Устройство для вибрационной обработки конструкций и деталей Советский патент 1985 года по МПК C21D1/04 

к входу реверсивного счетчика, управляющий вход которого является третьим управляющим входом блока по иска и формирования режима виброобработки и соединен с первым входо элемента ИЛИ, первый и второй выход реверсивного счетчика являются соот ветственно 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 фврмирования 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 кот рого соединен с выходом элемента И, а первый вход элемента И является вторым управляющим входом блока поиска и формирования режима ви&роо рабртки, а вход Запись запоминающего блока соединен с выходом определителя экстремума, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя начала записи, информ ционный вход определителя экстремума является информационным входом блока поиска и формирования режима виброобработки. 3. Устройстве по П. 1, отличающееся тем, что блок определения эффекта диссипации соде жит аналого-цифровой преобразователь первый и второй элементыИ, триггер ф мирователь модуля разности, делитель, компаратор, элемент коррекции, причем 84 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, BTopofi 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 п, 1, отличающееся 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 переключателя.

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 и- чающее 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

1

Изобретение относится к мащиностроению и может быть использовано для снижения уровня временных и остаточных напряжений и стабилизации размеров отливок и сварных конструкций из различных материа1лов и сплавов.

Цель изобретения - повышение производительности процесса виброобработки.

На фиг. 1 изображена структурная 5 схема устройства для вибрационной обработки конструкций и деталей}нафиг 2-функцио на льна я с хема ус тройс тв а.

31

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 л 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 форирования режима виброобработки со-ержит ключ 11, элемент И 12, компаатор 13, реверсивный счетчик 14, лемент ИЛИ 15, аналого-цифровой реобразователь 16, запоминающий лок 17, определитель 18 экстремума, ормирователь 19 начала записи. ервый вход ключа 11 является первьм. 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 управляющим входом блока 7. Выход ключа

96384

11 подсоединен к входу реверсивного .счетчика 14, управляющий вход которого является третьим управляющим входом блока 7 и соединен с первым

5выходом 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 3. Третий выход реверсивного счетчика соединен с цифроаналоговым -преобразователем 16, выход которого является третьим выходом блока 7

15 поиска и формирования режима виброобработки, входом формирователя 19 начала записи и первым входом компаратора 13, второй вход которого соединен с выходом запоминающего

20 блока 17. Вход Считьгаание запоминающего блока 17 соединен с выходом элемента ИЛИ 15, второй вход которого соединен с выходом элемента И 12, причем первый вход элемента И 12 является вторым управляющим входом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки. Вход Запись запоминающего блока 17 соединен с выходом определителя 18 экстремума

3Q (например, -экстремум детектор и ключ), управляющий вход которого соединен с выходом формирователя 19 начала записи (например, схема сравнения кодов). Вход информационного запоминающего блока 17 соединен с

35 третьим выходом реверсивного счетчика 14. Информационный вход определителя 18 экстремума является информационным входом блока 7 поиска и формирования 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 преобразователя 20 соединен с первыми входа- . ми первого и второго элементов И 22 и 21. Вторые входы элементов И 21 и 22 подсоединены соответственно к первому 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 пер вым 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. В ход делителя 25 соединен с первым входом компаратора 26, второй вход которого соединен с выходом элемент 27коррекции. Выход компаратора 26 является выходом блока 9 определени эффекта диссипации. , Переключатель 5 содержит триггер 28и элемент И 29, причем первый вход триггера 28 является первым входом переклочателя 5 и соединен с вторьи выходом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки. Второй вход триггера 28 является уп равляющим входом устройства для виб рационной обработки конструкций и деталей. Выход триггера 28 является выходом пepeкJaoчaтeля 5 первым и соединен с первым .входом элемента И 29, второй вход которого является вторым входом переключателя 5, а выход .элемента И 29 являет.ся вторым выходом переключателя . Устройство работает следующим образом. I . При подключении на пряжения питания устройство приводится в положение 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 трогения двигателя 2. Этот код поступает на вход запоминающего блока 17 и на первый вход компара тора 13. Так как сигнал, соответств ющий команде Запись с определителя 8 экстремума отсутствует, то.на второй вход компаратора 13 поступает код нулА с выхода запоминающего блока 17. В этом случае на выходе компаратора 13 формируется сигнал разрешения, поступающий на первый , вход ключа 11. Второй разрешающий сигнал на вход клоча 11 поступает с переключателя 5 после нажатия кнопки 10. При нажатии кршпки 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 режима 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 напряжение вентильного преобразовате.ля 1 питает электродвигатель 2 паременной 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 злак-; тродвигателя 2. Однако сигнал Запись появляется на выходе oпpe ;eлитeля 18 экстре мума только при наличии разрешающего сигнала на управляющем входе определителя 18 экстремума с форми рователя 19 начала записи. Это обус ловлено тем, что во время разгона электродвигателя 2 с неуравновещенной массой на валу при низкой часто те вращения наблюдаются толчки мощности, которые не несут информации с собственных резонансных частотах исследуемого объекта конструкции детали, а эффективный для виброобра ботки диапазон собственных резонанс ных частот лежит за зоной неустойчи вой работы электродвигателя.. Поэтому запись кодов резонансных частот в запоминающий блок 17 начинается с определенной частоты вращения электродвигателя, задаваемой оператором в устройстве 19 формирования начала записи, при которой он имеет устойчивую работу с достаточной возмущающей силой. Как только код с выхода реверсивного,счетчика 14, поступшощий на вход формирователя 19 начала записи, -равен заданному (установленному оператором) .на его выходе .появляется сигнал, разрешающий прохождение сигнала Запись с определителя 18 экстремума в запоминающий блок 17. I При команде 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 частота фиксируются в запоми|1шрщем блоке 17 При достижении допустимой верхней граничной частоты на втором выходе реверсивного счетчика 14 формируетс 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 17 устанавливается код частоты верхнего резонансного пика, который . сравнивается в первом компараторе 13 со значением кода, соответствующего значению изменяющейся .вниз частоты вибрации, формируемого на третьем выходе реверсивного счетчика 14. 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.возбзтадаемых виброколебаний соответствует частоте верхнего резонансного пика. Погрешность фиксации этих частот определяется шагом квантования частоты. На этой стабилизированной частоте (частоте верхнего резонансного пика) начинается процесс виброобработки. Этот процесс продолжается до тех пор, пока наблюдаются изменения относительного значения мощности, потребляемой электродвигателем 2 вьше значения сигнала с устройства 27 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 26 формируется сигнал, служащий разрешению считывания кода частоты следующего резонансного пика. Порог чувствительности блока 9 определения эффекта диссипации устанавливается оператором и определяется изменением электрических параметров системы вентильный преобразователь электродвигатель при стабильной частоте вращения электродвигателя 2. 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 Считыванне 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 Относительное изменение мощности формируется согласно выражению /Рг-Р/ где Р, и Р« - текущее и последующее значение мощности, потребляемой электродвигателем 2, соответствующие коды которых формируются на вы ходе аналого-цифрового преобразова теля 20 на текущем и последующем такте измерения мощности, определя емом периодом следования импульсов с генератора 6, В зависимости от состояния триг .гера 23 код, соответствующий значению мощности на данном такте измерения, через первый 21 или второй 2 элементы И поступает на первый или второй вход формирователя 24 модуля разности кодов. Код, соответствующи значению разности мощностей, поступает в делитель 25, где делится на код значения мопщости на текущем такте измерения,.входасой сигнал .(код) с делителя 25 пропорциональный относительному изменению мощности поступает по первому входу в компаратор 26, где происходит прове ка на наличие эффекта диссипации.

п

Г5

jj

ч/г

f

Ч

а и

Р

Фыг. t 4 Для этого на второй вход компаратора 26 подключен элемент 27 коррекции, спомощью которого задается порог чувртвительности 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 14 не станет равным нижней граничной частоте вращения электродвигателя 2, т.е. частоте вращения, код которой соответствует, например. 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 виброобработки считается законченным. Сокращение времени обработки деталей 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 качественно и быстра с меньшими энергетичес- кими затратами производить процесс виброобработки деталей и конструкций.