振動(dòng)時(shí)效試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告系（部）：機(jī)電工程系 2012年3月20日課題名稱(chēng)焊接構(gòu)件振動(dòng)時(shí)效試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)課題類(lèi)型工程實(shí)踐指導(dǎo)教師職稱(chēng)講師課題來(lái)源工程實(shí)際1.綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義振動(dòng)消除應(yīng)力技術(shù)（又稱(chēng)振動(dòng)時(shí)效技術(shù)），在我國(guó)已應(yīng)用20個(gè)年頭，全國(guó)已有1500多家企業(yè)在應(yīng)用，應(yīng)用的范圍相當(dāng)廣泛，有機(jī)床、重型機(jī)械、冶金設(shè)備、造船、航天、鐵路、化工機(jī)械、汽車(chē)制造、核工業(yè)等機(jī)械構(gòu)件都可以采用振動(dòng)時(shí)效來(lái)消除應(yīng)力，代替原熱時(shí)效工藝。這種新技術(shù)在國(guó)外被稱(chēng)做“VibratoryStressReliefMetf簡(jiǎn)稱(chēng)”VSR）。由于這種方法可以降低或均化金屬構(gòu)件內(nèi)的殘余應(yīng)力，因此可以提高構(gòu)件的使用強(qiáng)度，減少變形，可以防止或減少由于熱處理和焊接產(chǎn)生的微觀裂紋。特別是在節(jié)省能源、處理時(shí)間上具有明顯效果，因此被許多國(guó)家大量使用。振動(dòng)消除應(yīng)力實(shí)際上就是用周期的動(dòng)應(yīng)力疊加，使局部產(chǎn)生塑性變形而釋放應(yīng)力。振動(dòng)處理時(shí)，通過(guò)激振器對(duì)被處理金屬構(gòu)件施加一動(dòng)應(yīng)力，如果動(dòng)應(yīng)力幅與被處理的金屬構(gòu)件上某些點(diǎn)所存在的殘余應(yīng)力之和達(dá)到或超過(guò)材料的屈服極限時(shí)，這些點(diǎn)將產(chǎn)生品格滑移，盡管宏觀上沒(méi)有達(dá)到屈服極限，也同樣會(huì)產(chǎn)生微觀的塑性變形，而且這種塑性變形往往是首先發(fā)生在殘余應(yīng)力最大的點(diǎn)上，使這些點(diǎn)受約束的變形得以釋放從而降低了殘余應(yīng)力。根據(jù)上述機(jī)理和大量實(shí)踐，表明振動(dòng)時(shí)效的一個(gè)突出特點(diǎn)是：高應(yīng)力降低的比例大，特別是應(yīng)力集中處，殘余應(yīng)力降低快。由于振動(dòng)時(shí)效的上述作用，使該項(xiàng)技術(shù)得到廠礦企業(yè)和國(guó)家的重視和認(rèn)可，1991年制定了國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T5928.91（現(xiàn)實(shí)行JB/T10375-2002），并在1993年被國(guó)家科委批準(zhǔn)為“國(guó)家級(jí)科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃”項(xiàng)目，在全國(guó)普遍推廣。特別是振動(dòng)消除應(yīng)力近幾年運(yùn)用到國(guó)防、航空、航天等高新技術(shù)中，其中高速鐵路，航天飛機(jī)發(fā)行架均采用了振動(dòng)消除應(yīng)力技術(shù)。研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題振動(dòng)時(shí)效是對(duì)具有殘余應(yīng)力的金屬構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)處理，使構(gòu)件在共振頻率下振動(dòng)。由于在共振狀態(tài)下構(gòu)件按一定的振型產(chǎn)生彈性變形而產(chǎn)生動(dòng)應(yīng)力，當(dāng)這個(gè)動(dòng)應(yīng)力與構(gòu)件上各點(diǎn)的殘余應(yīng)力相疊加后，大于材料的屈服極限，則在該點(diǎn)出現(xiàn)局部的塑性變形，因而應(yīng)力得到釋放。所以振動(dòng)時(shí)效從原理上來(lái)說(shuō)，就是降低構(gòu)件內(nèi)的殘余應(yīng)力。應(yīng)力降低的水平與構(gòu)件內(nèi)的動(dòng)應(yīng)力大小有關(guān)，動(dòng)應(yīng)力大則消除應(yīng)力的效果高，動(dòng)應(yīng)力小，消除應(yīng)力的效果也低。振動(dòng)時(shí)效既然可以降低應(yīng)力，則必然可以消除或降低殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的影響。其作用有如下幾方面：降低和均化應(yīng)力，消除應(yīng)力集中，防止裂紋因?yàn)檎駝?dòng)過(guò)程中殘余應(yīng)力大的點(diǎn)首先進(jìn)入屈服，所以高應(yīng)力點(diǎn)下降的比例大，使應(yīng)力均化程度高，從而降低應(yīng)力集中而防止裂紋。減少或防止構(gòu)件變形構(gòu)件的變形是由于殘余應(yīng)力特點(diǎn)造成的，因?yàn)闅堄鄳?yīng)力的分布和量值具有很大的隨機(jī)性，分布不均且量值差別太大，所以容易產(chǎn)生變化，即可變性。殘余應(yīng)力的變化，必然使構(gòu)件產(chǎn)生變形，因此在使用前或安裝前，通過(guò)振動(dòng)時(shí)效使應(yīng)力降低和均化，必然防止或減少變形。提高焊接構(gòu)件的疲勞壽命，增加使用周期通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐證明，振動(dòng)時(shí)效可提高焊件的疲勞壽命50%以上，提高使用壽命0.5?1倍。由于振動(dòng)時(shí)效的上述作用，使該項(xiàng)技術(shù)得到廠礦企業(yè)和國(guó)家的重視和認(rèn)可，1991年制定了國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T5926.91，并在1993年被國(guó)家科委批準(zhǔn)為“國(guó)家級(jí)科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃”項(xiàng)目，在全國(guó)普遍推廣。研究步驟、方法及措施振動(dòng)時(shí)效工藝過(guò)程A.振動(dòng)工藝裝備如圖所示：它是將一個(gè)具有偏心重塊的電機(jī)系統(tǒng)(激振器)用卡具安放在工件上并將工件用膠墊等彈性物體支承。通過(guò)主機(jī)控制電機(jī)并調(diào)速，使工件處于共振狀態(tài)。一般工件經(jīng)30分鐘的振動(dòng)處理即可達(dá)到調(diào)整均化殘余應(yīng)力的目的。打印機(jī)°:□——主機(jī)主機(jī)：控制電機(jī)的啟動(dòng)及調(diào)速、信號(hào)的收集、處理、顯示及打印參數(shù)激振器：強(qiáng)迫工件振動(dòng)并將電機(jī)轉(zhuǎn)速及激振頻率反饋回主機(jī)拾振器：把振動(dòng)響應(yīng)如加速度幅值等反饋回主機(jī)卡具：將激振器牢牢固定在工件正確位置上膠墊：隔振、降噪，防跑件B.工藝選擇、激振頻率：選擇共振區(qū)別明顯處，一般鑄件可以采用中頻大激振力，焊接件可分頻激振。、激振力：由構(gòu)件上最大的動(dòng)應(yīng)力來(lái)確定，即應(yīng)保證。d+。r》9］?！阣與構(gòu)件的材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般鑄件為干2kgf/mm2,軟鋼件為干7kgf/mm2。、激振時(shí)間：振動(dòng)的前10分鐘殘余應(yīng)力變化最快，20分鐘后趨于穩(wěn)定，一般認(rèn)為處理20-50分鐘即可。工件重量(T)<11-33-66-1010-50>50振動(dòng)時(shí)間(min)101215202530-50、激振點(diǎn)和支撐點(diǎn)：支撐點(diǎn)應(yīng)該在工件振動(dòng)節(jié)點(diǎn)上，激振點(diǎn)一般在兩點(diǎn)支撐點(diǎn)間剛性較大的位置上。、用振動(dòng)時(shí)效過(guò)程中測(cè)出的動(dòng)態(tài)參數(shù)曲線(xiàn)，根據(jù)曲線(xiàn)的變化、現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)判斷振動(dòng)效果，是國(guó)內(nèi)外推薦認(rèn)可的方法。振動(dòng)時(shí)效最重要的幾個(gè)參數(shù)是：“支撐點(diǎn)、振型、激振點(diǎn)、拾振點(diǎn)、加速度、固有頻率、時(shí)間?！逼渲姓駝?dòng)加速度、共振頻率、共振時(shí)間是決定時(shí)效工藝效果的主要參數(shù)。振動(dòng)時(shí)效的實(shí)質(zhì)，是在工件的低頻亞共振點(diǎn)，穩(wěn)定地亞共振振動(dòng)15-30分鐘左右，使共振峰出現(xiàn)變化，內(nèi)部發(fā)生微觀的彈性塑性力學(xué)變化，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)效目的。4.研究工作進(jìn)度(1)、2012.3.5?2012.4.5方案設(shè)計(jì)、2012.4.6?2012.5.25圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、2012.5.26?2012.6.5撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(4)、09.6.5?09.6.15答辯5.主要參考文獻(xiàn)【1】【2】【3】【4】【5】【6】【7】【8】【9】【10】【11】【12】【13】田錫唐.宋天民陳祝年曾樂(lè)王國(guó)凡焦馥杰霍立興張建勛鄧洪軍張漢謙熊臘森霍立興游敏焊接結(jié)構(gòu)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生與消除 北京：中國(guó)石化出版社，2005焊接工程師手冊(cè)現(xiàn)代焊接技術(shù)手冊(cè)鋼結(jié)構(gòu)焊接制造焊接結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)焊接結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度現(xiàn)代焊接生產(chǎn)與管理北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1989北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20