二級動擺混沌激振器的製作方法

2023-10-11 22:39:29 4

專利名稱：二級動擺混沌激振器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有特殊慣性激振能力的激振器，尤其是一種具有二級動 擺的混沌激振器，屬于振動利用工程技術領域。
背景技術：
激振器是強迫系統按人為給定的頻率進行連續機械振動的激振源，一般分為機 械、電子兩大類，機械激振器又有是否含有動力源之分含有動力源的激振器即振動電 機，是利用機械振動原理來驅動振動機械工作的激振源設備，既是動力源又是激振源； 不含動力源的普通激振器，與動力源如普通電動機或發動機通過聯軸器可實現運動和動 力的傳遞。常見的激振器是在其轉軸的兩端，分別裝有兩組偏心擺塊(簡稱擺塊)組成激振 源，每組擺塊2個分為主副擺塊，形狀常為扇形，擺塊均固結於激振器軸上，稱為單軸 式慣性激振裝置或一級擺塊激振器。迴轉時激振器由於擺塊的離心作用產生沿圓周方向 變化的激振力，帶動振動機械系統產生振動，最大激振力可根據負荷需要調整軸端主副 擺塊相對夾角，調定後運行過程中其振動頻率可保持基本穩定。普通激振器具有開機前激振力可調、體積小、重量輕、結構簡單、使用維護方 便等優點，故近年來在很多振動機械或振動利用工程中得到應用。普通激振器的擺塊固結於激振器軸上，最大激振力一經調定，在運行過程中即 為定值，但其在啟動和停機過程中，當振動頻率接近於系統的固有頻率時，振幅會迅速 增加而產生共振，不僅使系統失去穩定性，且容易引起振動機械包括激振器本身結構的 損壞。在很多情況下，振動機械特別是特大型振動機械需要系統在啟停階段能順利通 過共振點，需要系統在工作過程中產生的振動，具有寬的功率譜曲線或運動軌跡的某些 不規則性能，來完成一些特殊的作業內容，如振動篩機的透篩率過低、卡篩、板結；振 動磨機粉體的不細化、易團聚、反粉碎；各種料倉、料鬥、溜槽的倉壁振動工作中物料 粘結、起拱、滯留的非正常運動；振動混料機中某些多種物料混合的混合均勻度不高、 混合效率過低等問題，普通激振器對於這些問題的解決幾乎是無能為力的。
發明內容本實用新型提供一種二級動擺混沌激振器，目的是為有效地解決上述技術問 題，本實用新型能使系統在啟動階段以較小的激振力啟動，大大降低激振器的啟動力 矩，提高振動機械啟動的快速性和可靠性；停機階段以很小的激振力通過其系統的共振 區，從而防止共振的產生，達到能耗低、壽命長的目的，故對於頻繁啟動的振動機械尤 為適用。本實用新型 是將激振器軸端的偏心擺塊分為定擺和動擺，定擺形狀常為扇形， 動擺形狀可為扇形亦可依據需要製作成其他形狀；動擺又分為一級動擺、二級動擺，定擺固定在激振器軸上，一級動擺活套在激振器軸上或裝在定擺軸上，二級動擺則活套在 一級動擺軸上。在運行過程中兩動擺不僅相對於定擺的位置是自由的，且兩動擺之間的 相對位置也是自由的，即本實用新型一端的定擺、一級動擺、二級動擺共具有3個自由 度，由此可知本實用新型至少為3自由度機構。影響兩動擺的運動特性和運動不確定性的因素很多，使機構具有運動的輸入確 定而輸出不確定的混沌運動，混沌運動的特點就是具有寬的功率譜曲線和運動軌跡的某 些不規則性能，本發明恰是利用這些特點將混沌運動應用於具有一些特殊作業需求的振 動機械系統。由於動擺的作用，使激振器各擺塊瞬時合成的總慣性力可在運行過程中發生變 化，特別是在啟動、停機過程中，鑑於本實用新型的結構所致可使其總慣性力很小或接 近於零，從而使激振器能以很小或接近於零的激振力情況下通過共振區，進而避免系統 啟停階段的共振。本實用新型是採取以下技術方案實現的 本實用新型二級動擺混沌激振器包括激振器座組件和二級動擺組件。激振器座 組件包括激振器座、端蓋和激振器軸，激振器軸裝在激振器座上，激振器座兩端裝有端
至
ΓΤΠ ο二級動擺組件在激振器軸左右兩端呈對稱分布，二級動擺組件包括定擺、一級 動擺、二級動擺、二級擺軸、軸承一和軸承二。二級動擺組件安裝於激振器軸軸端，定 擺通過平鍵固結於激振器軸；一級動擺與定擺之間裝有軸套，一級動擺通過軸承一與激 振器軸相鉸接，一級動擺下部裝有二級擺軸；二級動擺通過軸承二與二級擺軸相鉸接。所述定擺、一級動擺、二級動擺的質量比為5 3.5 1.5，也可為其他比值的質 量比，應視系統需要、結構允許、保障系統的運轉和效率等因素綜合考慮。在激振器座兩端分別固結有擺塊罩，它分別將左右二級動擺組件全部罩住，以 保證運轉時的安全，擺塊罩的徑向尺寸應依據所有擺塊的運動範圍尺寸而定。由於左右二級動擺組件的結構為對稱分布，故僅對左擺塊組件陳述之即可；還 是由於對稱性，運動時左右動擺組件易實現同步，偶有短時不同步的情況，則產生的軸 向力偶矩完全在系統承受範圍內，故不另加說明。二級動擺組件的結構原理說明如下二級動擺組件安裝於激振器軸軸端，定擺通過平鍵固結於激振器軸；一級動擺 與定擺之間裝有軸套，它通過軸承與激振器軸相鉸接，其下部裝有二級擺軸；二級動擺 通過軸承與二級擺軸相鉸接。本實用新型啟動運轉時，由於一、二級動擺的自由度不受限制，以及定擺與定 位裝置的作用，使得啟動力矩降低，提高啟動的快速性；正常運轉時，其相對位置和運 動情況複雜；停機時定擺轉速減慢，一級動擺由於慣性會沿ω方向移至由定位裝置所限 定的位置，此時一級動擺與定擺的偏心基本抵消，二級動擺無論在任何角度，都使激振 器以很小的激振力通過其系統的共振區，從而防止共振的產生；在定擺上設有許多定位 孔，定位銷插在不同的定位孔內，調節動擺與定擺啟停時的夾角，達到調節啟停激振力 的目的；當本發明按_ω運轉時，可採用定擺右側的定位銷孔，裝上定位銷即可達到上 述相同的效果。[0020]由上述分析可知，本實用新型自由度至少為3，自由度越多，系統的運動越復 雜。當激振器軸帶動定擺轉動時，由於系統載荷的變化、電源電壓波動、系統速度波 動、加速度波動等因素的影響，一級動擺、二級動擺會在複雜多變的情況下和定擺發生 相對轉動，使各擺塊質心位置和運動發生變化而產生混沌運動，系統的振頻、振幅、激 振力、振動強度等性能參數將發生較大變化，以實現寬的功率譜或運動軌跡某些不規則 性能，如實現瞬態或在某個短時段上的大振幅、大激振力、大振動強度等特殊慣性性 能。 另外，振幅、激振力、振動強度等參數最大值、作用時間與各級擺塊質心的偏 心距、擺塊質量、激振器的瞬時轉速、速度及加速度波動的規律等因素有關，由此產生 的振動具有多頻多幅的特點，即同一時刻有多個頻率和振幅作用於系統，相當於多個頻 率和振幅的合成振動。本實用新型二級動擺混沌激振器上述性能的實現，對於克服振動機械的某些工 作阻障，解決振動機械的某些關鍵技術或制約發展的瓶頸問題，如振動篩機的透篩率過 低、卡篩；振動磨機微粉的不細化、易團聚；振動混料機中某些多種物料混合的混合均 勻度不高、混合效率過低；各種料倉、料鬥、溜槽的倉壁振動工作中物料粘結、起拱、 滯留的非正常運動等問題，具有明顯的工程效果和適用意義。本實用新型能使系統在啟動階段以較小的激振力啟動，大大降低激振器的啟動 力矩，提高振動機械啟動的快速性和可靠性；停機階段以很小的激振力通過其系統的共 振區，從而防止共振的產生，達到能耗低、壽命長的目的，故對於頻繁啟動的振動機械 尤為適用。

圖1是本實用新型的結構示意主視圖。圖2是本實用新型拆去左擺塊罩的K向放大結構示意側視圖。圖中標記1、激振器座，2、端蓋，3、定擺，4、平鍵，5、軸承一，6、激振 器軸，7、擺塊罩，8、二級動擺，9、軸承二，10、二級動擺軸，11、一級動擺，12、軸 套，13、定位銷孔一，14、定位銷孔二，15、定位銷孔三，16、定位銷孔四，17、定位 銷一，18、定位銷二，19、定位銷三，20、定位銷四。
具體實施方式
參照附圖1，本實用新型主要包括激振器座組件和二級動擺組件。激振器座組件 包括激振器座1、端蓋2、激振器軸6等。激振器軸6裝在激振器座1上，激振器座1兩 端裝有端蓋2。二級動擺組件在激振器座1左、右兩端呈對稱分布，包括平鍵4、軸承5、擺塊 罩7、二級動擺8、軸承一 9、二級動擺軸10、一級動擺11、軸套12以及定擺3上設有定 位銷孔一 13、定位銷孔二 14、定位銷孔三15、定位銷孔四16、裝有定位銷一 17、定位銷 二 18、定位銷三19、定位銷四20等結構。在激振器座1兩端分別固結有擺塊罩7，它分別將左右二級動擺組件全部罩住， 以保證運轉時的安全。[0030]如附圖1所示，由於左右二級動擺組件的結構為對稱分布，故具體實施方式
中 僅對左擺塊組件陳述之；還是由於對稱性，運動時左右動擺組件易實現同步，偶有短時 不同步的情況，則產生的軸向力偶矩完全在系統承受範圍內。二級動擺組件的結構原理以左二級動擺組件為例加以說明附圖1中，二級動擺組件安裝於激振器軸6左端部分，定擺3通過平鍵4固結於 激振器軸6; —級動擺11與定擺3之間裝有軸套12，一級動擺11通過軸承一 5與激振器 軸6相鉸接，其下部裝有二級擺軸10; 二級動擺8通過軸承二 9與二級擺軸10相鉸接。由附圖2可知，本實用新型按逆時針角速度ω啟動運轉時，由於一、二級動擺 11、8的自由度不受限制，以及定擺3與定位銷三19或定位銷四20的作用，可使得啟動 力矩降低，提高啟動的快速性；停機時定擺3轉速減慢，一級動擺11由於慣性被沿ω方 向移至由定位銷一 17或定位銷二 18所限定的位置(如附圖2中雙點劃線所示位 置)，此 時一級動擺11與定擺3的偏心基本抵消，此時二級動擺8無論在任何位置(如附圖2中 雙點劃線所示位置)，都使激振器以很小的激振力通過其系統的共振區，從而防止共振的 產生，同時在定擺3上可設有許多定位孔，定位銷可以插在不同的定位孔內，以調節動 擺與定擺的夾角，達到調節激振器激振力的目的；本發明當按角速度_ω運轉時，可採 用定擺3右側的定位銷孔一 13、定位銷孔二 14、定位銷孔三15、定位銷孔四16，裝上相 應的定位銷即可達到上述相同的效果。在激振器座1兩端分別固結有擺塊罩7，將二級動擺組件罩在擺塊罩7內，擺塊 罩7的徑向尺寸應依據所有擺塊的運動範圍尺寸而定。由上述分析可知，本實用新型機構自由度至少為3，自由度越多，系統的運動就 越複雜；當輸入原動力通過激振器軸6帶動定擺3轉動時，由於系統載荷的變化、電源電 壓波動、系統速度波動等因素的影響，一級動擺11、二級動擺8會在複雜多變的情況下 和定擺3發生相對轉動，使各擺塊質心位置和運動發生變化而產生混沌運動，可導致系 統的總慣性力、激振力、振幅及振動強度發生較大變化，能實現較寬的功率譜或運動軌 跡某些不規則性能，如實現瞬態或在某個短時段上的大振幅、大激振力、大振動強度等 特殊慣性性能，這些特殊慣性性能的實現正是本發明的主要特點，通過控制裝置可對其 大小、作用時間進行有效控制。本實用新型可用于振動機械中各種料倉、料鬥、溜槽的倉壁振動，以防止物料 粘結、起拱、滯留，促使物料正常運動；可用於直線振動篩、概率篩、旋振篩、振動給 料機、振動給料鬥、振動輸送機、振動球磨機、振動棒磨機、行星式球磨機等各種振動 機械作激振源和驅動源，使系統產生較寬的功率譜，實現系統運動軌跡某些不規則性能 如大振幅、大激振力、大振動強度等特殊慣性性能的需求，更有效地完成系統的各種特 殊作業內容和作業要求。本實用新型也用於一般振動機械，使系統在啟動階段以較小激振力啟動，以降 低激振器的啟動力矩，提高振動機械啟動的快速性和可靠性；停機階段以很小激振力通 過其系統的共振區，從而防止共振的產生，達到能耗低、壽命長的目的，尤其適用於頻 繁啟動的振動機械。
權利要求1.一種二級動擺混沌激振器，其特徵在於包括激振器座組件和二級動擺組件；激振 器座組件包括激振器座、端蓋和激振器軸，激振器軸裝在激振器座上，激振器座兩端裝 有端蓋；二級動擺組件在激振器軸左、右兩端呈對稱分布，二級動擺組件包括定擺、一級動 擺、二級動擺、二級擺軸、軸承一和軸承二，二級動擺組件安裝於激振器軸軸端，定擺 通過平鍵固結於激振器軸；一級動擺與定擺之間裝有軸套，一級動擺通過軸承一與激振 器軸相鉸接，一級動擺下部裝有二級擺軸；二級動擺通過軸承二與二級擺軸相鉸接。
2.根據權利要求1所述的二級動擺混沌激振器，其特徵在於在激振器座兩端分別固結 有擺塊罩。
3.根據權利要求1所述的二級動擺混沌激振器，其特徵在於所述定擺、一級動擺、二 級動擺的質量比一般為5 3.5 1.5。
專利摘要本實用新型二級動擺混沌激振器涉及一種具有特殊慣性激振能力的激振器，尤其是一種具有二級動擺的混沌激振器，屬于振動利用工程技術領域。包括激振器座組件和二級動擺組件；激振器座組件包括激振器座、端蓋和激振器軸，激振器軸裝在激振器座上，激振器座兩端裝有端蓋；二級動擺組件在激振器軸左、右兩端呈對稱分布，二級動擺組件包括定擺、一級動擺、二級動擺、二級擺軸、軸承一和軸承二，二級動擺組件安裝於激振器軸軸端，定擺通過平鍵固結於激振器軸；一級動擺與定擺之間裝有軸套，一級動擺通過軸承一與激振器軸相鉸接，一級動擺下部裝有二級擺軸；二級動擺通過軸承二與二級擺軸相鉸接。在激振器座兩端分別固結有擺塊罩。
文檔編號B06B1/16GK201799391SQ20102055693
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月8日 優先權日2010年10月8日
發明者劉極峰, 楊小蘭, 黃健民 申請人:南京工程學院