接觸網(wǎng)作業(yè)車箱體梁構架振動時效處理

接觸網(wǎng)作業(yè)車的構架為箱體梁結構件，屬于大型構件，主要是通過焊接組成。在焊接過程中構架會產(chǎn)生焊接殘余應力，而焊接殘余應力會影響構件的尺寸穩(wěn)定性，進而影響整車的穩(wěn)定性。生產(chǎn)廠家為解決焊接殘余應力的問題找到聚航科技，希望我們能夠提供解決方法。通過雙方商討后，決定采用振動時效工藝消除殘余應力，并通過對比振前、振后殘余應力值，分析振動時效的可行性和實用性。

振動時效工藝的制定

振動時效的工作原理是以振動的形式將負載作用在工件上，當施加的外載荷應力和焊接殘余應力的疊加數(shù)值超過工件材料的理論屈服極限時，工件發(fā)生塑形變形，其焊接殘余應力得到降低并均化。

本次試驗車型為W型接觸網(wǎng)作業(yè)車，試件是轉向架；質(zhì)量為1610kg；外形尺寸為3440mm*2176mm*789mm。

試驗設備采用聚航科技生產(chǎn)的JH-600A液晶交流振動時效設備，采用高速變頻伺服電機，時效效果穩(wěn)定可靠，更有殘余應力動態(tài)跟蹤功能，時效效果可達60%。

振動時效基本工藝參數(shù)

1. 振動頻率的選擇：金屬構件因其固有特性，具有幾種不同振型的共振頻率。振動頻率由構件最終的形狀、質(zhì)量及構件的材質(zhì)和結構剛性等因素決定。選取共振頻率時，在振前全頻掃描曲線中選取加速度范圍，在5g-20g之內(nèi)的一個峰值作為振動頻率處理。

2. 振動時間的確定：根據(jù)構架的重量、材質(zhì)，通過多次試驗確定45min是zui佳振動時間。

3. 支撐點的選擇：用4個橡膠墊支撐在工件的波節(jié)處，距側梁端部800mm，左右位置以側梁邊緣為基準，距離相同。

4. 激振器的安裝位置：對稱的金屬構件的安裝位置一般選擇在工件的中心或重心位置，因此，構件激振器的安裝位置選擇在側梁中間部位，這也是波峰位置。根據(jù)shou次振動時效對激振器的偏心角度進行調(diào)整，確認角度為5°。

5. 加速度傳感器的安裝位置：將加速度傳感器安裝在側梁縱向中心線上距測量端部約350mm位置處，遠離激振器的波峰位置。

振動時效工藝流程

根據(jù)作業(yè)車構架振動時效的特點，設計了試驗工藝流程：開工前準備，振動時效過程、振動時效結果判定，保存掃頻曲線和結果，現(xiàn)場整理。

振動時效過程中應注意，激振器的安裝部位必須保證平整，如果不平整可考慮用手工打磨或更換其他平整的位置裝夾，所有電纜不能與構架直接接觸，為防止電纜損傷應墊有膠皮，振動頻率應在5g-20g加速度范圍內(nèi)選擇1-4個峰值進行振動時效處理。通過對比振前、振后的參數(shù)曲線，如存在下述情況之一時，可以認為該時效效果合格：一是a-t曲線上升后變平；二是a-t曲線上升后下降然后變平；三是振后a-n曲線加速度峰值比振前升高；四是振后a-n曲線的共振頻率比振前降低；五是振后a-n曲線的帶寬比振前變窄；六是振后a-n曲線的共振峰有裂變現(xiàn)象發(fā)生；七是n-t曲線下降后變平。根據(jù)設備型號和現(xiàn)場實際試驗總結選定振后a-n曲線加速度峰值比振前提升、振后a-n曲線的共振頻率比振前下降為作業(yè)車構架振動時效判定依據(jù)。

振動時效效果評價

構架的共振頻率振后比振前降低，振動加速度值振后比振前升高，因為殘余應力與構架的剛度、固有頻率成正比，當殘余應力降低和均化后，剛度降低，固有頻率降低，阻尼減少使加速度值上升。選取振后和振前相近的頻率值對應的加速度進行比較，用振后、振前相差不大于100r/min頻率作為對比點，比較加速度值。當升高值不小于0.1g時即可認為升高，可以判定振動時效結果合格。1號共振峰滿足對比點，振后頻率5951r/min，振前頻率5955r/min，降低4r/min，振后加速度值為6.6g，振前加速度為6.1g，升高值為0.4r/min。通過掃頻曲線振后振前的對比圖，可以確定振動時效處理后的構架達到工藝效果。

依據(jù)振動時效的判定依據(jù)，處理結果合格，但由于沒有具體殘余應力數(shù)值，不能直觀評價殘余應力的降低范圍，故對該構架進行殘余應力測試。

使用JH-30殘余應力檢測儀對構架振后和振前進行殘余應力測試，從數(shù)據(jù)上可看出振后和振前應力得到了有效降低，下降率平均為60%，振動時效對構架內(nèi)部焊接殘余應力的減少或均化效果顯著。

結論

通過以上試驗證明振動時效工藝可有效的消除接觸網(wǎng)作業(yè)車構件的焊接殘余應力，保證了構件的強度和使用壽命，進而保證了作業(yè)車構架機械質(zhì)量以及整車的穩(wěn)定性。