Устройство для вибрационной обработки детали Советский патент 1986 года по МПК C21D10/00 

N0 О5 ОО CD

IN:) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снижения уровня внутренних напря жений и стабилиза.1Д1И размеров отливок и сварных конструкций из различных материалов. Целью изобретения является повыше ние производительности за счет повышения точности определения полезной энергии процесса виброобработки и эффекта диссипации. На фиг.1 изображена структурная схема устройства для вибрационной обработки конструкций и деталей; на фиг,2 - функциональная схема устройства; на фиг. 3 - структурная схема устройства функциональной коррекции, Устройство содержит преобразователь 1 вентильный, электродвигатель 2, вибровозбудитель 3дебалансный и кинематически связанный с ним тахоге нератор 4, выход которого соединен с первым управляющим входом преобразователя 1 вентильного, переключатель 5, генератор 6, блок 7 поиска и формирования режима виброобработки преобразователь 8 измерительный мощности, блок 9. определения эффекта ди сипации, кнопку 10 для запуска устро ства, 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 определения эффекта диссипации, выход которо го соединен с вторым управляющим входом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, третий и четвертый управляющие входы блока 7 пои ка и формирования режима виброобработки соединены соответственно с пер вым 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 вто рым 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 1I функциональной коррекции. Первый и второй входы блока 11 функциональ.ной коррекции соединены соответственно с первьтм и вторым информационными выходами по току и напряжению преооразователя венти.пьного и первым и вторым информационными входами преобраз-рвателя 8 мощности, выход которого i соединен с третьим входом блока 11 функциональной коррекции. Четвер-. г 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.З) содержит первьш 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. Первьй 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 входом 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 со йинен 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 поиска и формирования режима виёрооб работки,.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 явг.яются соответственно первым и вторым выходами блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, третий выход реверсивного счетчика 18 соеди нен с цифроаналоговым преобразователем 19, выход которого является тре тим выходом блока 7 поиска и формиро вания режима виброобработки, информа ционным входом запоминающего блока 22, входом формирователя 25 начала записи и первым входом компаратора 24, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока 22, вход 1Считыванйе запоминающего устройства 22 соединен с выходом элемента ИЛИ 21, второй вход которого соединен с выходом элемента И 20, а первы вход элемента И является вторым управляющим входом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки, а вход запоминающего блока 22 соединен с выходом определителя 23 эЛ;тре мума, управляющий вход которого соединен с выходом фop шpoвaтeля 25 начала записи, информационный вход, определителя 23 экстремумов является информационным входом блока 7 поиска и формирования режима виброобработки Блок 9 определения эффекта диссипа1щи может состоять из аналого-цифрового преобразователя 26, первого 27 и второго 28 элемент.ов И триггера 29, формирователя 30 модуля разности (например, сумматор в режиме- вычитаг теля кодов), делитель 31, компаратор 32, элемент 33 коррекции (например, рчетчик). Вход аналого-цифрового преобразователя 26 является входом блока определения эффекта диссипации а выход аналого-цифрового преобразова теля 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 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 определе.ния 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 диссипации могут быть выполнены на базе интегральных микросхем или . другой универсальной серии элементов. Устройство работает следующим образом. Лри 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 импульсов 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 првтупает сигнал, переводящий его в режим сложений. Одновременно этот сигнал поступает на первый вхйд элеента И 35 переключателя 5,, на вто- ой вход которого поступает разреающий сигнал с первого выхода реерсивногО счетчика 18 блока 7 поиска и формирования режима виброоб-работки. Таким образом, при нгшатии кнопки 10 ключ 17 блока 7 открывается 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, ос пцествляемый устройством, заключается в поиске резонансных частот по параметру L как функции частоты и последующей работе на найденных резонансных частотах, причем

L

cJ

где Р - полная мощность, подводимая

К; вибровозбудителю| I -;ток ( двигателя вибровозбудителя в якорной цепи; R - сопротивление якорной цепи

двигателя; со - частота вращения двигателя.

Параметр L, используемый поиска резонансных частот и определения эффекта диссипации, формируется блоком 11 функциональной коррекции. Формирование параметра L осуществляется следукяцим образом. Преобразователь 1 вентильный, регулирутащр.1й напряжения питания, питает двигатель 2 через тахометрический мост 12, с которого значение электродвижущей силй Е, вырабатываемой электродвигателем согласно баланса напряжений

и I-R.+ Е,

где и -.подводимое напряжение от преобразователя 1 вентильного, поступает на пятый вход блока 11 функциональной коррекции.

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 вход блока 11 функциональной коррекции. На третий Е1ход блока 11 функциональной коррекции поступает сигнал, пропорциональный полной мощности Р, с выхода преобразователя 8 мощности, а на четвертый вход поступает сигнал, пропор.ц;иональ ный частоте вращения двигателя, с выхода тахогенератора 4.

Сигналы по электродвижущей силе Е и напряжению U в блоке функциональ-ной коррекции поступают на первый и второй входы блока 13 разности, с выходной сигнал которого, пропорциональный произведению R, поступает на второй вход умножителя 14, на первый вход которого поступает сигнал, пропорциональный току I, в результате

О чего на выходе умножителя 14 вьцрабатьшается сигнал, пропорциональный потерям мощности на активном сопротивлении якорной цеди .

Во втором блоке 15 разности из

5 сигнала, пропорционального мощности Р, который подается по первому входу, исключается сигнал, пропорциональный потерям на активном сопротивлении якорной цепи. Выходной сигнал второ0 го блока 15 разности, пропорциональный мощности, затрачиваемой на возбуждение механических колебаний для повышения чувствительности определег-. ния эффекта диссипации в рабочем диа5 пазоне резонансных частот, линеаризуется путем деления на сигнал, пропорциональный частоте вращения аз двигателя 2 делителем 16.

Таким образом, на(выходе делителя

0 16, т. е., на выходе блока 1 1 функциональной коррекции, выходной .сигнал . пропорционален параметру L, который используется определения pe3o-,i -: нансных частот и эффекта диссипации.

, Поиск и формирование, режима виброобраб.отки начинается с разгона двигателя 2. Код реверсивного счетчика 18 Преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 19 в ступенчато наQ растающее по линейному закону напряжение, которое поступает на второй управляющий вход вентильного преобразователя 1 и через тахометрический мост 12 питает электродвигатель 2,

5 который приводит во вращение йебалансный вибровозбудитель 3. Стабилизация частоты осуществляется обратной связью по частоте вращения двигателя с помощью тахогенератора 4.

Измерение мощности, потребляемой электродвигателем 2, осуществляется с помощью измерительного преобразователя 8 мощности. Выходной сигнал по мощности с измерительного преобра5 зователя 8 мощности поступает в блок 11 функциональной коррекции,.где преобразуется вместе с сигналами по

электродвижущей силе,, частоте, току и напряжению в параметр L, поступающий в определитель 23 экстремума бло ка 7, который анализирует по парамет ру L наличие экстремумов и при наличин их формиру.т короткий импульс. Этот импуЛьс является сигналом управ ления на запись кода соответствующего частоте вращения электродвигателя 2. Сигнал Запись появляется на выходе определителя 23 экстремума толь ко при наличии разрешающего сигнала на управляющем входе определителя 23 экстремума с формирователя 25 начала записи. Поэтому запись кодов резо нансных частот в запоминающий блок 22 начинается с определенной частоты вращения электродвигателя, задаваемо оператором в устройстве формирования цачала записи. Как только код с вы }сода реверсивного счетчика 18, посту паюпщй .на вход формирователя 25 нача ла записи, будет равен заданному (ус тановленному оператором), на его выходе появляется сигнал, разрешающий прохождение сигнала Запись с определителя 23 экстремума в запоминающий блок 22-. По команде Запись код реверсивногосчетчика 18, соответ- ствующий частоте резонансного пика, поступает в запоминающий блок 22. Таким образом, при подъеме частоты вращения электродвигателя 2 коды, соответствукидие резонансным частотам, фиксируются в запоминающем блоке 22. При достижении допустимой верхней граничной частоты на втором выходе реверсивного счетчика 18 .формируется сигнал, который перебрасьшает триггер 34 в положение при котором реверсивный счетчик 18 блока 7 переводится в режим вычитания. На выходе запоминанлцего блока22 устанавливается код частоты верхнего резонансного пика, который сравнивается в первом KOMnajiaTope 24 со значением кода, соответствующегозначению 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 возбуяодаемых виброкхотебаний соответствует частоте верхнего резонансного пика. Процесс виброобработки на резонансной частоте Продолжается до тех пор, пока наблюдаются изменения относительного значения мощности и соответственно параметра L вьше значения сигнала с устройства 33 коррекции, равного значению напряжения,.соответствунлдего 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 разрешанмций 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 следукщего аа ним резонансного пика. Относительное изменение параметра L формируется согласно выражению , ( L,) ь --f- где L, и текущее и последующее значение параметра, соответствующее коды которых формируются на выходе аналого-цифрового преобразователя 26 на текущем и последующем такте измерения мощности. В зависимости от состояния триггера 29 ксщ, соответствующий значению параметра L на данном такте измерег. ния, через первый 27 и второй,28 элементы И поступает на первый или второй вход формирователя 30 модуля разности кодов. Код, соответствукмций значению разности параметров L двух тактов измерения, поступает в делит тель 31, где делится на код значения параметра на текущем такте измерения.

Выходной сигнал (код) d делителя 31, пропорциональный относите л изменению параметра L, поступает по первому входу компаратора 32, где происходит проверка на наличие эффекта 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 наг 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 электродвига1теля 2, т.е. частоте вращения, код которой соответствует., например, единице .:младшего разряда. При этом сигнал с первого вькода счетчика 18 реверсивного поступает в переключатель 5 на второй вход триггера 34. Ключ 17 блока 7 закрывается, процесс виброобработки считается законченным.

Применение в устройстве блока , функциональной коррекции в сочетании с тахометрическим мостом позволяет исключить .рлияние помех, возникающих при определении энергочастотных характеристик реальных объектов из-з наличия тепловых потерь в электродвигателе вибровозбудителя и компенсировать влияние температуры двигателя на точность оценки энергии: вибрации. .По предварительным расчетам применение предлагаемого устройства для вибрационной обработки деталей рипа валов и корпусов редукторов иожет повысить производительность труда на 2-3%, при этом обеспечивается качественная регистрация энергочастотных характеристик детали в процерсе виброобработки.

Формула изобретения

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

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, отличающеес я тем, что, с целью повьшення производительности за счет повьшения 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 функпд1ональной коррекции соединены соответственно с первым и вторым выходами вентильного преобразователя и первым и вторым входами преобразователя мощности, выход которого соединен с третьим входом блока функциональной коррекции, четвертьй и пятьш 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 поПо1, отличающееся 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 1и входами блока функциональной коррекции, выход умножителя соединен с первым входом второго блока разности, второй вход ко111268629 2

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.

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.

Фиг. 1