在共振狀態(tài)下,可用最小的振動(dòng)能量,使工件產(chǎn)生最大的振幅,得到最大的動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)能量,從而使工件中的殘余應(yīng)力消除的更徹底,工件獲得的尺寸穩(wěn)定性效果更好。
振動(dòng)時(shí)效中的共振狀態(tài),是在外部激振器激振力的持續(xù)作用下,零件處于“受迫振動(dòng)”時(shí)的一個(gè)特殊狀態(tài)。它的條件是激振頻率接近工件的固有頻率,這時(shí)振動(dòng)特性中的振幅——頻率曲線出現(xiàn)了一個(gè)峰值,振幅的徒然增大對振動(dòng)時(shí)效產(chǎn)生附加動(dòng)應(yīng)力有利。
工件在振動(dòng)時(shí)效時(shí)是一個(gè)振動(dòng)體,它與其支撐用的彈性橡膠墊和激振器組成為一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng),當(dāng)該系統(tǒng)進(jìn)行自由振動(dòng)時(shí),根據(jù)振動(dòng)學(xué)原理,它的共振頻率僅與系統(tǒng)本身的質(zhì)量、剛度和阻尼有關(guān)。這個(gè)頻率是由系統(tǒng)固有性質(zhì)所決定的,稱為固有頻率。
振動(dòng)頻率中一個(gè)工件和它的支撐體組成振動(dòng)學(xué)中一個(gè)質(zhì)量和一個(gè)彈簧的振動(dòng)系統(tǒng),它的固有頻率可用下列通式表示:
圖4-1示出了某均質(zhì)等截面粱彎曲振動(dòng)時(shí)的頻率及相應(yīng)的振型。
由振動(dòng)頻率的方程解及上圖可知,具有幾個(gè)自由度的振動(dòng)系統(tǒng),有幾個(gè)固有頻率,按低至高頻順序分別稱為:第一固有頻率(基本固有頻率);第二固有頻率……..。對于每一個(gè)固有頻率都有一個(gè)確定的位移形態(tài),稱為振型,就是說,對應(yīng)每一個(gè)固有頻率都有對應(yīng)的一個(gè)振型。
工件的固有共振頻率可用振動(dòng)時(shí)效設(shè)備本身來測定,以HK93系列振動(dòng)時(shí)效為例,只要按一下控制器面板上的“掃描”按鈕,整套裝置就會(huì)在其掃頻范圍內(nèi)尋找出被時(shí)效工件的固有振動(dòng)頻率,并將固有頻率值、固有頻率下所對應(yīng)的工件的最大振動(dòng)加速度值及工件在固有頻率周圍的振動(dòng)趨勢圖打印出來,使操作者一目了然。
振動(dòng)時(shí)效工藝中振動(dòng)頻率一般選擇在共振峰前沿,即工件的亞共振區(qū),一般確定在共振峰高度的1/3~2/3所對應(yīng)的頻率范圍內(nèi),如果所示,該工件的固有共振頻率為4500r/min,共振時(shí)產(chǎn)生的最大振動(dòng)加速度(峰值)為60.0m/s²,則對工件的振動(dòng)時(shí)效頻率就確定為工件的振動(dòng)加速度值在20.0~40.0m/s²區(qū)域內(nèi)所對應(yīng)的頻率。具體的確定方式有兩種:
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手動(dòng)調(diào)節(jié)。 首先將激振器頻率調(diào)節(jié)到工件固有頻率以下100r/min處,即4400r/min,觀察控制器上加速度的值,然后再用手動(dòng)慢慢升速,使加速度值升高在20.0~40.0m/s²范圍內(nèi),具體掌握在多大的頻率下,還要看工件的振動(dòng)情況,若工件在共振狀態(tài)時(shí)振動(dòng)很激烈,則可選在在1/3~1/2范圍內(nèi),若工件振動(dòng)不是很激烈,則選擇在1/2~2/3范圍內(nèi)。
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自動(dòng)調(diào)節(jié)。 HK2000系列振動(dòng)時(shí)效全自動(dòng)控制器會(huì)自動(dòng)地控制整套設(shè)備對工件進(jìn)行頻率、振動(dòng)情況的測定,并給出數(shù)據(jù)及曲線圖,并根據(jù)專家系統(tǒng)自動(dòng)地確定對工件的振動(dòng)頻率,這一切無需人工干預(yù),而只需按一下自動(dòng)按鈕就可完成。