振动技术在工程机械中的应用

宁思贤

摘要：本文对振动时效的技术原理，进行阐述与总结;并针对振动时效工艺的实施流程与方法，从激振点与拾振点位置、激振器与拾振器的安装、试振环节以及正式振动，这四个方面展开探究分析，以期能够为机械工程建设工作，提供参考性建议。

关键词：振动技术;工程机械;岔管

引言：在工程机械生产建设的过程中，通常会由于机械残余应力的问题，而诱发一系列机械故障，因此必须要用到时效技术予以处理和解决。现阶段，传统的自然时效技术存在诸多弊端，难以满足机械生产建设要求。相比之下，通过对振动时效技术的运用，可以有效节省成本资源以及经费投入，能够提升机械生产建设效率。因而针对振动技术在工程机械中的应用情况，进行探究分析，有着极大的必要性与现实意义。

一、振动时效技术原理

运用该技术进行机械工程施工，其主要流程为：先使用胶垫来支撑工件，随后将激振器与测振器，共同固定在工件上，便可以启动机械开展振动实效处理工作。在此期间，倘若运用全自动工艺方式，就需要在振动之前，先通过扫频来寻找共振峰;在找出共振峰之后，机械设备将会自动选择最优共振点，其共振时效可以维持大约半小时的时间，并自动开展振动后扫频，继而打印出时效曲线，将其作为质量检查的依据，整个振动时效流程便就此完成。

利用振动时效来消除残余应力，其主要的原理，便是对振动时效的工艺流程予以分析，通过数以万次的亚共振与共振流程，机械的工件已经出现了最大幅度的微观化塑性变形，其变形情况将会越来越稳定，在此情况下，其中所残余的应力得以释放，能够维持在平衡状态。根据振动的动应力来分析，处在振动时效状态下，工件通常会遭受一处相对更大的交变动应力作用。这一动应力同残余应力相叠加，在满足一定数值之后，在应力最为集中的区域，便会超出所屈服的最大限度，从而出现塑性变形的情况，因而会减小该位置的残余应力。与此同时，振动还会在另一处应力更加集中的地区，同样产生作用，直至无法造成任何部位发生塑性变形为止。因此，通过对振动时效的运用，能够将残余应力集中的现象消除，保证可以维持在平衡状态，从而避免应力发生变形或是开裂。

该技术具备设备简单、搬动方便的优点，能够在任何场地开展现场处理工作，不会遭受部件规格与材料的影响，因此质量为几十公斤，甚至是上百吨的构件，仍然可以运用振动时效技术。此外，该技术能够有效节省操作时间、所需能源以及投入经费，节省电能消耗量，不会对环境产生任何污染[1]。

二、振动时效工艺实施

以玉柴工程机械公司为例，该公司所研发、生产，并投入使用的小型类挖掘机中的底盘、平台、动臂以及斗杆等部件，都必须开展振动时效处理工作。在此当中，由于底盘与平台相对规格较大，需要单件予以振动时效处置;由于动臂与斗杆规格较小，以往采取单件振动时效处理的方式，往往存在诸多问题，比如声音较大、振动器处于高速旋转的情况下，其运行容易发生故障。为此，该公司对其进行改进，对其实施批量化振动时效处置，从而大幅度减少了共振频率以及振动噪音。以挖掘机为例，其平台需要使用3个橡胶垫进行支撑，将激振器安装在底盘端头的边角位置，将测振位置设置在同激振器相对角的边角地带，从而有效强化了时效振动效果，提升了挖掘机运行工作的效率与工作质量。在开展振动时效工作的过程中，技术人员应当按照以下流程进行：

（一）明确激振点位置与拾振点位置

在开展振动时效工艺实施的过程中，要按照机械振动的原理，分析并判断出构件当中，其共振频率的变化情况，以及部件在激振频率区间内，有可能发生的振型。在此前提下，要注重科学确定激振设备的频率区间，明确其支撑点、激振点以及拾振点，这三者各自的位置。通常情况下，支撑点要选在波节地带或者其周围区域;激振点要尽量选在受振工件的波峰位置及其周围。拾振器要安装在距离激振器较远，并且可以体现出主振频率类型的最大振幅位置及其附近，要确保其方向能够同振动的方向相一致。与此同时，激振点应当尽可能地选在岔管顶部的加劲环以上，以此为装卡提供便利，有利于诱发谐振效应，要按照时效的效果，来适当增加或者改变激振点的具体位置。

（二）做好激振器与拾振器的安装工作

工作人员需要将激振器的底座，同钢岔管顶面的加劲环刚性部分相连接，并且使用专门的卡具将其卡紧，要保证接触部分性能良好，随后将其偏心调整至2档，做好激振器同控制前当中4条芯线的连接工作。而拾振器应当安装在岔管顶面，距离激振点大概2m至3m范围，且具备明显震感的位置，并注意做好加速度信号线的连接工作。

（三）做好试振环节

试振动中，将振动频率调整到5500r/min，偏心档位保持在2档位置，时效时间为2-3min。试验开始阶段，将激振器保持在2000r/min的振动频率下，进行扫频操作，此时应观察1阶、2阶、3阶谐振频率，当设备自动选择电流和加速度值时，其对应的谐振频率，即为工程机械主振频率。保持主振频率，向系统管道中置入砂砾，倘若出现大幅度剧烈跳动状态，则说明位于波节状态，反之则判定为波峰。此外，也可通过拾振器的位置变化，对波峰和波节位置进行计算，根据具体工况条件，对拾振点和谐振点进行调整，促使机械工作更加稳定[2]。

（四）开展正式振动

试振操作完好后，可根据主振频率、时效阶数和时间、最高转速和偏心档位对正式振动的参数进行调整，相关参数可在试振扫描曲线上获得，并且通过对试振的有效调节，达到系统要求的合理值。例如，在时效阶数的选择上，以1阶和2阶为主，倘若机械2阶谐振状态下，振动频率较小，则需要选择1阶谐振。理论上，机械设备转子的最高转速应超过谐振频率200r/min。但是在时效时间的规定上不应过长。这主要是主振动频率变化造成的，机械主振动发生3min后，时间与振幅曲线变化较为明显，随着时间的无限延长，曲线变化趋于平缓，一般情况下，当时间超过10min后，振动过程结束。值得注意的是，在正式振动开始时，技术人员应记录相关测试数据与系统参数，并且对测试曲线进行绘制。

三、结论

综上所述，在运用振动时效技术，开展机械工程建设工作的过程中，机械企业以及工作人员，应当综合考虑多方面的因素。要注重熟练掌握振动时效技术的工作原理，严格按照工艺流程，科学合理地进行工程施工，以此确保工程建设效果，提高机械工程建设质量，促进机械企业的健康高效发展。

参考文献：

[1]赵鹏飞.机电一体化在工程机械中的技术应用分析[J].商品与质量，2019，000（029）：10.

[2]潘娟娟.探究機电一体化在工程机械中的技术应用[J].百科论坛电子杂志，2020，000（001）：952-953.