰值应变提取模块以及动应力转换模块。

所述的电磁式激振器为高频激振器，用于产生激振频率大于1kHz的高频振动，其最高激振频率可以达到10kHz。

进一步，所述的动态应变仪为高精度、多通道、实时显示应变波形的应变仪。