振動技術在工程機械中的應用

寧思賢

摘要：本文對振動時效的技術原理，進行闡述與總結;并針對振動時效工藝的實施流程與方法，從激振點與拾振點位置、激振器與拾振器的安裝、試振環節以及正式振動，這四個方面展開探究分析，以期能夠為機械工程建設工作，提供參考性建議。

關鍵詞：振動技術;工程機械;岔管

引言：在工程機械生產建設的過程中，通常會由于機械殘余應力的問題，而誘發一系列機械故障，因此必須要用到時效技術予以處理和解決。現階段，傳統的自然時效技術存在諸多弊端，難以滿足機械生產建設要求。相比之下，通過對振動時效技術的運用，可以有效節省成本資源以及經費投入，能夠提升機械生產建設效率。因而針對振動技術在工程機械中的應用情況，進行探究分析，有著極大的必要性與現實意義。

一、振動時效技術原理

運用該技術進行機械工程施工，其主要流程為：先使用膠墊來支撐工件，隨后將激振器與測振器，共同固定在工件上，便可以啟動機械開展振動實效處理工作。在此期間，倘若運用全自動工藝方式，就需要在振動之前，先通過掃頻來尋找共振峰;在找出共振峰之后，機械設備將會自動選擇最優共振點，其共振時效可以維持大約半小時的時間，并自動開展振動后掃頻，繼而打印出時效曲線，將其作為質量檢查的依據，整個振動時效流程便就此完成。

利用振動時效來消除殘余應力，其主要的原理，便是對振動時效的工藝流程予以分析，通過數以萬次的亞共振與共振流程，機械的工件已經出現了最大幅度的微觀化塑性變形，其變形情況將會越來越穩定，在此情況下，其中所殘余的應力得以釋放，能夠維持在平衡狀態。根據振動的動應力來分析，處在振動時效狀態下，工件通常會遭受一處相對更大的交變動應力作用。這一動應力同殘余應力相疊加，在滿足一定數值之后，在應力最為集中的區域，便會超出所屈服的最大限度，從而出現塑性變形的情況，因而會減小該位置的殘余應力。與此同時，振動還會在另一處應力更加集中的地區，同樣產生作用，直至無法造成任何部位發生塑性變形為止。因此，通過對振動時效的運用，能夠將殘余應力集中的現象消除，保證可以維持在平衡狀態，從而避免應力發生變形或是開裂。

該技術具備設備簡單、搬動方便的優點，能夠在任何場地開展現場處理工作，不會遭受部件規格與材料的影響，因此質量為幾十公斤，甚至是上百噸的構件，仍然可以運用振動時效技術。此外，該技術能夠有效節省操作時間、所需能源以及投入經費，節省電能消耗量，不會對環境產生任何污染[1]。

二、振動時效工藝實施

以玉柴工程機械公司為例，該公司所研發、生產，并投入使用的小型類挖掘機中的底盤、平臺、動臂以及斗桿等部件，都必須開展振動時效處理工作。在此當中，由于底盤與平臺相對規格較大，需要單件予以振動時效處置;由于動臂與斗桿規格較小，以往采取單件振動時效處理的方式，往往存在諸多問題，比如聲音較大、振動器處于高速旋轉的情況下，其運行容易發生故障。為此，該公司對其進行改進，對其實施批量化振動時效處置，從而大幅度減少了共振頻率以及振動噪音。以挖掘機為例，其平臺需要使用3個橡膠墊進行支撐，將激振器安裝在底盤端頭的邊角位置，將測振位置設置在同激振器相對角的邊角地帶，從而有效強化了時效振動效果，提升了挖掘機運行工作的效率與工作質量。在開展振動時效工作的過程中，技術人員應當按照以下流程進行：

（一）明確激振點位置與拾振點位置

在開展振動時效工藝實施的過程中，要按照機械振動的原理，分析并判斷出構件當中，其共振頻率的變化情況，以及部件在激振頻率區間內，有可能發生的振型。在此前提下，要注重科學確定激振設備的頻率區間，明確其支撐點、激振點以及拾振點，這三者各自的位置。通常情況下，支撐點要選在波節地帶或者其周圍區域;激振點要盡量選在受振工件的波峰位置及其周圍。拾振器要安裝在距離激振器較遠，并且可以體現出主振頻率類型的最大振幅位置及其附近，要確保其方向能夠同振動的方向相一致。與此同時，激振點應當盡可能地選在岔管頂部的加勁環以上，以此為裝卡提供便利，有利于誘發諧振效應，要按照時效的效果，來適當增加或者改變激振點的具體位置。

（二）做好激振器與拾振器的安裝工作

工作人員需要將激振器的底座，同鋼岔管頂面的加勁環剛性部分相連接，并且使用專門的卡具將其卡緊，要保證接觸部分性能良好，隨后將其偏心調整至2檔，做好激振器同控制前當中4條芯線的連接工作。而拾振器應當安裝在岔管頂面，距離激振點大概2m至3m范圍，且具備明顯震感的位置，并注意做好加速度信號線的連接工作。

（三）做好試振環節

試振動中，將振動頻率調整到5500r/min，偏心檔位保持在2檔位置，時效時間為2-3min。試驗開始階段，將激振器保持在2000r/min的振動頻率下，進行掃頻操作，此時應觀察1階、2階、3階諧振頻率，當設備自動選擇電流和加速度值時，其對應的諧振頻率，即為工程機械主振頻率。保持主振頻率，向系統管道中置入砂礫，倘若出現大幅度劇烈跳動狀態，則說明位于波節狀態，反之則判定為波峰。此外，也可通過拾振器的位置變化，對波峰和波節位置進行計算，根據具體工況條件，對拾振點和諧振點進行調整，促使機械工作更加穩定[2]。

（四）開展正式振動

試振操作完好后，可根據主振頻率、時效階數和時間、最高轉速和偏心檔位對正式振動的參數進行調整，相關參數可在試振掃描曲線上獲得，并且通過對試振的有效調節，達到系統要求的合理值。例如，在時效階數的選擇上，以1階和2階為主，倘若機械2階諧振狀態下，振動頻率較小，則需要選擇1階諧振。理論上，機械設備轉子的最高轉速應超過諧振頻率200r/min。但是在時效時間的規定上不應過長。這主要是主振動頻率變化造成的，機械主振動發生3min后，時間與振幅曲線變化較為明顯，隨著時間的無限延長，曲線變化趨于平緩，一般情況下，當時間超過10min后，振動過程結束。值得注意的是，在正式振動開始時，技術人員應記錄相關測試數據與系統參數，并且對測試曲線進行繪制。

三、結論

綜上所述，在運用振動時效技術，開展機械工程建設工作的過程中，機械企業以及工作人員，應當綜合考慮多方面的因素。要注重熟練掌握振動時效技術的工作原理，嚴格按照工藝流程，科學合理地進行工程施工，以此確保工程建設效果，提高機械工程建設質量，促進機械企業的健康高效發展。

參考文獻：

[1]趙鵬飛.機電一體化在工程機械中的技術應用分析[J].商品與質量，2019，000（029）：10.

[2]潘娟娟.探究機電一體化在工程機械中的技術應用[J].百科論壇電子雜志，2020，000（001）：952-953.