[发明专利]单质体四机倍频自同步驱动振动机及其参数确定方法

说明书

本发明公开了单质体四机倍频自同步驱动振动机及其参数确定方法，该振动系统中质体通过弹簧A和弹簧B与地基相连，弹簧对称分布于质体上；四个激振器两两分别安装在质体的上侧和下侧，每个激振器中各有一偏心转子，偏心转子由各自的感应电动机驱动，分别绕着旋转轴线中心旋转，同侧的两个频率相同的激振器关于y轴对称分布，但旋转方向相反，自倍频同步振动驱动设备工作；利用倍频振动自同步原理，通过建立动力学模型和运动微分方程、进行倍频同步理论解析、推导二倍频以及三倍频同步性条件和稳定性条件，并进行实验验证。能够有效提高振动系统工作效率。特别适用于黏湿性大等难筛分物料的分级，也适合粘性大杂质多的工程泥浆及污泥的脱水等。

发明领域

本发明属于振动装置技术领域，涉及一种单质体四机倍频自同步驱动双直线运动轨迹振动机及参数确定方法。

背景技术

振动筛分/脱水/密实/成型设备，是一种利用振动对物料进行分级，实现泥浆或污泥的固液分离，以及实现预制混凝土及精密铸造构件的振动密实与成型，适用于砂石骨料、矿山、钢厂、食品、化工、石油、建筑、隧道工程及轨道交通等行业。该类设备主要实现各类干式物料的分级，固液的分离以及泥浆或污泥的脱水，也能实现建筑及轨道交通行业用预制混凝土的振动密实与成型等。本发明属于振动倍频驱动实现系统双频运动的振动机械。普通的单频振动机械会产生许多如下问题：

1.单频驱动振动机械，如振动筛很容易产生筛堵或筛糊现象，导致筛分效率较低；振动脱水筛容易造成脱水效率低下；混凝土密实成型效果差及效率低下。

2.采取提高抛掷指数来提高设备振动强度，某种意义上可以提高设备功能，但会使整个设备寿命降低，不利于工业生产中的使用性能要求。

3.为了提高工作效率，现在工程上普遍采用其他一些方式来改善机器功能及性能，但这些方法会导致设备结构复杂、体积大、加工成本高。

随着倍频同步理论的不断完善，有必要应用先进的倍频振动同步技术，设计一款既能提高设备功能，又能保证设备性能要求，且结构紧凑的振动机械，使其既能提高效率又能长期稳定运行。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的问题，通过以下技术方案实现：

单质体四机倍频自同步驱动振动机的动力学模型包括：四个激振器、一个质体、弹簧A与弹簧B；其中质体通过弹簧A与弹簧B与地基相连，弹簧对称分布于质体上；四个激振器两两分别安装在质体的上侧和下侧，每个激振器中各有一偏心转子，偏心转子由各自的感应电动机驱动，分别绕着旋转轴线中心旋转，同侧的两个频率相同的激振器关于y轴对称分布，但旋转方向相反，倍频自同步驱动，实现设备双频双直线轨迹运动功能；以此提高振动筛分/脱水/密实/成型设备的工作效率，改善该类设备的工作质量。

所述振动机的四个激振器的参数确定方法，包括如下步骤：

步骤1，建立动力学模型和系统运动微分方程

如图1所示，建立如图所示的坐标系。四个激振器分别绕着旋转中心轴o₁,o₂,o₃和o₄旋转。分别是四个转子(URs)的旋转角。而且，四个激振器与x轴的夹角分别用β₁，β₂，β₃和β₄表示。根据这个模型，整个系统展现出三个自由度：直线运动x，y和摆动角ψ。

根据Lagrange方程，得系统的运动微分方程如下：

其中

J_i＝j_0i+m_ir_i²,i＝1,2,3,4

式中，