[发明专利]一种频率自适应的振动时效方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动时效的方法及装置，特别是指一种频率自适应的振动时效方法及装置。

背景技术

振动时效是将工件在其固有频率下以强迫振动的方式施加附加应力，进行数分钟至数十分钟的激振，当附加动应力与残余应力叠加达到或超过材料的屈服极限时，工件发生微观或宏观塑性变形，从而降低和均化工件的残余应力，并使其尺寸精度达到稳定。

在现有的振动时效设备中，普遍采用一种传统的振动时效处理方法：通过全程或局部扫频确定工件的共振频率，然后在亚共振频率下激振10-45分钟达到时效的目的。

传统方法一般会有以下缺点：

1.对工件进行全程或局部扫频，时间长，效率低。

2.工件在时效的过程中其共振频率会发生变化，共振频率的偏移即使是一个较小的值都可能使工件达不到共振，这将降低工件的时效效率，造成能源浪费。

3.将机械式振动箱和电机直接刚性连接在一起，时效过程中会一起随工件剧烈振动，严重影响电机工作状态和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺方法简单、操作方便、结构简单合理、可有效提高振动时效效率、适时跟踪共振频率变化的频率自适应的振动时效方法及装置。

本发明-一种频率自适应的振动时效方法包括下述步骤：

a、给定激振器一个初始频率；

b、利用加速度传感器采集加速度变化信息并输入控制器，控制器对该信息进行比较分析后，输出控制信号至调速装置，使激振器的振动频率向加速度较大的方向变化，直至加速度由大变小的拐点，该拐点对应的频率即为最佳共振频率；

c、加速度传感器在共振过程中，实时跟踪加速度的变化，并输入控制器，控制器对该信息进行比较分析后，输出控制信号至调速装置，使激振器的振动频率始终与被激振物的固有频率一致，实现高效率振动时效的目的；

本发明- 一种频率自适应的振动时效装置是采用下述方案实现的：它包括加速度传感器、电荷转换电路、放大电路、低通滤波电路、电压放大电路、检波电路、控制器、调速电路、激振器，所述加速度传感器、电荷转换电路、放大电路、低通滤波电路、电压放大电路、检波电路、控制器、调速电路依次串接，所述加速度传感器检测被激振物振动产生的微弱电流信号，经电荷转换电路转换成电压信号，再通过电压放大电路、低通滤波电路以获得较大振动加速度信号，最后通过检波电路把交流振动加速度信号变成直流振动加速度信号输入到控制器内，控制器对该信号进行比较分析后，输出一个控制信号至调速电路，进而调整激振器的振动频率与被激振物固有频率一致。

本发明中，激振器由直流电机与振动箱通过柔性轴连接构成。

本发明中，激振器的直流电机底部设置有减振垫。

本发明由于采用上述方法及装置，利用加速度传感器检测被激振物振动产生的微弱电流信号，经电荷转换电路转换成电压信号，再通过电压放大电路、低通滤波电路以获得较大振动加速度信号，最后通过检波电路把交流振动加速度信号变成直流振动加速度信号输入到控制器内，控制器对该信号进行比较分析后，输出一个控制信号至调速电路，进而调整激振器的振动频率与被激振物固有频率一致。可实现振动频率的自适应，有效提高振动时效的效果及效率；另外，本发明由于采用在直流电机底部设置减振垫及直流电机与振动箱通过柔性轴连接的结构，可有效降低直流电机在时效过程中的振动，避免直流电机出现早期损坏的现象发生，达到高效率振动时效的目的。综上所述，本发明工艺方法简单、操作方便、结构简单合理、可有效提高振动时效效率、适时跟踪共振频率变化，有效提高振动时效效果，可以替代现有振动时效方法，特别适于厚板类物件的内应力消除，适于工业化应用。

附图说明

附图1为本发明一种频率自适应的振动时效装置的结构示意图；

附图2为本发明一种频率自适应的振动时效装置中激振器结构示意图；

附图3为本发明一种频率自适应的振动时效装置的电原理框图。

参见附图1、2，图中1—工件，1—直流电机，3—柔性轴，4—振动箱，7—控制系统，9—传感器，10—质量块，11—弹性支撑块，13—减振垫，14—机座。

具体实施方式

本发明一种频率自适应的振动时效方法通过给定初始频率搜索工件1(厚质铝板)的精确固有频率，然后根据在固有频率下加速度值最大的原则以加速度为反馈量，实施频率的自适应跟踪。

下面结合附图进行详细描叙：

参见附图1、2、3，工件1由弹性件支撑11支撑于地基上，为使工件1所受动应力更加均匀，在工件1两端置有质量块10，并在质量块10下垫有弹性件。振动箱4底部通过机座14刚性连接于工件1上，一端通过柔性轴3与电机2连接，电机2底部设有减振垫13并置于机座14上，这样可有效地避免电机剧烈振动，达到保护电机的目的，使振动时效过程能够在固有频率上进行激振，提高时效效率。加速度传感器H测量工件1的振动加速度值，其信号进入控制系统7，控制系统7对输入的数据信号进行数字滤波后运算、分析、处理得出实时的激振频率，从而控制电机2精确运转；本发明中，控制系统7包括电荷转换电路A、放大电路B、低通滤波电路C、电压放大电路D、检波电路E、控制器F、调速电路G，所述电荷转换电路A、放大电路B、低通滤波电路C、电压放大电路D、检波电路E、控制器F、调速电路G依次串接，电荷转换电路A的输入接加速度传感器H的输出，调速电路G的输出接电机2；本发明利用加速度传感器检测被激振物振动产生的微弱电流信号，经电荷转换电路转换成电压信号，再通过电压放大电路、低通滤波电路以获得较大振动加速度信号，最后通过检波电路把交流振动加速度信号变成直流振动加速度信号输入到控制器内，控制器对该信号进行比较分析后，输出一个控制信号至调速电路，进而调整激振器的振动频率与被激振物固有频率一致。可实现振动频率的自适应，可有效提高振动时效的效果及效率。