新型振動(dòng)機(jī)中兩偏心轉(zhuǎn)子自同步理論的研究.pdf

1、不平衡轉(zhuǎn)子的自同步現(xiàn)象為振動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用提供了新途徑，并導(dǎo)致了振動(dòng)利用工程的確立。目前，各類自同步振動(dòng)機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，如:自同步給料機(jī)、自同步輸送機(jī)、自同步概率篩等。這些振動(dòng)機(jī)都是工作在遠(yuǎn)共振狀態(tài)或近共振狀態(tài)。對(duì)于遠(yuǎn)共振式振動(dòng)機(jī)，其工作頻率為2-10倍的系統(tǒng)固有頻率，隔振性能良好，但同時(shí)所需的激振力較大。另外，隨著處理物料量的增加，工作振幅略有下降。而近共振式振動(dòng)機(jī)的工作頻率在0.95到1.05倍的系統(tǒng)固有頻率范圍內(nèi)，所需激振

2、力較小，但同時(shí)傳遞給基礎(chǔ)的動(dòng)載荷很大。另外，當(dāng)處理物料的量偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，工作振幅大大降低。
　　本文提出了一種新型的雙機(jī)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，振動(dòng)機(jī)是由物料箱剛體和支撐剛體組成的組合結(jié)構(gòu)，而兩個(gè)偏心轉(zhuǎn)子設(shè)置兩種安裝形式。一種安裝形式為沿水平面對(duì)稱安裝，兩個(gè)偏心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心位于y軸上，旋轉(zhuǎn)平面關(guān)于垂直面xoz對(duì)稱。這種安裝形式下，物料箱有水平x、y方向、垂直z方向以及繞z軸旋轉(zhuǎn)ψ方向四個(gè)自由度，支撐剛體僅有垂直z方向自由度。另一種安裝形

3、式為沿垂直軸對(duì)稱安裝，兩個(gè)偏心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心位于z軸上，旋轉(zhuǎn)平面關(guān)于水平面xoy對(duì)稱。這種安裝形式下，物料箱有水平x、y方向、垂直z方向三個(gè)自由度，支撐剛體僅有垂直z方向自由度。為了減小振動(dòng)機(jī)z方向振動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)的影響，對(duì)振動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了隔振處理。當(dāng)工作頻率小于系統(tǒng)z方向的固有頻率時(shí)，此類振動(dòng)機(jī)的固有頻率隨所處理物料量的增加而減小，激振頻率與z方向固有頻率比向1接近，該方向振幅則隨處理物料量的增加而增加，從而適應(yīng)生產(chǎn)線上變給料量的要求。結(jié)合

4、數(shù)值計(jì)算分析和計(jì)算機(jī)仿真，本文研究了此類振動(dòng)系統(tǒng)的自同步問題，主要完成了以下幾個(gè)方面的工作:
　　(1)利用拉格朗日方程建立了偏心轉(zhuǎn)子兩種安裝形式下振動(dòng)系統(tǒng)及隔振振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程。對(duì)于隔振振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程，利用傳遞函數(shù)法求出了耦合方程的解析解。
　　(2)提出了此類振動(dòng)系統(tǒng)的自同步理論。首先，通過引入兩偏心轉(zhuǎn)子的角速度波動(dòng)系數(shù)并將其作為小參數(shù)，對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行無量綱處理，得到了兩偏心轉(zhuǎn)子的無量綱耦合方程;然后，由無

5、量綱耦合方程的零解存在得到了振動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步條件;最后，根據(jù)Routh-Hurwitz判據(jù)得到振動(dòng)系統(tǒng)同步運(yùn)行的穩(wěn)定性條件。
　　(3)定義了此類振動(dòng)系統(tǒng)的同步能力系數(shù)。通過數(shù)值計(jì)算方法，分析了系統(tǒng)同步能力系數(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，并驗(yàn)證了系統(tǒng)同步運(yùn)行狀態(tài)下的穩(wěn)定性。
　　(4)對(duì)此類振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，得到了振動(dòng)系統(tǒng)從啟動(dòng)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，兩電機(jī)轉(zhuǎn)速、兩偏心轉(zhuǎn)子相位差以及振動(dòng)系統(tǒng)各方向位移等計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了上述理論的正確