本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域中的振動(dòng)時(shí)效裝置，特別是一種由電磁致動(dòng)器激發(fā)的彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置。

背景技術(shù)：

采用彎扭耦合共振產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力來消除轉(zhuǎn)軸類零件的殘余應(yīng)力，在實(shí)施過程中需要對(duì)轉(zhuǎn)軸施加扭振激勵(lì)，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率等于彎曲固有頻率和扭轉(zhuǎn)固有頻率之差時(shí)，施加的扭振激勵(lì)等于扭轉(zhuǎn)固有頻率，由彎扭耦合理論，偏心轉(zhuǎn)軸會(huì)同時(shí)激發(fā)彎曲共振，彎曲共振與扭轉(zhuǎn)共振相互加強(qiáng)，產(chǎn)生足夠的動(dòng)應(yīng)力。目前采用的扭振激勵(lì)方式主要有電磁激振器、氣動(dòng)激振器、液壓激振器，然而這些激振器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性不高，價(jià)格昂貴，維修成本高，實(shí)施困難，難以普及使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種由電磁致動(dòng)器激發(fā)的彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置，以解決產(chǎn)生橫扭耦合共振振動(dòng)時(shí)效受制扭振激勵(lì)源的問題，通過由電磁致動(dòng)器激發(fā)的扭振激勵(lì)來激發(fā)彎扭耦合共振來消除殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)時(shí)效的效果。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案如下：

一種由電磁致動(dòng)器激發(fā)的彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置，包括轉(zhuǎn)軸、第一軸承、第二軸承、第一軸承座、第二軸承座、電機(jī)、聯(lián)軸器、底盤、圓盤、偏心質(zhì)量塊以及扭振激勵(lì)器，所述扭振激勵(lì)器包括激振機(jī)架、激振力臂、正電極環(huán)、負(fù)電極環(huán)、第一電磁致動(dòng)器、第二電磁致動(dòng)器、正電刷、負(fù)電刷和電刷底座；

轉(zhuǎn)軸通過第一軸承和第一軸承座以及第二軸承和第二軸承座安裝在底盤上，圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上并與轉(zhuǎn)軸同軸，偏心質(zhì)量塊固定在圓盤上；

電機(jī)固定安裝在底盤上，電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)軸一端連接，轉(zhuǎn)軸另一端固定連接在激振機(jī)架底面的圓心處，

激振力臂的中心與激振機(jī)架底面的圓心固定連接，第一電磁致動(dòng)器和第二電磁致動(dòng)器分別固定在激振力臂的兩端，

正電極環(huán)和負(fù)電極環(huán)安裝在固定在激振機(jī)架的外筒壁上，正電極環(huán)和負(fù)電極環(huán)分別通過導(dǎo)線與第一電磁致動(dòng)器和第二電磁致動(dòng)器連接，

正電刷和負(fù)電刷都固定在電刷底座上，正電刷與正電極環(huán)接觸，負(fù)電刷與負(fù)電極環(huán)接觸，正電刷和負(fù)電刷連接至電源。

所述激振力臂以及分別安裝在激振力臂兩端的第一電磁致動(dòng)器和第二電磁致動(dòng)器以激振力臂的中心形成中心對(duì)稱，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生扭矩。

一種由電磁致動(dòng)器激發(fā)的彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效的實(shí)現(xiàn)方法，具體步驟為：

(1)將由電磁致動(dòng)器激發(fā)的扭振激振器與轉(zhuǎn)軸剛性連接，連接圓盤和偏心質(zhì)量塊，

(2)通過測(cè)試，得到轉(zhuǎn)軸的彎曲固有頻率、扭轉(zhuǎn)固有頻率和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，

(3)通過計(jì)算，確定由電磁致動(dòng)器激發(fā)的扭振激振器輸出扭振激勵(lì)的大小及頻率，

(4)啟動(dòng)電機(jī)，設(shè)定旋轉(zhuǎn)頻率等于彎曲固有頻率與扭轉(zhuǎn)固有頻率之差，將電磁致動(dòng)器激發(fā)的扭振激振器輸出扭振激勵(lì)設(shè)定為扭振固有頻率，由彎扭耦合共振理論，彎曲共振與扭轉(zhuǎn)共振相互加強(qiáng)，產(chǎn)生足夠的動(dòng)應(yīng)力來消除高剛度轉(zhuǎn)軸的殘余應(yīng)力。

本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明解決了彎扭耦合共振振動(dòng)時(shí)效不容易施加扭振激勵(lì)來產(chǎn)生彎扭耦合共振的問題，實(shí)施簡(jiǎn)單，可靠性高，結(jié)構(gòu)緊湊，強(qiáng)度高，可以適應(yīng)較大的激振范圍，而且激振力臂可調(diào)，電磁致動(dòng)器可調(diào)，電磁致動(dòng)器的激振力和激振頻率由外部變頻電源控制，可以根據(jù)試驗(yàn)零部件的實(shí)際情況加以調(diào)整，靈活性強(qiáng)，成本低，維修容易，提高了彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效的安全性和可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述由電磁致動(dòng)器激發(fā)的彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明所述由電磁致動(dòng)器激發(fā)的彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置的正視圖。

圖3是本發(fā)明所述由電磁致動(dòng)器激發(fā)的彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置的扭振激勵(lì)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖3中A位置的放大示意圖。

具體實(shí)施方式

一種由電磁致動(dòng)器激發(fā)的彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置，包括轉(zhuǎn)軸1、第一軸承9、第二軸承10、第一軸承座16、第二軸承座17、電機(jī)7、聯(lián)軸器11、底盤14、圓盤12、偏心質(zhì)量塊13以及扭振激勵(lì)器，所述扭振激勵(lì)器包括激振機(jī)架2、激振力臂3、正電極環(huán)6、負(fù)電極環(huán)15、第一電磁致動(dòng)器4、第二電磁致動(dòng)器5、正電刷19、負(fù)電刷和電刷底座20；

轉(zhuǎn)軸1通過第一軸承9和第一軸承座16以及第二軸承10和第二軸承座17安裝在底盤14上，圓盤12固定在轉(zhuǎn)軸1上并與轉(zhuǎn)軸1同軸，偏心質(zhì)量塊13固定在圓盤12上；

電機(jī)7固定安裝在底盤14上，電機(jī)7的輸出軸通過聯(lián)軸器11與轉(zhuǎn)軸一端連接，轉(zhuǎn)軸另一端固定連接在激振機(jī)架2底面的圓心處，

激振力臂3的中心與激振機(jī)架2底面的圓心固定連接，第一電磁致動(dòng)器4和第二電磁致動(dòng)器5分別固定在激振力臂3的兩端，

正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15安裝在固定在激振機(jī)架2的外筒壁上，正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15分別通過導(dǎo)線18與第一電磁致動(dòng)器4和第二電磁致動(dòng)器5連接，

正電刷19和負(fù)電刷都固定在電刷底座20上，正電刷19與正電極環(huán)6接觸，負(fù)電刷與負(fù)電極環(huán)15接觸，正電刷19和負(fù)電刷連接至電源。

進(jìn)一步的，所述激振力臂3以及分別安裝在激振力臂3兩端的第一電磁致動(dòng)器4和第二電磁致動(dòng)器5以激振力臂3的中心形成中心對(duì)稱，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)軸1產(chǎn)生扭矩。

進(jìn)一步的，所述激振力臂3除了中心與激振機(jī)架的連接處之外，其余的兩端部分處于懸空狀態(tài)。

圖中標(biāo)注8為電機(jī)座。所述激振機(jī)架為圓柱筒形，正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15同軸安裝在圓柱筒形激振機(jī)架的圓柱外壁面上，圓柱筒形激振機(jī)架的一端設(shè)有底面或者兩端都設(shè)有底面。

工作時(shí)，電機(jī)7帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸1帶動(dòng)扭振激勵(lì)器旋轉(zhuǎn)，第一電磁致動(dòng)器4、第二電磁致動(dòng)器5的電源線通過導(dǎo)線18穿過激振機(jī)架2上的孔與正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15相連，轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)時(shí)，正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15始終保持與正電刷19和負(fù)電刷接觸，從而給第一電磁致動(dòng)器4、第二電磁致動(dòng)器5提供電源和信號(hào)。第一電磁致動(dòng)器4、第二電磁致動(dòng)器5連接電源啟動(dòng)后產(chǎn)生振動(dòng)，使得激振力臂發(fā)生振動(dòng)，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)軸1產(chǎn)生扭矩。

由扭振激勵(lì)器輸出的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)施加到高剛度的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸1上，當(dāng)轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn)頻率等于彎曲固有頻率與扭轉(zhuǎn)固有頻率之差時(shí)，由彎扭耦合共振理論，一個(gè)頻率等于扭轉(zhuǎn)固有頻率的扭振激勵(lì)可以同時(shí)激發(fā)起彎曲共振，彎曲共振與扭轉(zhuǎn)共振相互加強(qiáng)，產(chǎn)生足夠的動(dòng)應(yīng)力來消除高剛度轉(zhuǎn)軸1的殘余應(yīng)力。

一種由電磁致動(dòng)器激發(fā)的彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效的實(shí)現(xiàn)方法，具體步驟為：

(1)將由電磁致動(dòng)器激發(fā)的扭振激振器與轉(zhuǎn)軸剛性連接，連接圓盤和偏心質(zhì)量塊，

(2)通過測(cè)試，得到轉(zhuǎn)軸的彎曲固有頻率、扭轉(zhuǎn)固有頻率和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，

(3)通過計(jì)算，確定由電磁致動(dòng)器激發(fā)的扭振激振器輸出扭振激勵(lì)的大小及頻率，

(4)啟動(dòng)電機(jī)，設(shè)定旋轉(zhuǎn)頻率等于彎曲固有頻率與扭轉(zhuǎn)固有頻率之差，將電磁致動(dòng)器激發(fā)的扭振激振器輸出扭振激勵(lì)設(shè)定為扭振固有頻率，由彎扭耦合共振理論，彎曲共振與扭轉(zhuǎn)共振相互加強(qiáng)，產(chǎn)生足夠的動(dòng)應(yīng)力來消除高剛度轉(zhuǎn)軸的殘余應(yīng)力。