專利名稱：二級(jí)動(dòng)擺混沌激振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明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(jí)動(dòng)擺的混 沌激振器，屬于振動(dòng)利用工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激振器是強(qiáng)迫系統(tǒng)按人為給定的頻率進(jìn)行連續(xù)機(jī)械振動(dòng)的激振源，一般分為機(jī) 械、電子兩大類，機(jī)械激振器又有是否含有動(dòng)力源之分含有動(dòng)力源的激振器即振動(dòng)電機(jī)， 是利用機(jī)械振動(dòng)原理來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)機(jī)械工作的激振源設(shè)備，既是動(dòng)力源又是激振源；不含動(dòng) 力源的普通激振器，與動(dòng)力源如普通電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳 遞。常見(jiàn)的激振器是在其轉(zhuǎn)軸的兩端，分別裝有兩組偏心擺塊(簡(jiǎn)稱擺塊)組成激振 源，每組擺塊2個(gè)分為主副擺塊，形狀常為扇形，擺塊均固結(jié)于激振器軸上，稱為單軸式慣 性激振裝置或一級(jí)擺塊激振器?；剞D(zhuǎn)時(shí)激振器由于擺塊的離心作用產(chǎn)生沿圓周方向變化的 激振力，帶動(dòng)振動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)，最大激振力可根據(jù)負(fù)荷需要調(diào)整軸端主副擺塊相對(duì) 夾角，調(diào)定后運(yùn)行過(guò)程中其振動(dòng)頻率可保持基本穩(wěn)定。普通激振器具有開機(jī)前激振力可調(diào)、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便等 優(yōu)點(diǎn)，故近年來(lái)在很多振動(dòng)機(jī)械或振動(dòng)利用工程中得到應(yīng)用。普通激振器的擺塊固結(jié)于激振器軸上，最大激振力一經(jīng)調(diào)定，在運(yùn)行過(guò)程中即為 定值，但其在啟動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中，當(dāng)振動(dòng)頻率接近于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振幅會(huì)迅速增加而 產(chǎn)生共振，不僅使系統(tǒng)失去穩(wěn)定性，且容易引起振動(dòng)機(jī)械包括激振器本身結(jié)構(gòu)的損壞。在很多情況下，振動(dòng)機(jī)械特別是特大型振動(dòng)機(jī)械需要系統(tǒng)在啟停階段能順利通過(guò) 共振點(diǎn)，需要系統(tǒng)在工作過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)，具有寬的功率譜曲線或運(yùn)動(dòng)軌跡的某些不規(guī) 則性能，來(lái)完成一些特殊的作業(yè)內(nèi)容，如振動(dòng)篩機(jī)的透篩率過(guò)低、卡篩、板結(jié)；振動(dòng)磨機(jī)粉體 的不細(xì)化、易團(tuán)聚、反粉碎；各種料倉(cāng)、料斗、溜槽的倉(cāng)壁振動(dòng)工作中物料粘結(jié)、起拱、滯留的 非正常運(yùn)動(dòng)；振動(dòng)混料機(jī)中某些多種物料混合的混合均勻度不高、混合效率過(guò)低等問(wèn)題，普 通激振器對(duì)于這些問(wèn)題的解決幾乎是無(wú)能為力的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種二級(jí)動(dòng)擺混沌激振器，目的是為有效地解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā) 明能使系統(tǒng)在啟動(dòng)階段以較小的激振力啟動(dòng)，大大降低激振器的啟動(dòng)力矩，提高振動(dòng)機(jī)械 啟動(dòng)的快速性和可靠性；停機(jī)階段以很小的激振力通過(guò)其系統(tǒng)的共振區(qū)，從而防止共振的 產(chǎn)生，達(dá)到能耗低、壽命長(zhǎng)的目的，故對(duì)于頻繁啟動(dòng)的振動(dòng)機(jī)械尤為適用。本發(fā)明是將激振器軸端的偏心擺塊分為定擺和動(dòng)擺，定擺形狀常為扇形，動(dòng)擺形 狀可為扇形亦可依據(jù)需要制作成其他形狀；動(dòng)擺又分為一級(jí)動(dòng)擺、二級(jí)動(dòng)擺，定擺固定在激 振器軸上，一級(jí)動(dòng)擺活套在激振器軸上或裝在定擺軸上，二級(jí)動(dòng)擺則活套在一級(jí)動(dòng)擺軸上。 在運(yùn)行過(guò)程中兩動(dòng)擺不僅相對(duì)于定擺的位置是自由的，且兩動(dòng)擺之間的相對(duì)位置也是自由
3的，即本發(fā)明一端的定擺、一級(jí)動(dòng)擺、二級(jí)動(dòng)擺共具有3個(gè)自由度，由此可知本發(fā)明至少為3 自由度機(jī)構(gòu)。影響兩動(dòng)擺的運(yùn)動(dòng)特性和運(yùn)動(dòng)不確定性的因素很多，使機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)的輸入確定 而輸出不確定的混沌運(yùn)動(dòng)，混沌運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)就是具有寬的功率譜曲線和運(yùn)動(dòng)軌跡的某些不 規(guī)則性能，本發(fā)明恰是利用這些特點(diǎn)將混沌運(yùn)動(dòng)應(yīng)用于具有一些特殊作業(yè)需求的振動(dòng)機(jī)械 系統(tǒng)。由于動(dòng)擺的作用，使激振器各擺塊瞬時(shí)合成的總慣性力可在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生變 化，特別是在啟動(dòng)、停機(jī)過(guò)程中，鑒于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)所致可使其總慣性力很小或接近于零， 從而使激振器能以很小或接近于零的激振力情況下通過(guò)共振區(qū)，進(jìn)而避免系統(tǒng)啟停階段的 共振。本發(fā)明是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明二級(jí)動(dòng)擺混沌激振器包括激振器座組件和二級(jí)動(dòng)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(jí)動(dòng)擺組件在激振器軸左右兩端呈對(duì)稱分布，二級(jí)動(dòng)擺組件包括定擺、一級(jí)動(dòng) 擺、二級(jí)動(dòng)擺、二級(jí)擺軸、軸承一和軸承二。二級(jí)動(dòng)擺組件安裝于激振器軸軸端，定擺通過(guò)平 鍵固結(jié)于激振器軸；一級(jí)動(dòng)擺與定擺之間裝有軸套，一級(jí)動(dòng)擺通過(guò)軸承一與激振器軸相鉸 接，一級(jí)動(dòng)擺下部裝有二級(jí)擺軸；二級(jí)動(dòng)擺通過(guò)軸承二與二級(jí)擺軸相鉸接。所述定擺、一級(jí)動(dòng)擺、二級(jí)動(dòng)擺的質(zhì)量比為5 3.5 1.5，也可為其他比值的質(zhì)量 比，應(yīng)視系統(tǒng)需要、結(jié)構(gòu)允許、保障系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)和效率等因素綜合考慮。在激振器座兩端分別固結(jié)有擺塊罩，它分別將左右二級(jí)動(dòng)擺組件全部罩住，以保 證運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的安全，擺塊罩的徑向尺寸應(yīng)依據(jù)所有擺塊的運(yùn)動(dòng)范圍尺寸而定。由于左右二級(jí)動(dòng)擺組件的結(jié)構(gòu)為對(duì)稱分布，故僅對(duì)左擺塊組件陳述之即可；還是 由于對(duì)稱性，運(yùn)動(dòng)時(shí)左右動(dòng)擺組件易實(shí)現(xiàn)同步，偶有短時(shí)不同步的情況，則產(chǎn)生的軸向力偶 矩完全在系統(tǒng)承受范圍內(nèi)，故不另加說(shuō)明。二級(jí)動(dòng)擺組件的結(jié)構(gòu)原理說(shuō)明如下二級(jí)動(dòng)擺組件安裝于激振器軸軸端，定擺通過(guò)平鍵固結(jié)于激振器軸；一級(jí)動(dòng)擺與 定擺之間裝有軸套，它通過(guò)軸承與激振器軸相鉸接，其下部裝有二級(jí)擺軸；二級(jí)動(dòng)擺通過(guò)軸 承與二級(jí)擺軸相鉸接。本發(fā)明啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于一、二級(jí)動(dòng)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(dòng)力矩降低，提高啟動(dòng)的快速性；正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其相對(duì)位置和運(yùn)動(dòng)情況復(fù)雜； 停機(jī)時(shí)定擺轉(zhuǎn)速減慢，一級(jí)動(dòng)擺由于慣性會(huì)沿ω方向移至由定位裝置所限定的位置，此時(shí) 一級(jí)動(dòng)擺與定擺的偏心基本抵消，二級(jí)動(dòng)擺無(wú)論在任何角度，都使激振器以很小的激振力 通過(guò)其系統(tǒng)的共振區(qū)，從而防止共振的產(chǎn)生；在定擺上設(shè)有許多定位孔，定位銷插在不同的 定位孔內(nèi)，調(diào)節(jié)動(dòng)擺與定擺啟停時(shí)的夾角，達(dá)到調(diào)節(jié)啟停激振力的目的；當(dāng)本發(fā)明按_ω運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)，可采用定擺右側(cè)的定位銷孔，裝上定位銷即可達(dá)到上述相同的效果。由上述分析可知，本發(fā)明自由度至少為3，自由度越多，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)越復(fù)雜。當(dāng)激振 器軸帶動(dòng)定擺轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于系統(tǒng)載荷的變化、電源電壓波動(dòng)、系統(tǒng)速度波動(dòng)、加速度波動(dòng)等 因素的影響，一級(jí)動(dòng)擺、二級(jí)動(dòng)擺會(huì)在復(fù)雜多變的情況下和定擺發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使各擺塊質(zhì) 心位置和運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化而產(chǎn)生混沌運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)的振頻、振幅、激振力、振動(dòng)強(qiáng)度等性能參數(shù)將發(fā)生較大變化，以實(shí)現(xiàn)寬的功率譜或運(yùn)動(dòng)軌跡某些不規(guī)則性能，如實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)或在某個(gè)短 時(shí)段上的大振幅、大激振力、大振動(dòng)強(qiáng)度等特殊慣性性能。另外，振幅、激振力、振動(dòng)強(qiáng)度等參數(shù)最大值、作用時(shí)間與各級(jí)擺塊質(zhì)心的偏心距、 擺塊質(zhì)量、激振器的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速、速度及加速度波動(dòng)的規(guī)律等因素有關(guān)，由此產(chǎn)生的振動(dòng)具有 多頻多幅的特點(diǎn)，即同一時(shí)刻有多個(gè)頻率和振幅作用于系統(tǒng)，相當(dāng)于多個(gè)頻率和振幅的合 成振動(dòng)。本發(fā)明二級(jí)動(dòng)擺混沌激振器上述性能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于克服振動(dòng)機(jī)械的某些工作阻 障，解決振動(dòng)機(jī)械的某些關(guān)鍵技術(shù)或制約發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，如振動(dòng)篩機(jī)的透篩率過(guò)低、卡 篩；振動(dòng)磨機(jī)微粉的不細(xì)化、易團(tuán)聚；振動(dòng)混料機(jī)中某些多種物料混合的混合均勻度不高、 混合效率過(guò)低；各種料倉(cāng)、料斗、溜槽的倉(cāng)壁振動(dòng)工作中物料粘結(jié)、起拱、滯留的非正常運(yùn)動(dòng) 等問(wèn)題，具有明顯的工程效果和適用意義。本發(fā)明能使系統(tǒng)在啟動(dòng)階段以較小的激振力啟動(dòng)，大大降低激振器的啟動(dòng)力矩， 提高振動(dòng)機(jī)械啟動(dòng)的快速性和可靠性；停機(jī)階段以很小的激振力通過(guò)其系統(tǒng)的共振區(qū)，從 而防止共振的產(chǎn)生，達(dá)到能耗低、壽命長(zhǎng)的目的，故對(duì)于頻繁啟動(dòng)的振動(dòng)機(jī)械尤為適用。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意主視圖。圖2是本發(fā)明拆去左擺塊罩的K向放大結(jié)構(gòu)示意側(cè)視圖。圖中標(biāo)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(jí)動(dòng)擺，9、軸承二，10、二級(jí)動(dòng)擺軸，11、一級(jí)動(dòng)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(shí)施例方式參照附圖1，本發(fā)明主要包括激振器座組件和二級(jí)動(dòng)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(jí)動(dòng)擺組件在激振器座1左、右兩端呈對(duì)稱分布，包括平鍵4、軸承5、擺塊罩7、 二級(jí)動(dòng)擺8、軸承一 9、二級(jí)動(dòng)擺軸10、一級(jí)動(dòng)擺11、軸套12以及定擺3上設(shè)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(jié)構(gòu)。在激振器座1兩端分別固結(jié)有擺塊罩7，它分別將左右二級(jí)動(dòng)擺組件全部罩住，以 保證運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的安全。如附圖1所示，由于左右二級(jí)動(dòng)擺組件的結(jié)構(gòu)為對(duì)稱分布，故具體實(shí)施方式
中僅 對(duì)左擺塊組件陳述之；還是由于對(duì)稱性，運(yùn)動(dòng)時(shí)左右動(dòng)擺組件易實(shí)現(xiàn)同步，偶有短時(shí)不同步 的情況，則產(chǎn)生的軸向力偶矩完全在系統(tǒng)承受范圍內(nèi)。二級(jí)動(dòng)擺組件的結(jié)構(gòu)原理以左二級(jí)動(dòng)擺組件為例加以說(shuō)明附圖1中，二級(jí)動(dòng)擺組件安裝于激振器軸6左端部分，定擺3通過(guò)平鍵4固結(jié)于激 振器軸6 ；—級(jí)動(dòng)擺11與定擺3之間裝有軸套12，一級(jí)動(dòng)擺11通過(guò)軸承一 5與激振器軸6相鉸接，其下部裝有二級(jí)擺軸10 ；二級(jí)動(dòng)擺8通過(guò)軸承二 9與二級(jí)擺軸10相鉸接。由附圖2可知，本發(fā)明按逆時(shí)針角速度ω啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于一、二級(jí)動(dòng)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(dòng)力矩降低， 提高啟動(dòng)的快速性；停機(jī)時(shí)定擺3轉(zhuǎn)速減慢，一級(jí)動(dòng)擺11由于慣性被沿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(diǎn)劃線所示位置)，此時(shí)一級(jí)動(dòng)擺11 與定擺3的偏心基本抵消，此時(shí)二級(jí)動(dòng)擺8無(wú)論在任何位置(如附圖2中雙點(diǎn)劃線所示位 置)，都使激振器以很小的激振力通過(guò)其系統(tǒng)的共振區(qū)，從而防止共振的產(chǎn)生，同時(shí)在定擺 3上可設(shè)有許多定位孔，定位銷可以插在不同的定位孔內(nèi)，以調(diào)節(jié)動(dòng)擺與定擺的夾角，達(dá)到 調(diào)節(jié)激振器激振力的目的；本發(fā)明當(dāng)按角速度_ω運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可采用定擺3右側(cè)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(yīng)的定位銷即可達(dá)到上述相同的 效果。在激振器座1兩端分別固結(jié)有擺塊罩7，將二級(jí)動(dòng)擺組件罩在擺塊罩7內(nèi)，擺塊罩 7的徑向尺寸應(yīng)依據(jù)所有擺塊的運(yùn)動(dòng)范圍尺寸而定。由上述分析可知，本發(fā)明機(jī)構(gòu)自由度至少為3，自由度越多，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)就越復(fù)雜； 當(dāng)輸入原動(dòng)力通過(guò)激振器軸6帶動(dòng)定擺3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于系統(tǒng)載荷的變化、電源電壓波動(dòng)、系 統(tǒng)速度波動(dòng)等因素的影響，一級(jí)動(dòng)擺11、二級(jí)動(dòng)擺8會(huì)在復(fù)雜多變的情況下和定擺3發(fā)生相 對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使各擺塊質(zhì)心位置和運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化而產(chǎn)生混沌運(yùn)動(dòng)，可導(dǎo)致系統(tǒng)的總慣性力、激振 力、振幅及振動(dòng)強(qiáng)度發(fā)生較大變化，能實(shí)現(xiàn)較寬的功率譜或運(yùn)動(dòng)軌跡某些不規(guī)則性能，如實(shí) 現(xiàn)瞬態(tài)或在某個(gè)短時(shí)段上的大振幅、大激振力、大振動(dòng)強(qiáng)度等特殊慣性性能，這些特殊慣性 性能的實(shí)現(xiàn)正是本發(fā)明的主要特點(diǎn)，通過(guò)控制裝置可對(duì)其大小、作用時(shí)間進(jìn)行有效控制。本發(fā)明可用于振動(dòng)機(jī)械中各種料倉(cāng)、料斗、溜槽的倉(cāng)壁振動(dòng)，以防止物料粘結(jié)、起 拱、滯留，促使物料正常運(yùn)動(dòng)；可用于直線振動(dòng)篩、概率篩、旋振篩、振動(dòng)給料機(jī)、振動(dòng)給料 斗、振動(dòng)輸送機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、振動(dòng)棒磨機(jī)、行星式球磨機(jī)等各種振動(dòng)機(jī)械作激振源和驅(qū)動(dòng) 源，使系統(tǒng)產(chǎn)生較寬的功率譜，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡某些不規(guī)則性能如大振幅、大激振力、大 振動(dòng)強(qiáng)度等特殊慣性性能的需求，更有效地完成系統(tǒng)的各種特殊作業(yè)內(nèi)容和作業(yè)要求。本發(fā)明也可用于一般振動(dòng)機(jī)械，使系統(tǒng)在啟動(dòng)階段以較小的激振力啟動(dòng)，以降低 激振器的啟動(dòng)力矩，提高振動(dòng)機(jī)械啟動(dòng)的快速性和可靠性；停機(jī)階段以很小的激振力通過(guò) 其系統(tǒng)的共振區(qū)，從而防止共振的產(chǎn)生，達(dá)到能耗低、壽命長(zhǎng)的目的，本發(fā)明尤其適用于頻 繁啟動(dòng)的振動(dòng)機(jī)械。
權(quán)利要求
一種二級(jí)動(dòng)擺混沌激振器，其特征在于包括激振器座組件和二級(jí)動(dòng)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(jí)動(dòng)擺組件在激振器軸左、右兩端呈對(duì)稱分布，二級(jí)動(dòng)擺組件包括定擺、一級(jí)動(dòng)擺、二級(jí)動(dòng)擺、二級(jí)擺軸、軸承一和軸承二，二級(jí)動(dòng)擺組件安裝于激振器軸軸端，定擺通過(guò)平鍵固結(jié)于激振器軸；一級(jí)動(dòng)擺與定擺之間裝有軸套，一級(jí)動(dòng)擺通過(guò)軸承一與激振器軸相鉸接，一級(jí)動(dòng)擺下部裝有二級(jí)擺軸；二級(jí)動(dòng)擺通過(guò)軸承二與二級(jí)擺軸相鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級(jí)動(dòng)擺混沌激振器，其特征在于在激振器座兩端分別固結(jié) 有擺塊罩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級(jí)動(dòng)擺混沌激振器，其特征在于所述定擺、一級(jí)動(dòng)擺、二級(jí) 動(dòng)擺的質(zhì)量比一般為5 3.5 1.5。
全文摘要
本發(fā)明二級(jí)動(dòng)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(jí)動(dòng)擺的混沌激振器，屬于振動(dòng)利用工程技術(shù)領(lǐng)域。包括激振器座組件和二級(jí)動(dòng)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(jí)動(dòng)擺組件在激振器軸左、右兩端呈對(duì)稱分布，二級(jí)動(dòng)擺組件包括定擺、一級(jí)動(dòng)擺、二級(jí)動(dòng)擺、二級(jí)擺軸、軸承一和軸承二，二級(jí)動(dòng)擺組件安裝于激振器軸軸端，定擺通過(guò)平鍵固結(jié)于激振器軸；一級(jí)動(dòng)擺與定擺之間裝有軸套，一級(jí)動(dòng)擺通過(guò)軸承一與激振器軸相鉸接，一級(jí)動(dòng)擺下部裝有二級(jí)擺軸；二級(jí)動(dòng)擺通過(guò)軸承二與二級(jí)擺軸相鉸接。在激振器座兩端分別固結(jié)有擺塊罩。
文檔編號(hào)B06B1/16GK101972740SQ20101050402
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者劉極峰, 楊小蘭, 黃健民 申請(qǐng)人:南京工程學(xué)院