Устройство для вибрационной обработки детали

Устройство для вибрационной обработки детали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИзобретенКе относится к машиностроению и может быть использовано для снижения уровня внутренних напряжений и стабилизации размеров отливок и сварных конструкций из различных материалов. Цель изобретения повьшение производительности за счет повьшения точности определения полезной энергии процесса виброобработки. Сущность изобретения заключается в том, что процесс виброобработки осуществляется путем поиска резонансных частот по периметру, являющемуся функцией полной мощности, подводимой к вибровозбудителю, тока двигателя вибровозбудителя , сопротивления якорной цепи двигателя, частоты вращения дви (Л гателя и последукнцей работе на найденных резонансных частотах. 1 з-,п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (И) (5)) 4 С 21 D 1О/00! с, а !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АSTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3912957/22-02 (22) 18.06.85 (46) 07.11.86. Бюл. В 41 (71) Институт проблем литья АН УССР 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.Л.Захарченко (53) 621.784.375(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1076465, кл. С 21 D 1/04, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1196384, кл. С 21 D 1/04, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ (57) Изобретение относится к машино-. строению и может быть использовано для снижения уровня внутренних напряжений и стабилизации размеров отливок и сварных конструкций из различных материалов. Цель изобретения повьппение производительности за счет повышения точности определения полезной энергии процесса виброобработки.

Сущность изобретения заключается в том, что процесс виброобработки осуществляется путем поиска резонансных частот по периметру, являющемуся функцией полной мощности, подводимой к вибровозбудителю, тока двигателя вибровозбудителя, сопротивления якорной 3 цепи двигателя, частоты вращения двигателя и последующей работе на найден- %Ф ных резонансных частотах. 1 з.п. (: ф-лы, 3 ил, 126862

Изобретение относится к машино-, строению и может быть использовано для снижения уровня внутренних напряжений и стабилизации размеров отливок и сварных конструкций из различных материалов.

Целью изобретения является повышение производительности за счет повышения точности определения полезной энергии процесса виброобработки и 10 эффекта диссипации.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для вибрационной. обработки конструкций и деталей; на фиг.2 — функциональная схема устрой- 15 ства; на фиг. 3 — структурная схема устройства функциональной коррекции., t

Устройство содержит преобразователь 1 вентильный, электродвигатель

2, вибровозбудитель 3 дебалансный и кинематически связанный с ним тахогенератор 4, выход которого соединен с первым управляющим входом преобразователя 1 вентильного, переключа" тель 5, генератор 6, блок 7 поиска и формирования режима виброобработки, преобразователь 8 измерительный мощности, блок 9. определения эффекта диссипации, кнопку 10 для запуска устройства, блок 11 функциональной коррекции и тахометрический мост 12. Первый управляющий вход блока 7 поиска и формирования режима виброобработки . соединен с выходом генератора 6 и управляющим входом блока 9 определе35 ния эффекта диссипации, выход которого соединен с вторым управляющим входом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, третий и четвертый управляющие входы блока.7 поис40 ка и формирования режима виброобработки соединены соответственно с первым и вторым выходами переключателя

5, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и

45 вторым .выходами блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, третий выход которого соединен с вторым управляющим входом преобразовате-, ля 1 вентильного, а информационный вход блока 7 поиска и формирования режима виброобработки соединен с входом блока 9 определения эффекта диссипации и выходом блока 11 функциональной коррекции. Первый и; второй входы блока 11 функциональной коррекции соединены соответственно с первым и вторым информационными

3 выходами по току и напряжению преоо= разователя вентильного и первым и вторым информационными входами преобразователя 8 мощности, выход которого;соединен с третьим входом блока

11 функциональной коррекции. Четвер-.> тый вход блока 11 функциональной коррекции соединен с .выходом тахогенератора 4, а пятый вход блока 11 функциональной коррекции — с выходом тахометрического моста 12 по электродвижущей силе. Силовой вход тахометрического моста 12 соединен с вентильным преобразователем, а силовой выход его — с электродвигателем.

Блок 11 функциональной коррекции (фиг.3) содержит первый блок 13 разности, умножитель 14, второй блок 15 разности, делитель 16. Причем первый вход блока 11 функциональной коррекции является первым входом умножителя 14, второй вход которого соединен с выходом первого блока 13 разности.

Первый и второй входы первого блока 13 разности являются соответственно вторым и пятым информационными входами блока функциональной коррекции. Выход умножителя 14 соединен с первым входом второго блока

15 разности, второй вход которого является третьим входом блока 11 функциональной коррекции. Выход второго блока 15 разности соединен с первым входом делителя 16, второй вход которого является четвертым информационным входсм блока функциональной коррекции, а выход делителя 16— выходом блока 11 функциональной коррекции.

Блок 7 поиска и формирования режима виброобработки может состоять из последовательно соединенных ключа 17, реверсивного счетчика 18, цифроаналогового преобразователя 19, а также элементов И 20, ИЛИ 21, запоминающего блока 22, определителя 23 экстремумов (например, экстремум детектор и ключ), компаратора 24 и формирователя

25 начала записи (например, схема сравнения кодов) . Первый вход ключа

17 является первым управляющим входом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, второй вход ключа соединен с первым входом элемента

И 20 и выходом компаратора 24, третий вход ключа соединен с вторым выходом переключателя 5 и является четвертым управляющим входом блока 7

3 1268

Устройство работает следующим образом.

При подключении напряжения питания устройство приводится в положение, при котором все элементы устрой-, ства устанавливаются в исходное нулевое состояние. При нажатии кнопки

10 на выходе переключателя 5 формируется сигнал разрешения на запуск блока 7 формирования режима виброобработки (четвертый вход) и разрешается прохождение импулвсов от тактового генератора 6.

Триггер 34 переключателя 5 устанавливается в положение, при котором на управляющий вход реверсивного счетчика 18 блока 7 поиска и формирования режима виброобработки поатупает сигнал, переводящий.его в режим сложений. Одновременно этот сигнал поступает на первый вход элемента И 35 переключателя 5, на вто- рой вход которого поступает разре1 шающий сигнал с первого выхода реверсивного счетчика 18 блока 7 попоиска и формирования режима виброобработки, выход ключа 17 подсоединен к входу реверсивного счетчика 18, управляющий вход которого является третьим управляющим входом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки и соединен с первым выходом переключателя 5 и первым входом элемента ИЛИ 21, первый и второй выходы реверсивного счетчика 18 явгн- 1О ются соответственно первым.и вторым выходами блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, третий выход реверсивного счетчика 18 соединен с цифроаналоговым преобразователем 19, выход которого является тре-. тим выходом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, информационным входом запоминающего блока

22, входом формирователя 25 начала записи и первым входом компаратора

24, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока 22, вход

|Считывание запоминающего устройства 22 соединен с выходом элемента 25

ИЛИ 21, второй вход которого соединен с выходом элемента И 20, а первый вход элемента И является вторым управляющим входом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, а вход запоминающего блока 22 соединен с выходом определителя 23 эУ тремума, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя 25 начала записи, информационный вход.оп- З ределителя 23 экстремумов является информационным входом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки.

Блок 9 опРеделения эффекта дисси- 40 пации может состоять из аналого-цифрового преобразователя 26, первого

27 и второго 28 элементов И триггера

29, формирователя 30 модуля разности (например, сумматор в режиме вычита.— 45 теля кодов), делитель 31, компаратор

32, элемент 33 коррекции (например, начетчик). Вход аналого-цифрового преобразователя 26 является входом блока определения эффекта диссипации, SO а выход аналого-цифрового преобразователя 26 соединен с первыми входами первого 17 и второго 28 элементов И, вторые входы которых подсоединены соответственно к первому и второму выходам триггера 29, вход которого является управляющим входом блока 9 определения эффекта диссипации, выход первого элемента И 27 соединен с

629 4 первым входом формирователя 30 модуля разности, выход второго элемента

И 28 соединен с вторым входом формирователя 30 модуля разности и с первым входом делителя 31, второй вход которого соединен с выходом формирователя 30 модуля разности, а выход делителя 31 — с первым входом компаратора 32, второй вход которого соединен с выходом элемента 33 коррекции, выход компаратора 32 является выходом блока 9 определения эффекта диссипации. Переключатель 5 содержит триггер 34 и элемент И 35, причем первый вход триггера 34 является первым входом переключателя 5 и соединен с вторым выходом блока 7 поиска и формирователя режима виброобработки. Второй вход триггера 34 является управляющим входом устройства для вибрационной обработки конструкций и деталей. Выход триггера 34 является первым выходом переключателя

5 и соединен с первым входом элемента И 35, второй вход которого является вторым входом переключателя 5, а выход элемента И 35 — вторым выходом переключателя. Переключатель 5, а также блоки формирования режима:.:: виброобработки и определения эффекта диссинации могут быть выполнены на базе интегральных микросхем или . другой универсальной серии элементов.

68629 Ь

U- =I R+E

Значения тока.I и напряжения U подводимого к двигателю, снимаются с информационных выходов преобразователя 1 вентильного и поступают соответственно на первый и второй вход преобразователя 8 мощности и на первый и второй вход блока 11 функциональной коррекции. На третий вход блока 11 функциональной коррекции поступает сигнал, пропорциональный полной мощности P с выхода преобразователя 8 мощности, а на четвертый вход поступает сигнал, пропорциональный частоте вращения двигателя, с выхода тахогенератора 4.

55

5 12 иска и формирования режима виброоб-работки. Таким образом, при нажатии кнопки 10 ключ 17 блока 7 открыва- ется и импульсы с генератора 6 поступают на вход реверсивного счетчика

18 блока 7 и с этого момента начинается поиск и формирование режима виброобработки блоком 7.

Процесс виброобработки, осуществляемый устройством, заключается в поиске резонансных частот по параметру L как функции частоты и последующей работе на найденных резонансных частотах, причем

P-IR

L ц Ф где P " полная мощность, подводимая к; вибровозбудителю;

I â€,ток двигателя нибровозбудителя в якорной цепи;

R — - сопротивление якорной цепи двигателя;

4) — частота вращения двигателя.

Параметр L используемый для поис-. ка резонансных частот и определения эффекта диссипации, формируетея блоком 11 функциональной коррекции.

Формирование параметра L осуществляется следующим образом. Преобразонатель 1 вентильный, регулирующий напряжения питания, питает двигатель 2 через тахометрический мост 12, с которого значение электроднижущей силы Е, вырабатываемой электродвигателем согласно баланса напряжений где U â€,подводимое напряжение от преобразователя 1 вентильного, поступает на пятый вход блока 11 функциональной коррекции, 5

t0

Сигналы по электродвижущей силе Е и напряжению U н блоке функциональ-. ной коррекции поступают на первый и второй входы блока 13 разности, выходной сигнал которого, пропорциональный произведению 1 R поступает на второй вход уиножителя 14, на первый вход которого поступает сигнал, пропорциональный току I н результате чего на выходе умножителя 14 выраба- тывается сигнал, пропорциональный потерям мощности на активном сопро1 тивлении якорной цепи I R.

Во втором блоке 15 разности иэ сигнала, пропорционального мощности

Р, который подается по первому входу, исключается сигнал, пропорциональный потерям на активном сопротивлении якорной цепи. Выходной сигнал второго блока 15 разности, пропорциональный мощности, затрачиваемой на возбуждение механических колебаний для повышения чувствительности определе ния эффекта диссипации в рабочем диапазоне резонансных частот, линеаризуется путем деления на сигнал, пропорциональный частоте вращения аф двигателя 2 делителем 16.

Таким образом, на,выходе делителя

16, т.е.,на выходе блока 11 функциональной коррекции, выходной .сигнал пропорционален параметру L который используется для определения резо-: нансных частот и эффекта диссипации.

Поиск и формирование. режима виброобработки начинается с разгона двигателя 2. Код реверсивного счетчика

18 преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 19 в ступенчато нарастающее по линейному закону напряжение, которое поступает на второй управляющий вход вентильного преобраэователя 1 и через тахометрический мост 12 питает электродвигатель 2, который приводит во вращение Дебалансный вибровозбудитель 3. Стабилизация частоты осуществляется обратной связью по частоте нращения двигателя с помощью тахогенератора 4.

Измерение мощности, потребляемой электродвигателем 2, осуществляется с помощью измерительного преобразователя 8 мощности. Выходной сигнал по мощности с измерительного преобразонателя 8 мощности поступает в блок

11 функциональной коррекции, где преобразуется вместе с сигналами по электроднижущей силе„ частоте, току

7 1268 и напряжению в параметр L поступающий в определитель 23 экстремума блока 7, который анализирует по параметру Е наличие экстремумов и при нали- чии ик формиру".т короткии импульс °

Этот импульс является сигналом управления на запись кода соответствующего частоте вращения электродвигателя 2.

Сигнал Запись появляется на выФ! tl 10 ходе определителя 23 экстремума толь ко при наличии разрешающего сигнала на управляющем входе определителя 23 экстремума с формирователя 25 нача15 ла записи . Поэтому запись кодов резонансных частот в запоминающий блок

22 начинается с определенной частоты вращения электродвигателя, задаваемой оператором в устройстве формирования

20 начала записи. Как только код с вы1 хода реверсивного счетчика 18, поступающий..на вход формирователя 25 нача-.-. ла записи, будет равен заданному (установленному оператором), на его вы.ходе появляется сигнал, разрешающие прохождение сигнала "Запись" с определителя 23 экстремума в запоминающий блок 22. По команде "Запись" код реверсивного счетчика 18, соответ ствующий частоте резонансного пика, 30 поступает в запоминающий блок 22. Таким образом, при подъеме частоты вра-, щения электродвигателя 2 коды, соот-, ветствующие резонансным частотам, фиксируются в запоминающем блоке 22.

При достижении допустимой верхней граничной частоты на втором выходе реверсивного счетчика 18 .формируется сигнал, который перебрасывает триггер 34 в положение при котором ре- 40 версивный счетчик 18 блока 7 переводится в режим вычитания. На выходе запоминающего блока 22 устанавливается код частоты верхнего резонансного пика, который сравнивается в пер» вом компараторе 24 со значением кода, соответствующего значению изменяющейся вниз частоты вибрации, формируемого на третьем выходе реверсивного счетчика 18. Как только эти коды будут равны на выходе компаратора 24 появляется сигнал, запрещающий про. хождение импульсов с генератора 6 через ключ 17 на реверсивный счетчик

18. При этом частота возбуждаемых виброколебаний соответствует частоте верхнего резонансного пика. Процесс виброобработки на резонансной частоте

629 8 продолжается до тех пор, пока наблюдаются изменения относительного значения мощности и соответственно параметра L выше значения сигнала с устройства 33 коррекции, равного значению напряжения,.соответствующего порогу чувствительности блока 9 определения эффекта диссипации. Если напряжение относительного изменения мощности меньше или равно порогу чувствительности блока 9, то на выходе компаратора 32 формируется сигнал, служащий разрешению считывания кода частоты следующего резонансного пика, Порог чувствительности блока 9 определения эффекта диссипации устанавливается оператором. Сигнал с выхода компаратора 32 проходит через второй вход элемента И 20 блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, на первом входе которого присутствует разрешающий сигнал с выхода компаратора 24 и элемент ИЛИ 21 на вход

"Считывание" запоминающего бдока 22.

На выходе запоминающего блока 22 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 устройства 22 появляется код частоты следующего аа ним резонансного пика.

Относительное изменение параметра

L формируется согласно выражению (L — т,, ) т Я,=

Э

L( где Ь, и L — текущее и последующее значение параметра, соответствующие коды которых формируются на выходе аналого-цифрового преобразователя

26 на текущем и последующем такте измерения мощности.

В зависимости от состояния тригге« ра 29 код, соответствующий значению параметра L на данном такте измере .; ния, через первый 27 и второй,28 эле" менты И поступает на первый или второй вход формирователя 30 модуля разности кодов. Код, соответствующий значению разности параметров Ь двух тактов измерения, поступает в делит тель 31, где делится на код значения параметра на текущем такте измерения.

9 12686

Выходной сигнал (код) с делителя 31, пропорциональный относительному изменению параметра L, поступает по первому входу компаратора 32, где происходит проверка на наличие эффек5 та диссипации.

Для этого на второй вход компаратора 32 подключен элемент 33 коррекции, с помощью которого задается порог чувствительности блока 9 определения эффекта диссипации.

После выполнения процесса виброобработки на.последней резонансной частоте частота вращения электродвигателя 2 продолжает снижаться до тех пор, пока код в реверсивном счетчике

18 не станет равным нижней граничной частоте вращения электродвигателя 2, т.е. частоте вращения, код которой соответствует, например, единице ... .-. 2p младшего разряда. При этом сигнал с первого выхода счетчика 18 реверсивного поступает в переключатель 5 на второй вход триггера 34. Ключ 17 блока 7 закрывается, процесс виброобра- 25 ботки считается законченным.

Применение в устройстве блока функциональной коррекции в сочетании с тахометрическим мостом позволяет исключить .влияние помех, возникающих при определении энергочастотных характеристик реальных объектов из-за наличия тепловых потерь в электродвигателе вибровозбудителя и компенсировать влияние температуры двигате" ля на точность оценки энергии; вибрации..По предварительным расчетам применение предлагаемого устройства для вибрационной обработки деталей

1гипа валов и корпусов редукторов мо- gp жет повысить производительность труда на 2-3Х при этом обеспечивается качественная регистрация энергочастотных характеристик детали в процессе виброобработки. 45

Формула изобретения

1. Устройство для вибрационной обработки детали, содержащее вентиль- 50 ный преобразователь, электродвигатель, дебалансный вибровозбудитель, тахогенератор, переключатель, генератор, блок поиска и формирования режима виброобработки, преобразова-. 55 тель мощности и блок определения эффекта диссипации, причем выход элек-: тродвигателя соединен .с дебалансным

29

1О вибровозбудителем, выход которого через тахогенератор соединен с первым входом вентильного преобразователя, первый вход блока поиска и формирования режима виброобработки соединен с выходом генератора и первым входом блока определения эффекта диссипации, выход которого соединен с вторым входом блока поиска и формирования режима виброобработки, третий и четвертый входы которого 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 входом вентильного преобразователя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повьппения производительности за счет повышения точности определения полезной энергии процесса виброобработки и эффекта диссипации, оно снабжено тахометрическим мостом и блоком функциональной коррекции, причем выход блока функциональной коррекции соединен с входом блока определения эффекта диссипации и с информационным входом блока поиска и формирования режима виброобработки, а первый и второй входы блока функциональной коррекции соединены еоответственно с первым и вторым выходами вентильного преобразователя и первым и вторым входами преобразователя мощности, выход которого соединен с третьим входом блока функциональной коррекции, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с выходом тахогенератора и выходом тахометрического моста, вход тахометрического моста соединен с вентильным преобразователем, а силовой выход †. с электродвигателем.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок функциональной коррекции содержит два блока разности, умножитель и делитель, при-,. чем первый вход блока функциональной коррекции является первым входом умножителя, второй вход которого соединен с выходом первого блока разности, первый и второй входы которого являются соответственно вторым и пятым информационньп и входами блока функциональной коррекции, выход умножителя соединен с первым входом второго блока разности, второй вход коll 1268629 12 торого является третьим входом блока является четвертым информационным функциональной коррекции, выход вто- входом блока функциональной коррекрого блока разности соединен с первым ции, а выход делителя является выховходом делителя, второй вход которого дом блока функциональной коррекции.

1268629

Редактор Г,Волкова

Заказ 5996/26 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

r(/Р

Л !

Составитель В.Этинген

Техред A.Êðàâ÷óõ Корректор С.Черни