HB Z 229-1993 振动时效主要参数及技术要求.pdf
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1、中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准HB/Z 229-93 指导性技术文件振动时效主要参数及技术要求1993-02-22发布1993-08-01实施中华人民共和国航空航天工业部批准目次1 主题内容与适用范围. . . .,. . . . . .(1) 2 术语、符号.,.t,. .,. . . . (1 ) 2. 1 术语. . . ., . . . . . ., .(1) Z.Z 符号和单位. . . . . . . . . . . . . . . . . . (1) 3 振动时效的主要参数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2) 3. 1 动
2、应力的确定原则. . . . . . . . . . . . (2) 3. 2 振动时间(振动次数)的确定原则qJ叫JqJ件条的件事效条颜时振有动共固振Ei?4.3 对撒握器调颇范闹的要求.4. 4 激振器的安装要求. 5 振动时效的技术要求._. . . . . . . . . . . ,. . . . . . . . .) 5. 1 对撒振设备的要求-5. 2 对工件的要求. 5. 3 对振动方向的要求.6 振动时效的效果评定6. 1 振动时效两种效果评定方法及其关系. (引6.2 直接评定法. . . . . . . . . (5) 6. 3 间接评定法. . 10. .,.,. . (
3、7) 7 振动时效操作规程. . . . . . . . . . . . . . . . . (7) 7. 1 典型的操作规程. . . 7.2 简化的操作规程附录A振动时效机理、应力分析、寿命估算及支承方法(补充件)(10)附录B典型应用实例(参二号件)附录C简化应用实例(参考件). . (6) 附JRD振动时效效果评定实例(参考件).(17) 中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准振动时效主要参数及技术要求HB/Z 229-93 1 主题内容与适用范围本标准规定了振动时放主要参数的确定原则及振动时放处理的操作规程和技果评定的方法。本标准适用于采用机械撒振器进行的振动时枝。采用电磁撤振器进
4、行的振动时嗷处理亦可参照使用。本标准适用于航空地面装备巾的结构钢和不锈钢的焊接件、铸!中初锻件及铸铁件的振动时效处理。2 术语、符号2. 1 术语2. ,. 1 扫频曲线将激振器的频率缓慢地由小调大的过程称扫频。随着频率的变化,工件振动响应发生变化。f-A称振幅频率曲线;f-a.称加速度频率曲线;f-1称电流频率曲线,以上曲线统称扫频曲线。2- 1. 2 激振点将撒振器主态工作时,工件仅对应子扫频曲线的某一点M响应。称M点为激振点。2.2 符号和单位甲一一工作循环应力.MPa.a一-振动时效的动应力(应力幅),MPa。-1 内应力为零时,工件的疲劳极限.MPaob一一内应力为零时,工件的公称抗
5、拉强度.MPa.a一一工件的内应力,MPa. F一一静载荷,最大激振力.N。民转速.r /min. f 振动频率.Hz.fi-机械撒振器的频率.Hz.fn,一一工件的固有频率.Hzca -l一长度.cm。E一一弹性模量,MPa.航空航天工业部1993一0222发布1993-08-01实施J一截面惯性矩cm4G p一一材料的质量密度,kg/cm30B一一截面识,cmZQ A 振幅,cmoa一一加速度,cm/s. n一一动应力的循环次数。HB/Z 229-93 N-一在单一动应力作用下的破坏循环次数D一一循环载荷(动应力)作用下,构件所受的损伤。P一功率,KW。I一一+电流.A。V 电压,V。3
6、振动时效的主要参数对振动时放起决定作用的参数t.施加的动应力向应与要求松弛的内应力的方向相同hb.振动次数n(振动时闷儿3.1 动应力的确定原则动应为取值按疲劳曲线,推导出下式=-1(1生) l1a -1(1) -品注,走申amz归矶的1;向应相罔.选用范圈且要L表10.选取范围MPa 工件分类结掬钢焊接件不锈钢焊接件铸铁件一般刚度L件50-80 60lOO 3050 大刚度工件20-50 30-.60 1030 注t表中上限应慎用.振动时效过程中,工件上动应力的分布是不均匀的,应设法使大动应力与大内应力相匹配。3.2 振动时间(振动次数)的确定原则3.2.1 振动时效的正常过程振动时效的正常
7、过程分以下阶段自a.振动时效开始23min,参数(振幅、动应力、频率、电机电流等)即发生变化pb.参数继续变化,但趋势是从快渐趋缓慢zC.最后2-3min肉,参数基本上不再变化,表明振动时效处理已完成。整个过程般需15-30min(振动次数为5000080000次)。3.2.2 振动时放不正常时的处理2 HB/Z 229-93 如果振动时效开始3_Smin后,振动参数尚未发生变化,就属于不正常情况,应停止时效,进行分析原因并作如下处理za.如属激振力不够,则应按3.的要求进行调整,调整后重新开始振动zb.如属工件无内应力或工件已进行过振动时赴处理的,则不允i于再进行振动时效。4 振动时慧的条件
8、4. 1 共振条件振动时效必须在共振条件下进行,产生共振的条件如下:a.机械激振器的频率与工件的固有频率重合Eb.机械激振力足以克服工件的内外阻尼。4.2 固有频率4.2.1 工件支承不同时,因布频率的确志在确定支承条件下的工件固有-频率,叮l算得到,也可实测在得。对民J简化成均质:键的工件,其回有频率可用下式表示1r il. /E.I f 一_. ) ? j一一-幻f四2时zj.B式中:Sn的取值见表2。表2几种均1道单跨梁的支京系敖(:1,)支承方式梁的简图两端自由2.24 两端简支.A O. 99 悬臂梁0.35 4.2.2 对支承材料的要求为使工件处于自由状态,必须在波节处采用弹性材料
9、支承,如木块、橡皮、轮胎f为使工件成为两端简支或悬臂,应采用刚性装夹。4.3 对激振器调频范围的要求机械撒振器工作频率的最大值,必须大子工件的固有颇率。当fj=fm时.工件强烈共振;,、 HB/Z 229-93 fj = (0. 75-1. 25)m的范围内,为工件的共振区.为了满足工件的扫频要求,激振器工作频率最大值要达到tfimu注1.5fm 4.4 激摄器的安提要求撒振器的安装位置不间,可形成弯曲或扭转等不同的振型、工件的固苟频率也就不同。对于激振器安装位置的要求如下:a.激振器应紧固在工件刚性较弱的部位或被峰附近3b.撒振器禁止安装在刚性大、有加强肋或加强角片的部位及波节处:C.对悬臂
10、装央的工件,必须掉头进行第二次振动处理$d.对特大工件,应在振动响应薄弱的部位进行补振。5 振动时姓的技术要求5. 1 对激振设备的要求5. 1. 1 设备的稳频精度对错铁件及刚性大的工件,要求设备的稳频精度达到士lr/min。对焊接件及同IJ性小的工件.要求设备的稳频精度达到:!:lOr/min., 5.1.2 设备的转速、功率租激撮力根据工件刚度大小、质量大小,对撒振器的转速、功率和激振力可按衷3选用。表3激振设备转速、功率、撒振力的边择nz r/min 6000 5000 P 1 2 KW F 6500 13000 N 注:设备的撒撮力必细分挡可调,-般要求分8挡左右.5.1.3 设备的
11、功能激振设备应具有如下功能za.自动扫频;b.自动记录扫频曲线zC.动应力监测zd.振动加速度、电机电流的指示。5.2 对工件的要求对振动时效工件有如下要求:a. _L件的刚度不得突变;4 5000 10000 4 0.6 26000 6500 h 10000 2.2 24000 HB/z 229-93 b.工件不得存在严重的缺陷。若工件存在严重缺陷如夹渣、裂纹、虚焊等,则在振动时缺陷很快以裂纹扩张的形式暴露出来,使振动时放处理中断.工件排除缺陷后,允许重新进行振动时效。5.3 对振动方向的要求振动方向的选择原则是应使工件主焊缝(主内应力处的动应力最大或较大,见图1。摄动方向ti二-二二号扭正
12、确a 撮动方向睛不正确b 振动方向图1据动时慧的敢果评定振动时放可使工件的内应力得到松弛,并使工件的尺寸精度得到稳定。试验证明,当材料为低碳钢,工作应力小于80MPaR1;材料为不锈钢,工作应力小于100MPa时,振动时效完全可以代替热时效。6. 1 振动时娘两种放果评定方法及其关系振动时效效果评定方法有直接评定法和间接评定法两种,其相互关系见图2。6.2 直接评定法在研究试验中,直接评定法应该使用振功时效件,热时放件和不时效件成组对比测定,在生产中,首批工件尽可能采用对比测定。振动时效效果直接评定法有2a.残余应力测定法:b.精度稳定性测定法:c.加工表面精度测定法。5 6 HB/Z 229
13、-93 激画面点.披左空变化| 1.振幅或加速度变大.I 2.频率变小.e 3.电机电流或功率变小.一一一-tm 咽Hi-L附圳一一是恻刷问-W为阳湖一一回应精喝一一脚时唯一一|ia!一一毕一理一处一敢时一玛圳一振一罔2直持评定法和间接评定洼的关系注s因为直接评定怯较复杂、周期民,所以生严中一般均用i司接评定法6.2.1 残余应力测定法残余应力检测点应选在动应力峰值处或附近,否则元法说明问题。6.2. 1. 1 残余应力的有损检测法常用的有损检测法有za.钻孔法pb.切割法。6.2. 1. 2 残余应力的元损检测法常用的无损检测法有za. X射线衍射法;b.磁测法zC.超声波法。6.2.2 尺
14、寸精度稳定性测定法6.2.2.1 静晋精度保持性的测定HB/Z 229-93 将工件静置要求测试室保持恒温),测量工件精度变化与时间的关系。般振动时放后最初一周时间,测量次数要密集些,以后,时间间隔可加大,测量用的量具精度必须高于变形量一个数量级.测量结果,如果变形量越小即精度保持性越好,表明振动时效效果越好。6.2.2.2 静载一一变形量的测定对工件施加静载荷,卸载后,测定工件残余变形量,静载由小渐大逐次增加,然后得到静载和残余变形量的关系曲线,相同的静载荷下.残余变形量越小,振动时敬的姓果就越好。6.2.2.3 动载一一变形量的测定对工件施加动载荷(可与工作应力相当)t循环一定的次数,卸载
15、后测量残余变形量,然后得出现载荷一一循环次数一一残余变形量的关系。6.2.3 机械加工表面精度测定法振动时效后,对工件进行机械加工,然后测定机城加工表面的精度(如平行度、圆度、于面度等)如工件变形越小,贝IJ振动时效效果越好。6.3 间接评定法振动时效效果的间接评定法是根据振功时效过程中参数发生有坝律的变化现象总结出来的,并经过直接评定法验证的实用的评定方法。间接的评定法有激振点振动参数控制法(简称参数法和振动始末扫频曲线比较法(简称曲线法两种。6.3.1 撒振点振动参数控制法振动时效过程中,工件对振动的响应,将由于内应力的松弛而有所改变。因而在振动J放时,控制一个振动参数保持不变,若其官参数
16、在振动开始2-3min即发生变化,最后达到!稳定,则振动时放就有效果。控制不同的参数.得到不同的参敷控制法,见表4。表4参数持制法的种类方法l 控制参教; 李化参数控制频率参数法I f I A(或a.J增大乍一一一一一一-j-一-_._.一_.,_控制动应力(振幅)参数法I (1.(或A)! f(或电机电流1)减小峰顶跟踪法-屈辱时一一-T一一一-iLK6. 3. 2 振动始末扫频曲线比较法工件对振动的响应变化,综合反映在振动始末特性曲线的变化七.典型的特性曲线有;fA析闹剧写扭曲线;(-1电流颇率曲线。在振动时效处理过程中.只要曲线变化符合以下种情品,则振动时效就有效果.6. 3. 2. 1
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