Устройство для вибрационной обработки конструкций и деталей

Устройство для вибрационной обработки конструкций и деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

i, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ КОНСТРУКЦИЙ И ДЕТАЛЕЙ , содержащее последовательно соединенные вентильный преобразователь , электродвигатель переменной скорости вращения, дебалансный вибро возбудитель и кинематически связанный с ним тахогенаратор, выход которого соединен с первым управляющим входом вентильног о преобразова- . теля, и переключатель подъема или снижения частоты вибрации, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности процесса виброобработки, в него дополнительно введены генератор, блок поиска и формирования режима виброобработки, измерительный преобразователь мощности и блок определения эффекта диссипации, причем первьй управляющий вход блока . поиска и формирования режима виброобработки соединен с выходом генератора и управляющим входом блока . определения эффекта диссипации, вы ход которого соединен с вторым управляющим входом блока поиска и 1СЕС0103КЛЯ 13 .:,::-.Я .aifT i формирования -режима виброобработки, третий и четвертый управляющие входы блока поиска и формирования режима виброобработки соединены соответственно с первым и вторым выходами переключателя, первьй и второй входы которого соединены соответственно с первым и.вторым выходами блока поиска и формирования режима виброобработки, третий выход которого соединен с вторым управляющим входом вентильного преобразователя, а информационный вход блока поиска и формирования режима виброобработки соединен с § входом блока определения эффекта (Л диссипации и выходом измерительного преобразователя мощности, вход которого соединен с информационным выходом вентильного преобразователя.; 2. Устройство по п. 1, от л ичающее ся тем, что блок поиска и формирования режима виброоб ф оэ работки содержит последовательно соединенные ключ, реверсивньй счет-:-.чик , цифроаналоговый преобразователь, а также элемент И, элемент ИЛИ, 00 запоминающий блок, компаратор, опре4; делитель экстремума и .формирователь начала записи, причем первьй вход ключа является первым управляющим входом блока поиска и формирования режима виброобработки, второй вход ключа соединен с первьм входом эле-, мента JH и выходом компаратора, третий вход ключа соединен с вторым . . выходом переключателя и является четвертым управляющим входом блока поиска и формирования режима виброобработки , а выход ключа подсоединен

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) С21D 104

ЗСЕСО1636АЯ l3,, 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3778231/22-02 (22) 06. 08 . 84 (46) 07.12.85. Бюл. У 45 (71) Институт проблем литья

АН Украинской CCP и Киевский ордена

Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Г.Н. Потапова, В.Г. Горенко, П.В. Русаков и В.Ф. Макарчук (53) 621.784.375(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1076465, кл. С 21 D 1/04, 1983. (54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ КОНСТРУКЦИЙ И ДЕТАЛЕЙ, содержащее последовательно соединенные вентильный преобразователь, электродвигатель переменной скорости вращения, дебалансный вибро: возбудитель и кинематически связанный с ним тахогенератор, выход которого соединен с первым управляющим входом вентильного преобразователя, и переключатель подъема или снижения частоты вибрации, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности процесса виброобработки, в него дополнительно введены генератор, блок поиска и формирования режима виброобработки, измерительный преобразователь мощности и блок определения эффекта диссипации, причем первый управляющий вход блока .поиска и формирования режима виброобработки соединен с выходом генератора и управляющим входом блока определения эффекта диссипации, выход которого соединен с вторым управляющим входом блока поиска. и

ÄÄSUÄÄ 119 384 А формирования режима виброобработки, третий и четвертый управляющие входы блока поиска и формирования режима виброобработки соединены соответственно с первым и вторым выходами переключателя, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и.вторым выходами блока поиска и формирования режима виброобработки, третий выход которого соединен с вторым управляющим входом вентильного преобразователя, а информационный вход блока поиска и формирования режима виброобработки соединен с входом блока определения эффекта диссипации и выходом измерительного преобразователя мощности, вход кото- рого соединен с информационным выходом вентильного преобразователя °

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок поиска и формирования режима виброобработки содержит последовательно соединенные ключ, реверсивный счет-. . чик, цифроаналоговый преобразователь, а также элемент И, элемент ИЛИ, запоминающий блок, компаратор, определитель экстремума и формирователь начала записи, причем первый вход ключа является первым управляющим входом блока поиска и формирования режима виброобработки, второй вход ключа соединен с первым входом эле-. мента,И и выходом компаратора, третий вход ключа соединен с вторым . выходом переключателя и является четвертым управляющим входом блока поиска и формирования режима виброобработки, а выход ключа подсоединен

1196384 переключателя. к входу реверсивного счетчика, управляющий вход которого является третьим управляющим входом блока поиска и формирования режима виброобработки и соединен с первым входом элемента ИЛИ, первый и второй выходы . реверсивного счетчика являются соответственно первым и вторым выходами блока поиска и формирования режима виброобработки, третий выход реверсивного счетчика соединен с цифроаналоговым преобразователем, выход которого является третьим выходом блока поиска и формирования режима виброобработки, информационным входом запоминающего блока, входом формирователя начала записи и первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока, вход "Считывание" запоминающего блока соединен с выходом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемента И, а первый вход элемента И является вторым управляющим входом блока поиска и формирования режима виброобработки, а вход "Запись" запоминающего блока соединен с выходом определителя экстремума, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя начала записи, информационный вход определителя экстремума является информационным входом блока поиска и формирования режима виброобработки.

3. Устройство по п. 1, о т л и" ч а ю щ е е с я тем, что блок определения эффекта диссипации содержит аналого-цифровой преобразователь, первый и второй элементыИ, триггер, формирователь модуля разности, делитель, компаратор, элемент коррекции, причем

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снижения уровня временных и остаточных напряжений и стабилизации размеров отливок и сварных конструкций из различных материалов и сплавов. вход аналого-цифрового преобразователя является входом блока определения эффекта диссипации, а выход. аналого.-цифрового преобразователя соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы первого и второго элементов И подсоединены соответственно к первому и второму выходам триггера, вход которого является управляющим входом блока определения эффекта диссипации, выход первого элемента И соединен с первым входом формирователя модуля разности, выход второго элемента И соединен с вторым входом формирователя модуля разности и с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом формирователя модуля разности, а выход делителя соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом элемента коррекции, выход компаратора является выходом блока определения эффекта диссипациИ.

4. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что переключатель содержит триггер и элемент И, причем первый вход триггера соединен с вторым выходом блока поиска и формирования режима виброобработки и является первым входом переключателя, второй вход триггера является управляющим входом устройства для вибрационной обработки конструкций и деталей, выход триггера является первым выходом переключателя и соединен с первым входом элемента И, второй вход которого является вторым входом переключателя, а выход элемента И является вторым выходом

Цель изобретения — повышение производительности процесса виброобработки.

На фиг. 1 изображена структурная

5 схема устройства для вибрационной обработки конструкцийи деталей, нафиг

2-функциональная схемаустройства.

1196384

Устройство содержит последователь но соединенные преобразователь 1 вентильный, электродвигатель 2 переменной скорости вращения, вибровоэбудитель 3 дебалансный и кинематически связанный с ним тахогенератор 4, выход которого соединен с первым управляющим входом преобразователя 1 вентильного, переключатель 5, генератор 6, блок 7 поиска и формирования режима виброобработки, измерительный преобразователь 8 мощности, блок 9 определения эффекта диссипации, кнопку 10 для запуска устройства, причем первый управляющий вход блока 7 поиска и формирования режима виброобработки соединен с выходом генератора 6 и управляющим входом блока 9 определения эффекта диссипации, выход которого соединен со вторым управляющим входом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, третий и четвертый управляющие входы блока 7 поиска и формирования режима виброобработки соединены соответственно с первым и вторым выходами переключателя 5, первый . и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, третий выход которого соединен с вторым уп-. равляющим входом преобразователя 1 вентильного, а информационный вход блока 7 поиска и формирования. режима виброобработки соединен с входом блока 9 определения эффекта диссипации и выходом измерительного преобразователя 8 мощности, вход которого соединен с информационным выходом преобразователя 1 вентильного.

В устройстве блок 7 поиска и формирования режима виброобработки со-. держит ключ 11, элемент И 12, компаратор 13, реверсивный счетчик 14, элемент ИЛИ 15, аналого-цифровой преобразователь 16, запоминающий блок 17, определитель 18 экстремума, формирователь 19 начала записи.

Первый вход ключа 11 является первым управляющим входом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки.

Второй вход ключа 11 соединен с первым входом элемента И 12 и выходом компаратора 13. Третий вход ключа 11 соединен с вторым выходом переключателя 5 и является четвертым управ-. ляющим входом блока 7. Выход ключа

11 подсоединен к входу реверсивного

Ф счетчика 14 управляющий вход которого является третьим управляющим входом блока 7 и соединен с первым

5 .выходом переключателя 5 и первым входом элемента ИЛИ 15. Первый и второй выходы реверсивного счетчика 14 являются первым и вторым выходами блока 7 и соединены соответственно

10 с первым и вторым входами переключателя 5. Третий выход реверсивного счетчика соединен с цифроаналоговым преобразователем 16, выход которого является третьим выходом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, входом формирователя l9 начала записи и первым входом компаратора 13, второй вход которого соединен с выходом запоминающего

20 блока 17. Вход Считывание" запоминающего блока 17 соединен с выходом элемента ИЛИ 15, второй вход которого соединен с выходом элемента И 12, причем первый вход элемента И. 12 яв25 ляется вторым управляющим входом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки. Вход "Запись" запоминающего блока 17 соединен с выходом определителя 18 экстремума (например, экстремум детектор и ключ), управляющий вход которого соединен с выходом формирователя 19 начала записи (например, схема сравнения кодов). Вход информационного

35 запоминающего блока 17 соединен с третьим выходом реверсивного счетчика 14. Информационный вход определителя 18 экстремума является информа" ционным входом блока 7 поиска и фор"

40 мирования режима виброобработки.

Блок 9 определения эффекта дисси.пации содержит аналого-цифровой преобразователь 20, первый и второй элементы И 21 и 22, триггер 23, фор-.

45 мирователь.24 модуля разности (например, сумматор в режиме вычитания кодов), делитель 25, компаратор 26, элемент 27 коррекции (например, счетчик). Вход аналого-цифрового

50 преобразователя является входом блока 9 определения эффекта диссипации и соединен с выходом измерительного преобразователя 8 мощности.

Выход аналого-цифрового преобразо55 вателя 20 соединен с первыми входа-, ми первого и второго элементов И22 и 21.

Вторые входы элементов И 21 и 22 подсоединены соответственно к первому

15

S 11 и второму выходам триггера 23. Вход триггера 23 является управляющим входом блока 9 определения эффекта диссипации и соединен с выходом генератора 6. Выходы элементов И 21 и 22 соединены соответственно с первым и вторым входом формирователя ,24 модуля разности, кроме того, выход второго элемента И 22 соединен с первым входом делителя 25, второй вход которого соединен с выходом формирователя 24 модуля разности. Выход делителя 25 соединен с первым входом компаратора 26, второй вход которого соединен с выходом элемента

27 коррекции. Выход компаратора 26 является выходом блока 9 определения эффекта диссипации.

Переключатель 5 содержит триггер

28 и элемент И 29, причем первый вход триггера 28 является первым входом переключателя 5 и соединен с вторым выходом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки.

Второй вход триггера 28 является управляющим входом устройства для вибрационной обработки конструкций и деталей. Выход триггера 28 является выходом переключателя 5 первым и соединен с первым, входом элемента

И 29, второй вход которого является вторым входом переключателя 5, а выход, элемента И 29 является вторым выходом переключателя . Устройство работает следующим образом.

При подключении напряжения питания устройство приводится в положе ние при котором все элементы устройства устанавливаются в исходное нулевое состояние, ключ 11 закрыт, а в реверсивном счетчике 14 содержится нулевой исходный код, например, равный единице младшего разряда и соответствующий минимальному напряжению трогания двигателя 2. Этот код поступает на вход запоминающего блока 17 и иа первый вход.компаратора 13. Так как сигнал, соответству. ющий команде "Запись" с определителя 8 экстремума отсутствует, то.на второй вход компаратора 13 поступает код нуля с выхода запоминающего блока. 17. В этом случае на выходе компаратора .13 формируется сигнал разрешения, пос гупающий на первый . вход ключа 11. Второй разрешающий сигнал на вход ключа 11 поступает с

96384 б переключателя 5 после нажатия кнопки 10. При нажатии кнопки 10 триггер 28 переключателя 5 устанавливается в положение, при котором на управляющий вход реверсивного счетчика 14 блока 7 поиска и формирования режима виброобработки поступает сигнал, переводящий его в режим сложения. Одновременно этот же сигнал поступает на первый вход элемента

И 29 переключателя 5, на второй вход которого поступает разрешающий сигнал с первого выхода реверсивного счетчика 14 блока 7 поиска и формирования режима виброобработки.

Таким образом, при нажатии кнопки

10 ключ 11 блока 7 открывается и импульсы с генератора 6 поступают на вход реверсивного счетчика 14 блока 7, и с этого момента начинается поиск и формирование ре>кю а виброобработки блоком 7.

Процесс виброобработки, осуществляемый устройством, заключается в поиске резонансных частот по экстремумам мощности, как функции частоты и .последующей работе на найденных резонансных частотах.

Поиск и формирование режима виброобработки начинается с разгона двигателя 2. Код реверсивного счетчика 14 преобразуется в аналогоцифровом преобразователе 16 в ступен чато-нарастающее по линейному закону напряжение, которое поступает на второй управляющий вход вентильного преобразователя 1. Выходное на-, пряжение вентильного преобразователя 1 питает электродвигатель 2 переменной скорости вращения, который приводит во вращение дебалансный вибровозбудитель.3. Стабилизация частоты осуществляется обратной связью по частоте вращения двигателя с помощью тахогенератора 4.

Измерение мощности потребления электродвигателем 2 осуществляется с помощью преобразователя 8 мощности. Выходной сигнал с измерительного преобразователя 8 мощности поступает в определитель 18 экстремума блока 7, который анализирует кривую мощности на наличие экстремумов, при наличии их формирует короткий импульс. Этот импульс является сигналом управления на запись кода, соответствующего частоте вращения элек-; тродвигателя 2.

7 11

Однако сигнал "Запись" появляется на выходе определителя 18 экстремума только при наличии разрешающего сигнала на управляющем входе определителя 18 экстремума с форми.— рователя 19 начала записи. Это обусловлено тем, что во время разгона электродвигателя 2 с неуравновешенной массой на валу при низкой частоте вращения наблюдаются толчки мощности, которые не несут информации с собственных резонансных частотах исследуемого объекта конструкции детали, а эффективный для виброобработки диапазон собственных резонансных частот лежит за зоной неустойчивой работы электродвигателя. Поэтому запись кодов резонансных частот в запоминающий блок 17 начинается с определенной частоты вращения электродвигателя, задаваемой опера" тором в устройстве t9 формирования начала записи, при которой он имеет устойчивую работу с достаточной возмущающей силой. Как только код с выхода реверсивного, счетчика 14, поступающий на вход формирователя

19 начала записи, равен заданному (установленному оператором) на его выходе появляется сигнал, разрешаю" щий прохождение сигнала "Запись" с определителя 18 экстремума в запоминающий блок 17.

При команце "Запись" код с ревер" сивного счетчика 14, соответствующий частоте резонансного пика, поступает в запоминающий блок 17.

Таким образом, при подъеме частоты вращения электродвигателя 2 коды, соответствующие резонансным частотам, фиксируются в запоминающем блоке 17.

При достижении допустимой верхней граничной частоты на втором выходе реверсивного счетчика 14 формируется сигнал, который перебрасывает триггер 28 в положение, при котором реверсивный счетчик 14 блока 7 переводится в режим вычитания. Одновременно этот же сигнал поступает на первый вход элемента ИЛИ 15 и является командой "Считывание" запоминающего блока 17. Ключ 11 открыт.

На выходе запоминающего блока f7 устанавливается код частоты верхнего резонансного пика, который . сравнивается в первом компараторе

13 со значением кода, соответствующего значению изменяющейся, вниз

Сигнал с выхода компаратора 26 проходит через второй вход элемента И 12 блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, на первом входе которого присутствует разрешающий сигнал с выхода компаратора

13 и элемент ИЛИ 15 на вход "Считывание" запоминающего блока 17. На выходе запоминающего блока 17 появляется код частоты следующего по счету (сверху) резонансного пика.

Процесс виброобработки повторяется на новой резонансной частоте и т.д.

Если отсутствует относительное изменение мощности, потребляемой электродвигателем, виброобработка на данной частоте резонансного пика прекращается и на выходе запоминающего блока 17 появляется код частоты следующего за ним резонансно го пика.

96384 8 частоты вибрации, формируемого на третьем выходе реверсивного счетчика !4. Как только эти коды равны на выходе компаратора 13 появляется сигнал, запрещающий прохождение импульсов с генератора 6 через ключ

11 на реверсивный счетчик 14. При этом частота. возбуждаемых виброколебаний соответствует частоте верхнего

10 резонансного пика. Погрешность фиксации этих частот определяется шагом квантования частоты. На этой стабилизированной частоте (частоте ,верхнего резонансного пика) начина15 ется процесс виброобработки. Этот процесс продолжается до тех пор, пока наблюдаются изменения относительного значения мощности, потребляемой электродвигателем 2 выше значе20 ния сигнала с устройства 27 коррекции, равного значению напряжения, соответствующего порогу чувствительности блока 9 определения эффекта диссипации. Если напряжение относи- тельного изменения мощности меньше или равно порогу чувствительности блока 9, то на выходе компаратора 26 формируется сигнал, служащий разрешению считывания кода частоты сле30 дующего резонансного пика. Порог чувствительности блока 9 определения эффекта диссипации устанавливается оператором и определяется изменением электрических параметров системы вентильный преобразовательэлектродвигатель при стабильной частоте вращения электродвигателя 2.

9 11

Относительное изменение мощности формируется согласно выражению

/Р -P,/

P сан р ( где Р и Р— текущее и последующее

2 значение мощности, потребляемой электродвигателем 2, соответствующие коды которых формируются на выходе аналого-цифрового преобразователя .20 на текущем и последующем такте измерения мощности, определяемом периодом оледования импульсов с генератора 6.

В зависимости от состояния триг.гера 23 код, соответствующий значению мощности на данном такте измерения, через первый 21 или второй 22 элементы И поступает на первый или второй вход формирователя 24 модуля разности кодов. Код, соответствующий значению разности мощностей, поступает в делитель 25, где делится на код значения мощности на текущем такте измерения,.входной сигнал .(код) с делителя 25 пропорциональный относительному изменению мощности поступает по первому входу в компаратор 26, где. происходит провер ка на наличие эффекта диссипации.

96384

1О

Для этого на второй вход компаратора 26 подключен элемент 27 коррекции, с помощью которого задается порог чувствительности блока 9 определения эффекта диссипации.

После выполнения процесса вибро.обработки на последней резонансной частоте частота вращения электродвигателя 2 продолжает снижаться до м

1о теХ пор, пока код в реверсивном счетчике 14 не станет равным нижней граничной частоте вращения электродвигателя 2, т.е. частоте вращения, код которой соответствует, например.

15 1 младшего разряда. При этом сигнал с первого выхода счетчика реверсивного 14 (код 1) поступает в переключатель 5 на вход схемы И 29. Ключ

11 блока 7 закрывается, процесс виб20 рообработки считается законченным.

Сокращение времени обработки деталеи и конструкций достигается за счет сокращения времени поиска резонансных частот., что при визуальном контроле возможно до определенного предела, а также .за счет оптимального управления процессом виброобработки на резонансных рабочих частотах,что позволяет более качествен30 но и быстро с меньшими энергетическими затратами производить процесс виброобработки деталей и конструкций.

1196384

Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7529/23

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В.Этинген

Редактор Г.Волкова Техред M.Ïàðoöàé Корректор А.Тяско