一种交变扭矩激发横扭耦合共振振动时效方法
【专利摘要】本发明涉及一种交变扭矩激发横扭耦合共振振动时效方法，扭振电机输出的交变扭矩作为外部激励力矩带动高刚度转轴旋转，交变扭矩将激发同频率的横向振动，同时激起数值为电机旋转频率与交变扭矩频率之和或差的另一方向横向振动，当交变扭矩频率等于高刚度转轴某阶扭转固有频率时将激发扭转共振，此时横向振动与扭转振动加强，高刚度转轴发生横扭耦合共振，产生相应的动应力消除高刚度转轴的残余应力。本发明解决了横扭耦合共振振动时效受制于电机转速的问题，通过交变扭矩来激发横扭耦合共振来消除高刚度转轴的残余应力，提高了效率，提高了生产的安全性和可靠性。
【专利说明】一种交变扭矩激发横扭耦合共振振动时效方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械加工领域中的振动时效装置及其方法，特别是一种交变扭矩激发横扭耦合共振振动时效方法。
【背景技术】
[0002]转轴在机械加工的整个过程都会产生残余应力，残余应力的存在会降低转轴的尺寸稳定性，使转轴在工作过程中产生疲劳破坏，高速转动时转轴故障将产生严重破坏。使用旋转电机带动转轴旋转，当电机旋转速度对应的频率等于横向振动某阶固有频率和扭转振动某阶固有频率时，转轴发生横扭耦合共振，但是这种方法有些不足之处:一是不容易配置转轴及偏心圆盘而使电机旋转速度对应的转动频率正好等于横向振动某阶固有频率和扭转振动某阶固有频率；二是即便配置了转动频率，当带动形状为粗短的高刚度转轴，横向振动固有频率和扭转振动固有频率比较高，需要很高的转速才能产生横扭耦合共振，对电机、轴承、联轴器等零部件的要求高，安全性和稳定性低，实施困难。使用扭振电机产生交变扭矩来带动转轴旋转，交变扭矩作为外部激励力矩作用于高刚度转轴，交变扭矩将激发同频率的横向振动，同时激起数值为电机旋转频率与交变扭矩频率之和或差的另一方向横向振动，当交变扭矩频率等于高刚度转轴某阶扭转固有频率时将激发扭转共振，此时横向振动与扭转振动加强，高刚度转轴发生横扭耦合共振，产生相应的动应力消除高刚度转轴的残余应力。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种交变扭矩激发横扭稱合共振振动时效方法，解决了产生横扭I禹合共振振动时效受制于电机转速的问题，通过扭振电机产生的交变扭矩来激发横扭耦合共振来消除残余应力，提高了生产的安全性和可靠性。本发明解决上述问题的技术方案如下:
[0004]1.一种交变扭矩激发横扭耦合共振振动时效方法方法，具体步骤为:
[0005](I)通过实验，得到高刚度转轴的横向振动和扭转振动的各阶固有频率，
[0006](2)通过计算，确定质量块的偏心矩和质量，
[0007](3)通过计算，确定内置圆盘和悬臂圆盘的数量、几何参数及位置，
[0008](4)通过计算，确定扭振电机输出交变扭矩的大小及频率，
[0009](5)启动扭振电机，设定旋转频率为高刚度转轴某阶扭转固有频率，交变扭矩将激发同频率的横向振动，同时激发数值为电机旋转频率与交变扭矩频率之和或差的另一方向横向振动，同时激发扭转共振，高刚度转轴发生横扭耦合共振，产生相应的动应力消除高刚度转轴的残余应力。
[0010]本发明的突出优点在于:
[0011]本发明解决了横扭耦合共振振动时效不容易配置转轴及偏心圆盘来产生横扭耦合共振、高刚度转轴需要很高的转速才能产生横扭耦合共振的问题，提高了对高刚度转轴进行振动时效的安全性和稳定性，实施简单，效率高，该方法达到的振动时效效果更好。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明所述由交变扭矩激发横扭耦合共振振动时效实现方法示意图。
[0013]图2是本发明所述高刚度转轴与内置圆盘、悬臂圆盘结合体。
[0014]图3是本发明所述由交变扭矩激发的横向振动时域、频谱图。
[0015]图4是本发明所述由交变扭矩激发的扭转振动时域、频谱图。
【具体实施方式】
[0016]以2个内置圆盘、I个悬臂圆盘与高刚度转轴结合为例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0017]对照图1，本发明的由交变扭矩激发横扭耦合共振振动时效实现方法包括扭振电机1、弹性联轴器2、前置完全液体润滑滑动轴承3、高刚度转轴4、内置圆盘5、质量块6、后置完全液体润滑滑动轴承7、悬臂圆盘8、电机支座9、底板10、前置轴承支撑11、后置轴承支撑12。扭振电机I与电机支座9由螺栓连接，前置完全液体润滑滑动轴承3与前置轴承支撑11由螺栓连接，后置完全液体润滑滑动轴承7与后置轴承支撑12有螺栓连接，电机支座9、前置轴承支撑11与后置轴承支撑12均由螺栓固定在底板10上。启动扭振电机I产生交变扭矩，由弹性联轴器2将交变扭矩施加在高刚度转轴4的一端，设定扭振电机I的旋转频率为高刚度转轴4某阶扭转固有频率，交变扭矩将激发同频率的横向振动，同时激发数值为扭转电机I旋转频率与交变扭矩频率之和或差的另一方向横向振动，同时激发扭转共振，高刚度转轴4发生横 扭耦合共振，产生相应的动应力消除高刚度转轴4的残余应力。
【权利要求】
1.一种交变扭矩激发横扭耦合共振振动时效方法方法，具体步骤为: (1)通过实验，得到高刚度转轴的横向振动和扭转振动的各阶固有频率， (2)通过计算，确定质量块的偏心矩和质量， (3)通过计算，确定内置圆盘和悬臂圆盘的数量、几何参数及位置， (4)通过计算,确定扭振电机输出交变扭矩的大小及频率， (5)启动扭振电机，设定旋转频率为高刚度转轴某阶扭转固有频率，交变扭矩将激发同频率的横向振动，同时激发数值为电机旋转频率与交变扭矩频率之和或差的另一方向横向振动，同时激发扭转共振，高刚度转轴发生横扭耦合共振，产生相应的动应力消除高刚度转轴的 残余应力。
【文档编号】C21D10/00GK104032125SQ201310692831
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】蔡敢为, 黄院星, 张 林, 丁侃, 于腾, 高德中, 石慧, 关卓怀, 王少龙, 李岩舟 申请人:广西大学