[实用新型]非线性组合共振式振动时效装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械加工领域中的振动时效装置，特别是一种非线性组合共振式振动时效装置。

背景技术

振动时效是消除工件残余应力的一种重要方法，与自然失效和人工热时效相比，振动时效具有无污染，效率高，节约时间、能源、费用等特点，在避免热时效过程中可能产生的工件氧化、工件受热不均而导致裂变或在冷却过程中产生新的应力等方面也具有益处。

至今振动时效消减工件残余应力的应用范围还很小，主要是因为许多高刚度工件例如轧辊、铣床的横梁和立柱等工件的固有频率远远高于现行的振动时效装置的激振频率，无法使高刚度工件产生共振及相应的动应力。现行的激振器由于受电机转速和偏心轮最大转速的限制等原因，其激振频率大多在200Hz以内，所以高刚度工件的振动时效一直是难以克服的问题，也成为了制约振动时效进一步推广使用的瓶颈。人们为了解决该问题尝试了一些方法，如工件串接降频法：对沿长度方向端面整齐的工件，用螺栓或夹具将工件刚性连接起来；振动台法：将工件刚性装夹于振动台上，随振动台一起振动；但是这些方法是很难取得预期效果的，因为这些措施并不能改变工件本身的刚度，而所使用的激振器激振频率还是远远低于高刚度工件的固有频率，因此工件难以产生弹性变形的共振。虽然这些方法得到的振动台等整体的刚度不高，整个结构可以在低频激励下共振，但在这些整体结构的共振中，高刚度工件部分不会发生弹性变形的振动，而只会以刚体的形式随着整体结构的振动做刚体运动。即在工程中见到的“振动台的其他部分都振动了，只有工件不振动”，具体情况也即“振动台的其他部分发生弹性振动了，而工件只作为刚体随着其他部分运动”。工件这种作为刚体的运动不会产生振动时效所需要的弹性变形和动应力，因此起不到振动时效的效果。

发明内容

本实用新型提供一种非线性组合共振式振动时效装置，解决了现存振动时效应用于铣床横梁和立柱等高刚度工件时遇到的激振频率远小于工件固有频率无法使高刚度工件产生共振的技术问题。

本实用新型解决上述问题的技术方案如下：一种非线性组合共振式振动时效装置，包括第一激振器、第二激振器以及由激振块、可调式非线性弹簧、可调式阻尼组成的非线性系统，所述第一激振器和第二激振器连接于激振块，所述激振块与可调式非线性弹簧和可调式阻尼相连接。利用第一激振器和第二激振器作用于激振块使该非线性振动系统产生远高于原激振频率的组合共振，该非线性振动系统再以接近高刚度工件固有频率的组合共振频率作用于高刚度工件，使其产生主共振和相应的动应力以消减高刚度工件的残余应力。

本实用新型的突出优点在于：

能够达到高刚度工件固有频率的激振频率，使高刚度工件在接近其固有频率的激振频率作用下产生共振，克服以往振动时效装置的激振频率远小于高刚度工件固有频率的缺陷，对于以往振动时效无法处理的高刚度工件，能够达到振动时效的效果。

附图说明

图1是本实用新型所述非线性组合共振式振动时效装置的结构示意图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。

对照图1，本实用新型所述非线性组合共振式振动时效装置，包括可调式阻尼1、第一激振器2、第二激振器3，可调式非线性弹簧4和激振块5，其中第一激振器2、第二激振器3连接于激振块5，激振块5与可调式非线性弹簧4和可调式阻尼1相连接。

本实用新型所述非线性组合共振式振动时效装置的工作原理及过程为：

工作前，通过调整可调式非线性弹簧4的弹性参数和可调式阻尼1的阻尼参数以实现满足工件产生共振的条件。工作时，第一激振器2和第二激振器3分别以激励h₁cos(Ω₁t+λ₁)、h₂cos(Ω₂t+λ₂)作用于激振块5，使该非线性振动系统产生远高于原激振频率的组合共振，其中，h₁为第一激振器2的振动振幅，h₂为第二激振器3的振动振幅，Ω₁为第一激振器2的振动频率，Ω₂为第二激振器3的振动频率，λ₁为第一激振器2的相位，λ₂为第二激振器3的相位。高刚度工件6由支撑7支撑，该非线性振动系统以接近其固有频率的组合共振频率作用于高刚度工件6，使其产生主共振和相应的动应力，达到消减残余应力的目的。