飛行器折疊舵扭桿彈簧振動時效試驗與研究

扭桿彈簧作為動力元件，為飛行器折疊舵的展開提供驅動扭矩。一般采用優(yōu)質彈簧鋼制造而成。扭桿彈簧在進行強扭試驗時，因殘余應力導致了零件發(fā)生緩慢的變形，從而影響產品質量。本文采用振動時效對強扭試驗后扭桿彈簧進行殘余應力消除。

飛行器扭桿彈簧振動時效工藝參數(shù)

工件的支撐

工件通過工裝在振動設備上進行合理支撐，可以有效保證產品獲得良好的激振力，使工件快速達到激振頻率。應選擇在共振狀態(tài)下工件自身的振幅為零的點，即工件振動的共振節(jié)點處，作為工件的支撐位置，防止施加的能量過多流失，振動頻率得到提高，工裝與工件不會因為彼此之間的相對位移而導致撞擊，也不會造成工件滑動影響加速度信號的穩(wěn)定性。

本次實驗選擇壓板式固定方式，單次可實現(xiàn)2件產品裝夾，分為2個振動檢測點及2個振動控制點。

激振點的選擇及激振器的固定

在振動時效處理中，激振點的選擇直接影響振動時效的效果，為滿足工件產生盡量大的動應力為目的，通常將激振點定在波峰附近。如果將激振點選擇在振動的節(jié)點位置，激振力在工件內產生交變的動應力為0，無法達到時效的目的。但一定要避免選擇在工件結構薄弱處，防止因激振力造成損壞。

研究表明，在相同的振動工況下，工件與激振器的相對位置直接影響著振動時效的效果。因此，在實際操作過程中，可以多次調整激振器的位置，觀察振幅的變化情況，選擇最優(yōu)的激振器位置。

激振力的選擇

在振動時效過程中，振動設備施加的激振力會使工件獲得附加的交變應力。工件因加工產生的殘余應力疊加附加的交變應力，工件的局部或整體會產生塑性變形，從而使工件內部的殘余應力更加松弛、均化，甚至消除，這種塑性變形成為工件狀態(tài)趨于穩(wěn)定的關鍵。

設計振動時效試驗時，激振力的選擇應同時滿足以下條件：

A，工件受到的動應力與殘余應力之和必須大于工件材料的屈服極限。

B，工件受到的動應力小于工件疲勞極限。

根據以上內容分析，扭桿彈簧的屈服強度為1411MPa，按照動應力10-50MPa的范圍內取值，滿足動應力值不超過材料的疲勞極限值要求。

激振頻率確定

在共振狀態(tài)下，工件可以在振動設備提供的較小的激振力下產生最大的振幅，受到更大的動應力。工件在這種狀態(tài)下，可以快速消除殘余應力，在最短時間內使工件獲得最佳的尺寸穩(wěn)定性。為了達到提高振動時效率的目的，可以通過設置振動時效設備提供的頻率與工件的固有頻率一致，使工件處于共振狀態(tài)。

對試驗件進行掃描，以樣件及工裝組合進行頻率確定。一階固有頻率為1800HZ，選擇亞共振頻率1670hz作為試驗工件振動時效的激振頻率。

激振時間確定

振動消除殘余應力時，工件內金屬材料產生錯運動，發(fā)生不斷攀移的現(xiàn)象，直至最后到達穩(wěn)定狀態(tài)。因此雖然通過振動時效的方式消除殘余應力可以加速時效過程，但是也需要一定的處理時間。殘余應力的分布和大小與工件的結構和重量有關，所以各類工件的振動時間也會有所不同。

本實驗以工裝及組件為試驗對象，重量為14kg，小于227kg，振動時效時間10min。

總結

本文對飛行器扭桿彈簧進行了振動時效試驗，對工藝參數(shù)激振力、激振頻率、激振時間等相對因素進行設計。振動時效工藝可以在較短時間內使扭桿彈簧的殘余應力降低至較為穩(wěn)定的水平，在效率和效果方面均有明顯的優(yōu)勢，可以為該類零件加工去應力提供借鑒。