[發(fā)明專利]一種頻率自適應(yīng)的振動(dòng)時(shí)效方法及裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710035968.8
• 申請(qǐng)日: 2007-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN101139653A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳運(yùn)新;熊衛(wèi)民;張舒原;廖凱;沈華龍;楊輔強(qiáng);朱洪俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D10/00
• 分類號(hào): C21D10/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種振動(dòng)時(shí)效的方法及裝置，特別是指一種頻率自適應(yīng)的振動(dòng)時(shí)效方法及裝置。

背景技術(shù)

振動(dòng)時(shí)效是將工件在其固有頻率下以強(qiáng)迫振動(dòng)的方式施加附加應(yīng)力，進(jìn)行數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘的激振，當(dāng)附加動(dòng)應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加達(dá)到或超過材料的屈服極限時(shí)，工件發(fā)生微觀或宏觀塑性變形，從而降低和均化工件的殘余應(yīng)力，并使其尺寸精度達(dá)到穩(wěn)定。

在現(xiàn)有的振動(dòng)時(shí)效設(shè)備中，普遍采用一種傳統(tǒng)的振動(dòng)時(shí)效處理方法：通過全程或局部掃頻確定工件的共振頻率，然后在亞共振頻率下激振10-45分鐘達(dá)到時(shí)效的目的。

傳統(tǒng)方法一般會(huì)有以下缺點(diǎn)：

1.對(duì)工件進(jìn)行全程或局部掃頻，時(shí)間長，效率低。

2.工件在時(shí)效的過程中其共振頻率會(huì)發(fā)生變化，共振頻率的偏移即使是一個(gè)較小的值都可能使工件達(dá)不到共振，這將降低工件的時(shí)效效率，造成能源浪費(fèi)。

3.將機(jī)械式振動(dòng)箱和電機(jī)直接剛性連接在一起，時(shí)效過程中會(huì)一起隨工件劇烈振動(dòng)，嚴(yán)重影響電機(jī)工作狀態(tài)和使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種工藝方法簡單、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單合理、可有效提高振動(dòng)時(shí)效效率、適時(shí)跟蹤共振頻率變化的頻率自適應(yīng)的振動(dòng)時(shí)效方法及裝置。

本發(fā)明-一種頻率自適應(yīng)的振動(dòng)時(shí)效方法包括下述步驟：

a、給定激振器一個(gè)初始頻率；

b、利用加速度傳感器采集加速度變化信息并輸入控制器，控制器對(duì)該信息進(jìn)行比較分析后，輸出控制信號(hào)至調(diào)速裝置，使激振器的振動(dòng)頻率向加速度較大的方向變化，直至加速度由大變小的拐點(diǎn)，該拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率即為最佳共振頻率；

c、加速度傳感器在共振過程中，實(shí)時(shí)跟蹤加速度的變化，并輸入控制器，控制器對(duì)該信息進(jìn)行比較分析后，輸出控制信號(hào)至調(diào)速裝置，使激振器的振動(dòng)頻率始終與被激振物的固有頻率一致，實(shí)現(xiàn)高效率振動(dòng)時(shí)效的目的；

本發(fā)明-?一種頻率自適應(yīng)的振動(dòng)時(shí)效裝置是采用下述方案實(shí)現(xiàn)的：它包括加速度傳感器、電荷轉(zhuǎn)換電路、放大電路、低通濾波電路、電壓放大電路、檢波電路、控制器、調(diào)速電路、激振器，所述加速度傳感器、電荷轉(zhuǎn)換電路、放大電路、低通濾波電路、電壓放大電路、檢波電路、控制器、調(diào)速電路依次串接，所述加速度傳感器檢測被激振物振動(dòng)產(chǎn)生的微弱電流信號(hào)，經(jīng)電荷轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再通過電壓放大電路、低通濾波電路以獲得較大振動(dòng)加速度信號(hào)，最后通過檢波電路把交流振動(dòng)加速度信號(hào)變成直流振動(dòng)加速度信號(hào)輸入到控制器內(nèi)，控制器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行比較分析后，輸出一個(gè)控制信號(hào)至調(diào)速電路，進(jìn)而調(diào)整激振器的振動(dòng)頻率與被激振物固有頻率一致。

本發(fā)明中，激振器由直流電機(jī)與振動(dòng)箱通過柔性軸連接構(gòu)成。

本發(fā)明中，激振器的直流電機(jī)底部設(shè)置有減振墊。

本發(fā)明由于采用上述方法及裝置，利用加速度傳感器檢測被激振物振動(dòng)產(chǎn)生的微弱電流信號(hào)，經(jīng)電荷轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再通過電壓放大電路、低通濾波電路以獲得較大振動(dòng)加速度信號(hào)，最后通過檢波電路把交流振動(dòng)加速度信號(hào)變成直流振動(dòng)加速度信號(hào)輸入到控制器內(nèi)，控制器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行比較分析后，輸出一個(gè)控制信號(hào)至調(diào)速電路，進(jìn)而調(diào)整激振器的振動(dòng)頻率與被激振物固有頻率一致?？蓪?shí)現(xiàn)振動(dòng)頻率的自適應(yīng)，有效提高振動(dòng)時(shí)效的效果及效率；另外，本發(fā)明由于采用在直流電機(jī)底部設(shè)置減振墊及直流電機(jī)與振動(dòng)箱通過柔性軸連接的結(jié)構(gòu)，可有效降低直流電機(jī)在時(shí)效過程中的振動(dòng)，避免直流電機(jī)出現(xiàn)早期損壞的現(xiàn)象發(fā)生，達(dá)到高效率振動(dòng)時(shí)效的目的。綜上所述，本發(fā)明工藝方法簡單、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單合理、可有效提高振動(dòng)時(shí)效效率、適時(shí)跟蹤共振頻率變化，有效提高振動(dòng)時(shí)效效果，可以替代現(xiàn)有振動(dòng)時(shí)效方法，特別適于厚板類物件的內(nèi)應(yīng)力消除，適于工業(yè)化應(yīng)用。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明一種頻率自適應(yīng)的振動(dòng)時(shí)效裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本發(fā)明一種頻率自適應(yīng)的振動(dòng)時(shí)效裝置中激振器結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3為本發(fā)明一種頻率自適應(yīng)的振動(dòng)時(shí)效裝置的電原理框圖。

參見附圖1、2，圖中1—工件，1—直流電機(jī)，3—柔性軸，4—振動(dòng)箱，7—控制系統(tǒng)，9—傳感器，10—質(zhì)量塊，11—彈性支撐塊，13—減振墊，14—機(jī)座。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明一種頻率自適應(yīng)的振動(dòng)時(shí)效方法通過給定初始頻率搜索工件1(厚質(zhì)鋁板)的精確固有頻率，然后根據(jù)在固有頻率下加速度值最大的原則以加速度為反饋量，實(shí)施頻率的自適應(yīng)跟蹤。

下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)描敘：

參見附圖1、2、3，工件1由彈性件支撐11支撐于地基上，為使工件1所受動(dòng)應(yīng)力更加均勻，在工件1兩端置有質(zhì)量塊10，并在質(zhì)量塊10下墊有彈性件。振動(dòng)箱4底部通過機(jī)座14剛性連接于工件1上，一端通過柔性軸3與電機(jī)2連接，電機(jī)2底部設(shè)有減振墊13并置于機(jī)座14上，這樣可有效地避免電機(jī)劇烈振動(dòng)，達(dá)到保護(hù)電機(jī)的目的，使振動(dòng)時(shí)效過程能夠在固有頻率上進(jìn)行激振，提高時(shí)效效率。加速度傳感器H測量工件1的振動(dòng)加速度值，其信號(hào)進(jìn)入控制系統(tǒng)7，控制系統(tǒng)7對(duì)輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波后運(yùn)算、分析、處理得出實(shí)時(shí)的激振頻率，從而控制電機(jī)2精確運(yùn)轉(zhuǎn)；本發(fā)明中，控制系統(tǒng)7包括電荷轉(zhuǎn)換電路A、放大電路B、低通濾波電路C、電壓放大電路D、檢波電路E、控制器F、調(diào)速電路G，所述電荷轉(zhuǎn)換電路A、放大電路B、低通濾波電路C、電壓放大電路D、檢波電路E、控制器F、調(diào)速電路G依次串接，電荷轉(zhuǎn)換電路A的輸入接加速度傳感器H的輸出，調(diào)速電路G的輸出接電機(jī)2；本發(fā)明利用加速度傳感器檢測被激振物振動(dòng)產(chǎn)生的微弱電流信號(hào)，經(jīng)電荷轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再通過電壓放大電路、低通濾波電路以獲得較大振動(dòng)加速度信號(hào)，最后通過檢波電路把交流振動(dòng)加速度信號(hào)變成直流振動(dòng)加速度信號(hào)輸入到控制器內(nèi)，控制器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行比較分析后，輸出一個(gè)控制信號(hào)至調(diào)速電路，進(jìn)而調(diào)整激振器的振動(dòng)頻率與被激振物固有頻率一致。可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)頻率的自適應(yīng)，可有效提高振動(dòng)時(shí)效的效果及效率。