Визначення енергетично ефективного закону механічного впливу при вібростабілізаційній обробці металевих деталей
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.163697Ключові слова:
vibratory stress relief, resonant frequency, energy efficient law, amplitude spectrum, electrodynamic linear motorАнотація
Дослідження базується на методі вібростабілізаційної обробки, який використовується для зниження залишкових напружень в литих та зварних деталях та є альтернативою термодеформаційним методам, оскільки є невибагливим до маси, форми і габаритів деталі.
Зазвичай вібростабілізаційна обробка здійснюється за допомогою дебалансних електромеханічних систем, які є простими за конструкцією силової частини та системи керування. В таких системах обробка одночасно відбувається тільки на одній резонансній частоті. Оброблювана деталь, як правило, характеризується декількома резонансними частотами, що мають тенденцію до зміщення у низькочастотну область при здійсненні вібраційного впливу. Технологічний процес послідовної обробки на кожній змінюваній резонансній частоті є доволі тривалим у часі та не є ефективним з позиції витрат електричної енергії. З метою скорочення витрат часу та енергії, в роботі запропоновано використання найбільш прогресивних способів обробки відразу на декількох резонансних частотах. Виходячи з алгоритмів послідовної вібростабілізаційної обробки на декількох резонансних частотах деталі та їх зміни у бік низьких, запропоновано здійснення обробки полігармонічною збурюючою силою на обмеженій смузі частот. Цей вплив має таку ширину смуги частот, що містить усі можливі частоти деталі, на яких відбувається вібростабілізаційна обробка. Подібний вплив може бути реалізований за допомогою електродинамічного лінійного двигуна у якості виконавчого органу. Перевагою електродинамічного лінійного двигуна є пропорційність створюваного зусилля струму, що підводиться до рухомого провідника, і повторення його за формою.
Шляхом математичного моделювання для обраного прикладу встановлено, що звуження частотного діапазону в області низьких частот у 5 разів зменшує енергетичні витрати більш, ніж в 4000 разів у порівнянні з широкосмуговим законом механічної дії на деталь. Визначений теоретично енергетично ефективний закон може бути програмно реалізований у системах керування електродинамічними лінійними двигунами для здійснення вібростабілізаціної обробки
Посилання
- Withers, P. J. (2007). Residual stress and its role in failure. Reports on Progress in Physics, 70 (12), 2211–2264. doi: https://doi.org/10.1088/0034-4885/70/12/r04
- Schajer, G. S. (2010). Relaxation Methods for Measuring Residual Stresses: Techniques and Opportunities. Experimental Mechanics, 50 (8), 1117–1127. doi: https://doi.org/10.1007/s11340-010-9386-7
- Radchenko, V. P., Bochkova, T. I., Tsvetkov, V. V. (2015). Residual stresses relaxation in surface-hardened half-space under creep conditions. Vestn. Samar. Gos. Tekhn. Univ., Ser. Fiz.-Mat. Nauki [J. Samara State Tech. Univ., Ser. Phys. Math. Sci.], 19 (3), 504–522. doi: https://doi.org/10.14498/vsgtu1428
- Walker, C. (2011). A theoretical review of the operation of vibratory stress relief with particular reference to the stabilization of large-scale fabrications. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications, 225 (3), 195–204. doi: https://doi.org/10.1177/0954420711402877
- Wang, J.-S., Hsieh, C.-C., Lai, H.-H., Kuo, C.-W., Wu, P. T.-Y., Wu, W. (2015). The relationships between residual stress relaxation and texture development in AZ31 Mg alloys via the vibratory stress relief technique. Materials Characterization, 99, 248–253. doi: https://doi.org/10.1016/j.matchar.2014.09.019
- Wang, Y., Kramer, M. S. (2018). Pat. No. US9863030B2. Stress relief of mechanically roughened cylinder bores for reduced cracking tendency. Available at: https://patents.justia.com/patent/9863030
- Zhao, X., Zhang, N., Wang, A. (2018). Modeling and Simulation Technology of High Frequency Vibratory Stress Relief Treatment for Complex Thin -Walled Workpiece. MATEC Web of Conferences, 206, 04001. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201820604001
- Vukojevic, N., Hadžikadunić, F. (2012). Experiences of application of vibratory residual stress relieving methodology on large welded constructions. Conference: COMETa 2012 – 1st International Scientific Conference on Mechanical Engineering Technologies and Applications, At BiH, 229–234.
- Hsieh, C.-C., Wang, P.-S., Wang, J.-S., Wu, W. (2014). Evolution of Microstructure and Residual Stress under Various Vibration Modes in 304 Stainless Steel Welds. The Scientific World Journal, 2014, 1–9. doi: https://doi.org/10.1155/2014/895790
- Simakov, G. M., Topovskiy, V. V. (2016). Dynamic modes of electromechanical unbalance vibration exciter with induction motor under vector control. 2016 13th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE). doi: https://doi.org/10.1109/apeie.2016.7807065
- Lashchenko, G. I. (2016). Technological capabilities of vibration treatment of welded structures (Review). Automatic Welding, 7, 28–34. doi: https://doi.org/10.15407/as2016.07.05
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Oleksii Sheremet, Mykola Ivchenkov, Olena Ivchenkova, Kateryna Sheremet
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
