Способ вибростабилизации металлоконструкций Советский патент 1992 года по МПК C21D10/00 

(Л

С

Изобретение касается виброакустических технологий, Сущность изобретения за- ключ&ется в том, что осуществляют виброобработку свободной конструкции в режиме вынужденных колебаний, моделирующих эксплуатационные моды нагруженных конструкций, и выполняют ее в следующей последовательности. Проводят статическую обработку и составляют вероятностный акустический паспорт нагруженной конструкции, осуществляют в свободной конструкции вынужденные колебания на дискретных частотах мод нагруженной конструкции, на каждой частоте спектра в течение 15-30 мин при последовательном использовании каждого ряда вибраторов в качестве задающего и синхронизации остальных путем изменения фазы возбуждения для получения максимальной амплитуды вынужденных колебаний. 1 ил

Изобретение относится к виброакустическим технологиям.

Загруженные реальные базовые оболо- чечные конструкции (с установленными рабочими механизмами) в начальный период эксплуатации сохраняют технологические наследственные признаки, которые могут быть описаны, в частности, величиной, знаком, распределением остаточных напряжений. В процессе эксплуатации под влиянием вынужденных колебаний, инициируемых рабочими механизмами, происходит перераспределение и релаксация остаточных напряжений и, как следствие этих изменений, смещение акустических характеристик конструкции. Так формируются предпосылки возникновения нерегламентированных (вредных) резонансов на дискретных, неучтенных на стадии проектирования частотах конструкции, которые снижают эксплуатационную надежность изделия в целом.

Известен резонансный метод виброобработки конструкций с целью стабилизации ее геометрических размеров, заключающийся в том, что обработку конструкции проводят на одном из резонансных пиков для перераспределения остаточных сварочных напряжений в последовательности: сканирование частотного диапазона, запись частотной характеристики, виброобработка на выбранных частотах резонансных пиков, контроль изменения частоты резонансных

vj со ел

I.N

о о

пиков, релаксация, определение периода стабилизации частоты резонансных пиков.

Недостаток этого способа заключается в том, что при больших габаритах изделия необходимо переустанавливать вибратор по длине и повторять виброобработку, так как эффективное перераспределение напряжений наблюдается на расстоянии не более 2 м от источника колебаний. Кроме того, способ основан на создании одномо- довых колебаний на собственных частотах незакрепленной конструкции и не обеспечивает надежность акустической стабилизации на всех возможных модах колебаний сложных конструкций.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности металлоконструкций, нагруженных рабочими механизмами, на основе упреждающей стабилизации напряженно-деформированного состояния на стадии изготовления конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что виброобработку свободных, ненагруженных конструкций на стадии их изготовления осуществляют в режиме вынужденных колебаний на резонансной частоте нагруженной конструкции и выполняют ее в следующем порядке: проводят статистическую обработку и составляют вероятностный акустический паспорт нагруженной конструкции, воздействуют на свободную конструкцию вынуж- денными колебаниями на дискретных частотах эксплуатационных мод нагруженной конструкции посредством многоточечного синхронного возбуждения на каждой частоте спектра нагруженной конструкции в течение 15-30 мин при последовательном использовании каждого из вибраторов в качестве задающего и синхронизации всех остальных по задаваемой им моде колебаний путем изменения фазы возбуждения до пол- учения максимума амплитуды вынужденных колебаний в металлоконструкции.

Таким образом, в предлагаемом решении используется многоточечное синхронное вибровозбуждение конструкции на стадии изготовления на эксплуатационных модах колебаний нагруженной конструкции в режиме вынужденных колебаний до ее акустической стабилизации для повышения эксплуатационной надежности на этой ос- нове.

На чертеже приведено устройство для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит управляемый выпрямитель 1, фильтр 2, инверторы 3-6 с регулируемой частотой и фазой, синхронные двигатели 7-10 с узлами 11 и 12 деба- лансов, обеспечивающими возможность регулирования амплитуды и фазы колебаний по ходу процесса обработки, переключатель 13 каналов, измерительный комплекс 14, систему 15 управления выпрямителем, обеспечивающую закон частотного регулирования, блоки 16-19 управления инверторами - согласующие устройства, обеспечивающие регулирование фазы напряжения, управляющая вычислительная машина 20, датчики 21 и 22 с предусилите- лями, измеряющие амплитуду, частоту и фазы колебаний.

Устройство работает следующим образом.

От инверторов 3 и 4 осуществляется запуск синхронных двигателей 7-11-8 вибратора на дискретной частоте спектра эксплуатационной моды колебаний конструкции. При этом соблюдение закона частотного регулирования на инверторе обеспечивают пропорциональным изменением выходного напряжения на управляемом выпрямителе 1. Затем через переключатель 13 по соответствующему информационному каналу с датчиками 21 и 22 производят измерение амплитуды, частоты и фазы колебаний конструкции и синхронизируют вибратор 9-12-10 по моде колебаний первого вибратора 7-11-8. Устанавливается амплитуда и фаза колебаний задающего вибратора по акустическому паспорту с управляющей ЭВМ 20. Согласно сигналам, поступающим с датчиков 21 и 22, и командам от ЭВМ 20 на согласующие устройства 16-19 обеспечивается регулировка фазы напряжения питания каждого двигателя и, следовательно, изменение пространст- венного положения роторов и закрепленных на их валах дебалансов соответственно установленным значениям амплитуды и фазы колебаний конструкции, Описанные операции выполняются последовательно с каждым вибратором на всех частотах спектра.

Использование изобретения позволит повысить надежность стабилизации напряженно-деформированного состояния базовых корпусных конструкций, их акустических и эксплуатационных характеристик.

Формула изобретения Способ вибростабилизации металлоконструкций преимущественно вибраторами, включающий определение частотной характеристики и виброобработку металлоконструкции на заданных частотах, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности нагруженной металлоконструкции, определяют резо- нансные частоты нагруженной

металлоконструкции и воздействуют на ненагруженную металлоконструкцию вынужденными колебаниями определенных выше частот в течение 15-30 мин при последовательном использовании каждого ряда виб360 В 50 Га.

раторов в качестве задающего и синхронизации остальных путем изменения фазы возбуждения до получения максимума амплитуды вынужденных колебаний в металлоконструкции.