一种回转体残余应力与变形消减装置 |
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| 申请号 | CN202210949633.1 | 申请日 | 2022-08-09 | 公开(公告)号 | CN115323161A | 公开(公告)日 | 2022-11-11 |
| 申请人 | 北京理工大学; 康硕(山西)低应力制造系统技术研究院有限公司; | 发明人 | 徐春广; 李文凯; 张文君; 樊一扬; 李成坤; | ||||
| 摘要 | 一种回转体残余应 力 与 变形 消减装置，包括：安装平台，用于安放回转体，安装平台的 台面 上阵列布设有多个第一安装部；安装架，安装架设置有多个，安装架上设置有第二安装部，第二安装部与第一安装部可拆卸连接，使多个安装架围绕回转体的外周面安装；高能超 声换能器 ，高能超声换能器设置在安装架上，高能超声换能器的发射端朝向回转体的径向设置。由上，可以根据回转体的形状调节安装架的 位置 ，从而适配多种形状的回转体的 应力 消除需求，从而提高了处理效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种回转体残余应力与变形消减装置，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种回转体残余应力与变形消减装置技术领域背景技术[0002] 回转体在去材加工过程中会破坏现有的应力平衡状态，在其表面和内部产生不同程度的残余应力，并且在加工过程中随着残余应力的释放会产生不同程度的变形情况，从而影响其正常使用。对装备的质量、安全性和可靠性都产生了极其重要的影响，不同的残余应力分布状态随着结构形式、环境温度和外界载荷的变化会重新动态分布，将会引起的变形和开裂。 [0003] 常见的残余应力的消减方法有自然时效方法、热处理方法、振动时效方法等，其中，自然时效方法虽然简单但是耗时太长，效率低下；热处理方法如果使用不当，不仅不会达到消减应力的作用，反而会增大残余应力和变形情况；振动时效法是通过采用激振器使得产生共振后来消除构建内的残余应力，但是在操作时需要在回转体外周面上布设多个激振器。但是由于回转体具有多种形状，现有的激振器支撑固定装置只能适用于一种形状的回转体，由此，在对不同形状的回转体进行处理时，需要不断更换对应型号的支撑及固定装置，严重影响了处理效率。为此，亟需一种回转体残余应力与变形消减装置，可以适配多种回转体，从而提高处理效率。 发明内容[0005] 为达到上述目的，本申请提供一种回转体残余应力与变形消减装置，包括：安装平台，用于安放所述回转体，所述安装平台的台面上阵列布设有多个第一安装部；安装架，所述安装架设置有多个，所述安装架上设置有第二安装部，所述第二安装部与所述第一安装部可拆卸连接，使多个所述安装架围绕所述回转体的外周面安装；高能超声换能器，所述高能超声换能器设置在所述安装架上，所述高能超声换能器的发射端朝向所述回转体的径向设置。 [0006] 由上，将回转体安放在安装平台上后，由于安装平台的台面上阵列布设有多个第一安装部，因此，可以根据回转体的形状选择合适位置的第一安装部，使安装架的第二安装部与第一安装部可拆卸连接，从而使多个安装架可以围绕回转体设置，使安装架上的高能超声换能器朝向回转体的发射端可以向回转体内发射超声波，以对回转体中的残余应力进行消减。由此，可以根据回转体的形状调节安装架的位置，从而适配多种形状的回转体的应力消除需求，从而提高了处理效率。 [0007] 在一些实施例中，所述安装架包括：滑台，所述第二安装部设置在滑台底部；滑架，所述高能超声换能器设置在所述滑架上，所述滑架设置在所述滑台的上部，在所述滑台上沿所述发射端的朝向滑动。 [0008] 由上，滑架在滑台上沿发射端的朝向移动，从而可以在回转体的径向尺寸发生变化时，通过驱动滑架在滑台上滑动，从而可以方便地对高能超声换能器的位置进行调节。由此，可以提高高能超声换能器位置调节的便捷性，减少更换不同型号回转体后的调节时间，提高了处理效率。 [0010] 由上，可以通过调节杆调节可以通过调节杆对滑架处于滑台上的位置，从而方便对高能超声换能器的位置进行调节。 [0011] 在一些实施例中，还包括：滑动件，所述滑动件与所述滑架沿所述回转体的轴向滑动连接；连接件，所述连接件设置在所述滑动件上，所述高能超声换能器设置在所述连接件上。 [0012] 由上，可以使高能超声换能器在滑架上沿会转件的轴向滑动，从而可以根据会转件的轴向长度调节高能超声换能器的数量及位置，从而提高了处理效率。 [0013] 在一些实施例中，还包括：弹簧，所述弹簧驱动所述连接件沿所述发射端的朝向移动。 [0014] 由上，通过弹簧驱动连接件上的高能超声换能器朝向回转体移动，从而使发射端可以紧密贴附在回转体的外周面上，从而提高了高能超声换能器发出的超声波传入回转体中的效率，进而提高了回转体中应力消减的效果。 [0015] 在一些实施例中，所述弹簧设置在所述滑动件与所述连接件之间，所述弹簧的两端分别与所述滑动件与所述连接件固定连接。 [0016] 由上，提供了弹簧的一种具体连接结构，可以通过弹簧提供的拉力驱动连接件及高能超声换能器朝向回转体移动。 [0017] 在一些实施例中，所述连接件上还设置有连接孔；所述滑动件上设置有连接栓，所述连接栓穿过所述连接孔后与所述滑动件背向所述回转体一侧表面固定连接；所述弹簧套设在所述连接栓上，所述弹簧的一端与所述连接栓的端部相抵接，另一端与所述连接件相抵接。 [0018] 由上，提供了弹簧的另一种具体连接结构，可以通过弹簧提供的推力驱动连接件及高能超声换能器朝向回转体移动。 [0020] 由上，通过设置风扇，可以对高能超声换能器进行降温，从而可以减少高温对高能超声换能器的影响，进而可以提高处理效率。 [0021] 在一些实施例中，所述安装架上的所述高能超声换能器与所述风扇为对应设置的多个。 [0022] 由上，可以提高风扇对高能超声换能器的降温效果，进而可以提高处理效率。 [0023] 在一些实施例中，还包括：楔块，所述楔块的一端与所述发射端相贴合，另一端与所述回转体的外表面相适配。 [0024] 由上，可以通过在发射端与回转体之间设置楔块，从而提高发射端发出的超声波传入回转体中的效率，进而可以提高对回转体中应力的消减效果。 [0026] 以下参照附图来进一步说明本发明的各个特征和各个特征之间的联系。附图均为示例性的，一些特征并不以实际比例示出，并且一些附图中可能省略了本申请所涉及领域的惯常的且对于本申请非必要的特征，或是额外示出了对于本申请非必要的特征，附图所示的各个特征的组合并不用以限制本申请。另外，在本说明书全文中，相同的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下： [0027] 图1为本申请实施例中回转体残余应力与变形消减装置的立体结构示意图； [0028] 图2为图1中一组安装架及高能超声换能器的立体结构示意图； [0029] 图3为图2中高能超声换能器的一种连接结构的结构示意图； [0030] 图4为图2中高能超声换能器的另一种连接结构的结构示意图； [0031] 图5为本申请实施例中的回转体残余应力与变形消减装置对多种回转体进行处理的结构示意图。 [0032] 附图标记说明 [0033] 10变形消减装置；20回转体；100安装平台；110台面；111第一安装部；200安装架；210滑台；220滑架；221第一安装板；222第二安装板；230调节杆；240滑动件；250连接件；251连接孔；252连接栓；260弹簧；300高能超声换能器；310发射端；400风扇；500楔块。 具体实施方式[0034] 说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块A、模块B、模块C等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。 [0035] 说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体或部件及其组群。因此，表述“包括装置A和B的设备”不应局限为仅由部件A和B组成的设备。 [0036] 本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。 [0037] 下面，结合附图，对本申请实施例中的回转体残余应力与变形消减装置10的具体结构进行详细的描述。 [0038] 图1为本申请实施例中回转体残余应力与变形消减装置10的立体结构示意图，以圆柱形回转体20为例，示出了回转体残余应力与变形消减装置10一种具体的实施方式。 [0039] 如图1所示，本申请实施例中的回转体残余应力与变形消减装置10，包括：安装平台100、安装架200以及高能超声换能器300。其中，安装平台100上设置有方形、圆形或其他合适形状的台面110，台面110呈平面状，以便于安放回转体20。安装平台100的台面110上阵列布设有多个第一安装部111，以便安装安装架200。第一安装部111具体可以是焊接孔隙、T型槽或者其他可拆卸连接结构。安装架200上设置有第二安装部(未图示)，第二安装部为与第一安装部111相适配的可拆卸连接结构，例如可以是T型滑块、插头结构等可拆卸连接结构。回转体20安放在安装平台100以后，根据回转体20的形状及位置，可以选择合适位置的第一安装部111，通过第一安装部111与第二安装部的可拆卸连接，将安装架200安装在安装平台100上。根据回转体20消减残余应力的需要，安装架200可以设置有多个，多个安装架200围绕回转体20的外周面安装。高能超声换能器300设置在安装架200上，高能超声换能器 300的发射端310朝向回转体20的径向设置。 [0040] 由上，将回转体20安放在安装平台100上后，由于安装平台100的台面110上阵列布设有多个第一安装部111，因此，可以根据回转体20的形状选择合适位置的第一安装部111，使安装架200的第二安装部与第一安装部111可拆卸连接，从而使多个安装架200可以围绕回转体20设置，使安装架200上的高能超声换能器300朝向回转体20的发射端310可以向回转体20内发射超声波，以对回转体20中的残余应力进行消减。由此，可以根据回转体20的形状调节安装架200的位置，从而适配多种形状的回转体20的应力消除需求，从而提高了处理效率。 [0041] 图2为图1中一组安装架200及高能超声换能器300的立体结构示意图。如图1、图2所示，安装架200包括：滑台210与滑架220。其中，第二安装部设置在滑台210底部，滑架220设置在滑台210的上部，在滑台210上沿发射端310的朝向(即发射端310所指向的方向)滑动。高能超声换能器300设置在滑架220上，从而使高能超声换能器300沿发射端310的朝向滑动。由此，滑架220在滑台210上沿发射端310的朝向移动，从而可以在回转体20的径向尺寸发生变化时，通过驱动滑架220在滑台210上滑动，从而可以方便地对高能超声换能器300的位置进行调节。由此，可以提高高能超声换能器300位置调节的便捷性，减少更换不同型号回转体20后的调节时间，提高了处理效率。 [0042] 如图2所示，滑台210上还设置有调节杆230，调节杆230与滑架220螺纹连接，形成丝杠结构。由此，可以通过调节杆230调节可以通过调节杆230对滑架220处于滑台210上的位置，从而方便对高能超声换能器300的位置进行调节。 [0043] 或者，可以将调节杆230设置为与滑台210螺纹连接，将调节杆230的端部设置为与滑架220铰接，使调节杆230可以在滑架220上转动。由此可以转动调节杆230，调节调节杆230伸入到滑台210中的长度，从而可以调节滑架220在滑台210上的位置，进而方便地对高能超声换能器300的位置进行调节。 [0044] 进一步的，滑架220在滑台210上的滑动，还可以通过气动、电动或者液压传动的方式驱动，以实现自动化控制。 [0045] 图3为图2中高能超声换能器300的一种连接结构的结构示意图，示出了一种高能超声换能器300与滑架220的连接结构。如图3所示，本申请实施例中的回转体残余应力与变形消减装置10还包括：滑动件240与连接件250。其中，滑动件240与滑架220沿回转体20的轴向滑动连接，连接件250设置在滑动件240上，高能超声换能器300设置在连接件250上。由此，可以使高能超声换能器300在滑架220上沿回转体20的轴向滑动，从而可以根据回转体20的轴向长度调节高能超声换能器300的数量及位置，从而提高了处理效率。 [0046] 如图2、图3所示，滑架220上竖直设置有第一安装板221，滑动件240呈C字形，可以套设在第一安装板221上，沿竖直方向滑动。滑动件240的中间位置还设置有用于供高能超声换能器300通过的穿越孔(未图示)，高能超声换能器300可以由穿越孔穿过，沿发射端310的朝向移动。 [0047] 如图3所示，本申请实施例中的回转体残余应力与变形消减装置10还包括弹簧260，弹簧260驱动连接件250沿发射端310的朝向移动。由此，通过弹簧260驱动连接件250上的高能超声换能器300朝向回转体20移动，从而使发射端310可以紧密贴附在回转体20的外周面上，从而提高了高能超声换能器300发出的超声波传入回转体20中的效率，进而提高了回转体20中应力消减的效果。 [0048] 进一步的，弹簧260可以设置为围绕高能超声换能器300均匀设置的多个，从而提高驱动高能超声换能器300的驱动力，提高驱动高能超声换能器300移动的稳定性。 [0049] 如图3所示，弹簧260设置在滑动件240与连接件250之间，弹簧260的两端分别与滑动件240与连接件250固定连接。由此，可以通过弹簧260提供的拉力驱动连接件250沿发射端310的朝向移动，即驱动高能超声换能器300朝向回转体20移动。 [0050] 如图2、图3所示，滑架220上还竖直设置有第二安装板222，第二安装板222与第一安装板221平行。本申请实施例中的回转体残余应力与变形消减装置10还包括风扇400，风扇400设置在滑架220上，朝向高能超声换能器300设置。具体的，风扇400可以为轴流风扇，风扇400可以是与高能超声换能器300一一对应的多个，以提高降温效果。由此，通过设置风扇400，可以对高能超声换能器300进行降温，从而可以减少高温对高能超声换能器300的影响，进而可以提高处理效率。 [0051] 进一步的，本申请实施例中的回转体残余应力与变形消减装置10还可以包括红外测温装置，当控制高能超声换能器300工作时，同步开启红外测温装置，用来测量高能超声换能器300的压电晶片以及高能超声换能器300的下杆的温度，并实时通过无线传输反馈温度数据到操控电脑，通过监测高能超声换能器300的温度来确保高能超声换能器300能够正常工作。 [0052] 图4为图2中高能超声换能器300的另一种连接结构的结构示意图，示出了另一种高能超声换能器300与滑架220的连接结构。如图4所示，连接件250上还设置有连接孔251，滑动件240上还设置有连接栓252。连接栓252穿过连接孔251后与滑动件240背向回转体20一侧表面通过螺纹连接或焊接的方式固定连接。弹簧260套设在连接栓252上，弹簧260的一端与连接栓252的端部相抵接，另一端与连接件250相抵接。由此，提供了弹簧260的另一种具体连接结构，可以通过弹簧260提供的推力驱动连接件250及高能超声换能器300朝向回转体20移动。 [0053] 图5为本申请实施例中的回转体残余应力与变形消减装置10对多种回转体20进行处理的结构示意图，图5中(a)示出了回转体残余应力与变形消减装置10对梯形类回转体20进行处理的安装方式，图5中(b)示出了回转体残余应力与变形消减装置10对锥形舱类回转体20进行处理的安装方式，图5中(c)示出了回转体残余应力与变形消减装置10对球体类回转体20进行处理的安装方式。如图5所示，本申请实施例中的回转体残余应力与变形消减装置10可以对梯形类、锥形舱类、球体类的回转体20进行处理，还可以对例如哑铃类回转体20进行消除，对此并不限定。本申请实施例中的回转体残余应力与变形消减装置10在对不同类型的回转体20进行处理时，可以根据回转体20的形状、尺寸等因素，确定安装架200、高能超声换能器300以及风扇400的数量及位置，以使回转体残余应力与变形消减装置10可以多多种形状、尺寸的回转体20进行残余应力与变形消减。具体的，如图5中(a)所示，滑架220还可以是竖直连接的多个，从而可以在回转体20的高度大于滑架220的高度时，在回转体20上高出单个滑架220的部分布设高能超声换能器300。 [0054] 如图5所示，本申请实施例中的回转体残余应力与变形消减装置10还包括楔块500，楔块500的一端与发射端310相贴合，另一端与回转体20的外表面相适配。由此，可以通过在发射端310与回转体20之间设置楔块500，从而提高发射端310发出的超声波传入回转体20中的效率，进而可以提高对回转体20中应力的消减效果。 [0055] 进一步的，弹簧260驱动高能超声换能器300朝向回转体20移动，可以提高发射端310与楔块500之间，以及楔块500与回转体20之间耦合的紧密性，从而提高超声波由发射端 310传播到回转体20中的效率。 [0057] 进一步的，变幅杆和激励楔块500的端面型廓与所需要残余应力消减和变形控制的回转体20外形相适配，可以根据回转体20的尺寸来确定所需要的楔块500设计和确定的高能超声换能器300个数及位置，高能超声换能器300可以调整圆周方向数量，或者根据回转体20高度不同，进行高度方向上若干高能超声换能器300的叠加拼接使用。 [0058] 进一步的，可以在变幅杆或楔块500前端涂抹耐高温油脂或者粘贴透声橡胶。当变幅杆或楔块500与回转体20表面贴合时，可以提高耦合效果，提高超声波的传播效率。 [0059] 进一步的，本申请实施例中的回转体残余应力与变形消减装置10还包括可以发出控制高能超声换能器300工作信号的超声功率放大器以及无线透传模块。高能超声换能器300与无线透传模块还可以与操控电脑电连接，由操控电脑进行控制。 [0060] 注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本发明的保护范畴。 |
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