[发明专利]单电机单向非周期振动产生方法及单向非周期振动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种单向非周期振动产生方法，特别是一种利用单个电动机和传动系统产生单向非周期振动的方法，本发明还涉及一种单向非周期振动装置。

背景技术

压实机械是基础施工、水坝和港口建设、机场建设、矿山建设、林区建设等工程的必备施工设备。有效的压实能显著改善填方、基础工程的承载能力和稳定性，减少或消除沉陷带来的危害。自1862年世界上出现第一台自行式蒸汽式压路机以来，压路机已有一百多年的发展历史。在这段时间里相继出现了静作用钢轮压路机、轮胎压路机、振动压路机、振动平板夯、蛙式打夯机、快速冲击夯等压实机械。其中振动压实技术的出现是压实机械发展过程中的革命。从此，压实效果的提高不再简单地依靠质量或静线压力的增大。随着减振材料和振动压实理论的日趋完善，振动压路机在二十世纪六十年代迅速占领了世界压实机械市场，机型也向大、中型发展。同时，在品种上出现了能适合于各种场合和施工要求的不同系列、规格的产品，成为工程机械的重要组成部分。

二十世纪三十年代德国最早利用振动压实土壤。随着电子和材料技术的发展，国外压实技术主要发展方向为压实测量和控制系统的数字化，压实过程的自动控制，包括压实工作参数(振动频率、振幅和压实速度)优化调整，同时，压实过程可以实现远距离调控。我国是世界上最先制造和使用压实机械的国家。早在一千多年以前，我国已普遍制造和使用了以人力或畜力为动力的石破、峨和夯。但由于我国基础工业落后，我国压实机械的发展与国外仍然有一定差距。早期的技术都是由国外引进和仿制，近年来，自主研发了一些新技术，逐步应用于压实机械，取得了比较好的效果。

传统的振动压实机械的原理是利用固定在某物体上的振动器所产生的高频振动传给被压材料，使其发生振动，颗粒间的摩擦力被减弱，小的颗粒充填到大颗粒的孔隙中，材料处于容积尽量小的状态，压实度增加。

振动压实机理可以从以下两个方面解释：1、共振理论：如果被压实土的固有频率和激振机构振动频率相一致，则振动压实能得到最好的效果。2、内摩擦理论：土的内摩擦因振动而急剧减少，使剪切强度下降到只要很小的负荷就很容易进行压实。为此，就需要土的振动频率、振幅与压实轮的频率、振幅相同，能得到最好的压实效果。

由于被压实土壤的组分不同，不同的成分如砾石、沙、土和灰粉之间的自振频率各不相同，而且差别很大，传统的周期振动压实机械，能够产生的共振频率范围有限，无法使各种成分充分共振。为了得到更好的振动压实效果，长安大学冯忠绪教授等提出了双频振动压实方法，并进行了工程化设计[1]。双频双幅振动压实比传统单一频率振动压实具有更好的效果，原因是获得了两个频率范围的振动信号，能够产生这两个频率附近的共振。利用混沌信号具有宽频谱的特点，中国农业大学龙运佳教授提出基于三连杆机构的混沌振动产生方法[2]，设计了相应的机械，并与徐州等地的厂家合作进行了工程化应用，获得了更好的压实效果，实践已经表明具有更低的能耗[3]。混沌振动在更宽的频谱范围内产生振动能量，能够引起不同组分的共振，减小颗粒之间的摩擦力，得到更好的压实效果。但是，该方法利用复杂的机械结构产生混沌振荡，机构庞大，设计不够灵活，参数也难以在线调整。

参考文献

[1]钟春彬，冯忠绪等，双频双幅合成振动压实方法，长安大学学报(自然科学版)，2009，Vol.29(3)：102-106

[2]龙运佳，杨勇，王聪玲，基于混沌振动力学的压路机工程，中国工程科学，2000，Vol.2(9)：76-79

[3]龙运佳，混沌振动压路机的能耗效益分析，中国工程机械学报，2008，Vol.6(1)：111-113

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单电机的单向非周期振动产生方法，该方法简单，振动周期范围、幅值调整灵活，具有更好的性能。

本发明的另一目的在于提供一种单向非周期振动装置。

本发明所采取的技术方案是，单电机单向非周期振动产生方法，具体按照以下方法进行，

1)选取电动机及控制器

采用永磁同步电动机或异步电动机，采用适当的控制方法使电动机转速为非周期信号；

2)设计传动部分