振動時效試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告系（部）：機(jī)電工程系 2012年3月20日課題名稱焊接構(gòu)件振動時效試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名專業(yè)班級課題類型工程實(shí)踐指導(dǎo)教師職稱講師課題來源工程實(shí)際1.綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義振動消除應(yīng)力技術(shù)（又稱振動時效技術(shù)），在我國已應(yīng)用20個年頭，全國已有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、汽車制造、核工業(yè)等機(jī)械構(gòu)件都可以采用振動時效來消除應(yīng)力，代替原熱時效工藝。這種新技術(shù)在國外被稱做“VibratoryStressReliefMetf簡稱”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、處理時間上具有明顯效果，因此被許多國家大量使用。振動消除應(yīng)力實(shí)際上就是用周期的動應(yīng)力疊加，使局部產(chǎn)生塑性變形而釋放應(yīng)力。振動處理時，通過激振器對被處理金屬構(gòu)件施加一動應(yīng)力，如果動應(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)到或超過材料的屈服極限時，這些點(diǎn)將產(chǎn)生品格滑移，盡管宏觀上沒有達(dá)到屈服極限，也同樣會產(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，表明振動時效的一個突出特點(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。由于振動時效的上述作用，使該項(xiàng)技術(shù)得到廠礦企業(yè)和國家的重視和認(rèn)可，1991年制定了國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T5928.91（現(xiàn)實(shí)行JB/T10375-2002），并在1993年被國家科委批準(zhǔn)為“國家級科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃”項(xiàng)目，在全國普遍推廣。特別是振動消除應(yīng)力近幾年運(yùn)用到國防、航空、航天等高新技術(shù)中，其中高速鐵路，航天飛機(jī)發(fā)行架均采用了振動消除應(yīng)力技術(shù)。研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題振動時效是對具有殘余應(yīng)力的金屬構(gòu)件進(jìn)行振動處理，使構(gòu)件在共振頻率下振動。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)生動應(yīng)力，當(dāng)這個動應(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。所以振動時效從原理上來說，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)的動應(yīng)力大小有關(guān)，動應(yīng)力大則消除應(yīng)力的效果高，動應(yīng)力小，消除應(yīng)力的效果也低。振動時效既然可以降低應(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)檎駝舆^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，通過振動時效使應(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，增加使用周期通過大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐證明，振動時效可提高焊件的疲勞壽命50%以上，提高使用壽命0.5?1倍。由于振動時效的上述作用，使該項(xiàng)技術(shù)得到廠礦企業(yè)和國家的重視和認(rèn)可，1991年制定了國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T5926.91，并在1993年被國家科委批準(zhǔn)為“國家級科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃”項(xiàng)目，在全國普遍推廣。研究步驟、方法及措施振動時效工藝過程A.振動工藝裝備如圖所示：它是將一個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)的啟動及調(diào)速、信號的收集、處理、顯示及打印參數(shù)激振器：強(qiáng)迫工件振動并將電機(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)件上最大的動應(yīng)力來確定，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。、激振時間：振動的前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振動時間(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。、用振動時效過程中測出的動態(tài)參數(shù)曲線，根據(jù)曲線的變化、現(xiàn)場，及時判斷振動效果，是國內(nèi)外推薦認(rèn)可的方法。振動時效最重要的幾個參數(shù)是：“支撐點(diǎn)、振型、激振點(diǎn)、拾振點(diǎn)、加速度、固有頻率、時間?！逼渲姓駝蛹铀俣取⒐舱耦l率、共振時間是決定時效工藝效果的主要參數(shù)。振動時效的實(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撰寫設(shè)計(jì)說明書(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.宋天民陳祝年曾樂王國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：中國石化出版社，2005焊接工程師手冊現(xiàn)代焊接技術(shù)手冊鋼結(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