[其他]低频机械振动能量补给装置

说明书

本装置属于生产与日用自动化机电装置。

传统的获得低频机械振动的方法，有曲柄带动连杆的方式，还有汽动。液动等方式。其中最简单的连杆式，要用马达，至于汽动、液动，设备就更复杂，昂贵，使用受到许多限制。直接使用市电的电磁振动。可以获得机械振动，但频率很高，改用电子线路产生低频电脉冲去驱动电磁铁，是可以获得低频机械振动的，但仍有许多不足之处。如1983年9月11日的《电子报》报导了“电子摇篮机”，里面就是用多谐振荡器产生的低频方波放大后去驱动电磁铁产生低频机械振动。再用这低频机械振动的能量去激振摇床的。摇床作受迫振动，显然，只有当电脉冲的频率和摇床的固有频率相等，二者相位也同步时，才能产生共振，获得稳定的机械振动，但这需要细心地调整电脉冲的频率才行。振起来后，要是摇床的位置有移动。或是衣物增减带来固有频率的变化，都会破坏这稳定的振动，又得调整这电脉冲的频率才行。因而是相当麻烦的。而且该“电子摇篮机”电子线路复杂。造价高，体积也大。

本装置的目的是给作低频机械振动的振动体(包括机械系统，以下皆同)提供一种激振器，这种激振没有自己一定的频率。而只是依据振动体的频率给振动体补充能量，不管振动体的频率是不是在变，总处于“共振”状态。这是一种消耗能量少，使振动体等幅或增幅振动的激振器。很显然，这种激振器因无须调整频率就能“共振”，因而使用方便。

本装置的另一个目的是，本装置在给低频机械振动补给能量，维持振动一定时间后，会自动停止补给能量，让振动停下来。

本装置的再一目的是自身体积小，重量轻，电子线路简单，能量利用率高，制造成本低。

本装置的基本构思是将电磁铁的衔铁通过激振机构与待补充能量的振动体相联，衔铁被振动体带动，随之一道运动，即作一种与振动体同步的往复运动。处于这种往复运动中的衔铁，在朝电磁铁的铁心运动，过其平衡位置后，能进入电磁铁的动作区域。在动作区域内，电磁铁通电，衔铁受电磁吸力，并通过激振机构给振动体一个拉力，使振动体加速，以增加动能的形式补充能量。在衔铁通过动作区域后，籍惯性运动的振动体能继续带着衔铁完成往复运动的其余路程，直到经过一个循环后，再次进入动作区域，如此不停地循环。

动作区域的起始点，由位置传感器1的位置决定。在该起始点上位置传感器开始输出脉冲，脉宽控制线路随之输出一个脉冲去驱动电子开关线路，电磁铁开始动作，在动作区域中的某个位置上，脉宽控制线路输出的那个脉冲幅度已降低，至使电子开关线路关闭，电磁铁停止输入电能，而其线包内开始出现反向电流，使电磁铁继续动作。在动作区域的终止点上，电磁铁通电时所储存的磁能都通过与线包并联的二极管放电释放完毕，衔铁不再受电磁吸力，其位置则是刚到或还未到与铁心相碰的行程终点上。

脉宽控制线路所输出脉冲的宽度决定了补充能量的多少。显然，所补给的能量刚好等于振动体振动一周所损失的能量时，振动体就将维持等幅振动。补给的能量大于1周中所损失的能量时，振动会增幅，补给的能量增大到一定数值不变后，增大后的振幅也会稳定在一个数值上。

本装置内有一个计数定时机构，它记录机械振动的次数，当计数到了规定值后，就能输出信号，破坏位置传感器的工作，因而它规定了振动体每回起振后，能无间断地周期性补充能量的最大周数。

图1是本装置的方框图。本装置由位置传感器1，脉宽控制电路2，电子开关电路3，电磁铁4，激振机构5，计数定时机构6组成。

图2是本装置的电原理图。

图3是本装置的激振机构图，激振机构的基本功能，一是将振动体的运动传给衔铁，使衔铁相对于铁心作往复运动；二是将衔铁所受的电磁吸力传给振动体，使之加速；三是不防碍振动体的运动。具体结构是支架9和底座10将铁心7置于静止体上，再用连杆。曲柄机构(见图8)将在同一静止体上的振动体与随振体13相联，将振动体的振动变为随振体的往复运动。若如图3所示，振动体本身就是作往复运动，曲柄连杆机构就可省去，随振体直接与振动体联为一体。随振体13用套有弹簧12的连接杆11与衔铁8相联。连接杆11与衔铁8间是固死的，与随振体13间则是活动的，但连接杆11的端部有螺母或台阶挡住随振体，使之无法脱出，因而衔铁8与随振体13彼此间可通过连接杆11拉动，即衔铁8在受电磁吸力时，拉动随振体13加速，而在随振体13作反向运动，离开铁心7时，拉着衔铁8尾随自己运动。套在连接杆11上的弹簧12在未被压缩的状态下，可以传递随振体13推动衔铁8的推力，而在衔铁8与铁心7相碰，运动受阻时，能被随振体13压缩，随振体13继续其行程，而不撞击铁心7。