雙振動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速同步原理
雙振動(dòng)電機(jī)作為振動(dòng)源,用于振動(dòng)機(jī)械已有三十多年的歷史。它以獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),迅速取代了用機(jī)械方法保持轉(zhuǎn)速同步的老一代振源裝置,公司生產(chǎn)的直線振動(dòng)篩分過(guò)濾機(jī),振動(dòng)給料機(jī),均裝有兩臺(tái)并列的振動(dòng)電機(jī)。從振動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)到安裝使用,并無(wú)特殊要求,只要型號(hào)相同,任意兩臺(tái)裝機(jī),均能滿意地同步工作,甚至在一臺(tái)瞬間晚起動(dòng)的反常情況下,當(dāng)機(jī)械猛然擺動(dòng)若干次后,仍進(jìn)入同步運(yùn)行,在十多年的生產(chǎn)過(guò)程中,無(wú)一臺(tái)同步失效。
一、振動(dòng)機(jī)械的工作特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)機(jī)理
在振動(dòng)機(jī)械的篩體上,并裝兩臺(tái)相對(duì)反向旋轉(zhuǎn)的振動(dòng)電機(jī),驅(qū)使篩體作往復(fù)線性運(yùn)動(dòng),以滿足物料加工的除雜、去石、分級(jí)和篩理,作為振源的振動(dòng)電機(jī),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在電機(jī)軸的兩端軸伸上裝有同向偏心的偏重塊,作為振動(dòng)電機(jī)的激振元件。偏重塊與電機(jī)軸組成偏重轉(zhuǎn)子,被支承在電機(jī)軸承上。兩臺(tái)震動(dòng)電機(jī)緊固在篩體上,篩體通過(guò)支承彈簧聯(lián)結(jié)在固定的機(jī)架上?!?/span>
直線振動(dòng)篩分過(guò)濾機(jī)通常設(shè)計(jì)為低頻大振幅的遠(yuǎn)共振機(jī)械,以滿足篩理運(yùn)動(dòng)特性的要求。所謂遠(yuǎn)共振機(jī)械是指:在以激振元件(偏重塊),彈性/阻尼元件(彈簧)和慣性元件(篩體)組成的振動(dòng)系統(tǒng)中,激振頻率與系統(tǒng)的固有頻率之比即頻率比≥2.5的振動(dòng)機(jī)械,工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離共振轉(zhuǎn)速,從振動(dòng)參數(shù)的相關(guān)特性知道,振動(dòng)機(jī)械的頻率比,振動(dòng)體位移對(duì)激振力的落后角與阻尼比之間存在這樣一種關(guān)系:當(dāng)阻尼比很小,頻率比≥2.5時(shí),振動(dòng)體(篩體)位移對(duì)激振力的 落后角一180 ¨。在糧食振動(dòng)機(jī)械上表現(xiàn)為,當(dāng)偏 重塊向前轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),篩體向后轉(zhuǎn)動(dòng);偏重塊向左時(shí),篩體向右,由于振動(dòng)電機(jī)相對(duì)反向旋轉(zhuǎn),故兩偏重塊對(duì) 篩體作反向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
二、單振動(dòng)電機(jī)的簡(jiǎn)化振動(dòng)方程與進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)
振動(dòng)電機(jī)偏重塊質(zhì)量m n,以偏心距7和角速度力響應(yīng),作與激振力相同角頻率的平面回轉(zhuǎn)諧運(yùn)動(dòng),篩體平面回轉(zhuǎn)角速度與激振力角速度相同。由于篩體位移落后激振力180度,所以,固定在篩體上的振動(dòng)電機(jī),其偏重塊受篩體牽連,作與篩體反方向的牽連運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生反向牽連運(yùn)動(dòng)慣性力,設(shè)支承彈簧剛度為k,阻尼系數(shù)為f。該振動(dòng)機(jī)械的力學(xué)模型如圖1所示。按模型建立振動(dòng)微分方程,并經(jīng)推導(dǎo),得簡(jiǎn)化振動(dòng)方程:M ̄koo2=motto ,式中左邊∞為篩體M的平面回轉(zhuǎn)角速度,為解釋方便,用Q代cU,則 MM2?。剑恚铮罚铮锎朔匠谭从沉撕Y體M與偏重塊mn之間的動(dòng)力學(xué)關(guān)系。mn是偏重塊質(zhì)量,也就是偏重轉(zhuǎn)子不平衡量,而篩體M可以看作偏重轉(zhuǎn)子的支承系統(tǒng),轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子不平衡量的響應(yīng)叫同步進(jìn)動(dòng)(SY.achronous whir1)?。省S脛?dòng)力學(xué)解釋為:偏重轉(zhuǎn)子不平衡量m0,在以偏心距7和∞角速度旋轉(zhuǎn)時(shí),篩體M則以 為半徑和與轉(zhuǎn)子同頻的回轉(zhuǎn)角速度Q作同步進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),機(jī)械處于慣性力平衡的穩(wěn)定工作狀態(tài)。若Q≠∞時(shí),則是非同步進(jìn)動(dòng)狀態(tài),經(jīng)常發(fā)生在起動(dòng)過(guò)程(CO>Q)和停車過(guò)程(∞<Q)中,機(jī)械處于不穩(wěn)定過(guò)渡狀態(tài)。
設(shè)左右偏重塊質(zhì)量均為m。,兩偏重轉(zhuǎn)子的偏心距均為r,左偏重轉(zhuǎn)子角速度為∞,右偏重轉(zhuǎn)子角速度為(o2,且 >,篩體質(zhì)量為M(含2m。)、篩體回轉(zhuǎn)角速度為n、回轉(zhuǎn)振幅為 ,按兩種情況分析轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)問(wèn)題?!?/span>
⒈獨(dú)立的轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)
假設(shè)將篩體平分為左右兩個(gè)獨(dú)立的分篩體,質(zhì)1量各為÷M,則與上節(jié)中單臺(tái)振動(dòng)電機(jī)機(jī)械一樣,各自組成獨(dú)立的轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)系統(tǒng)。左、右分篩體,各自以不同的角速度進(jìn)行同步進(jìn)動(dòng)?!?/font>
若左右振動(dòng)電機(jī)以相同的角速度旋轉(zhuǎn)時(shí),由于振動(dòng)電機(jī)相對(duì)轉(zhuǎn)向相反,兩分篩體的橫向慣性分力相互抵消,縱向慣性分力相互疊加,形成縱向慣性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在同步進(jìn)動(dòng)情況下,兩分篩體的獨(dú)立進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)之和與整體篩體的進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)是相等的,兩個(gè)獨(dú)立的偏重轉(zhuǎn)子可與一個(gè)整體篩體同時(shí)作同步進(jìn)動(dòng)?!?/span>
⒉一個(gè)整體篩體時(shí)轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)
若左右振動(dòng)電機(jī)的角速度不同,且∞稍大于oyz,∞ 一oyz=△∞。由于兩臺(tái)振動(dòng)電機(jī)固定在同一篩體M上,當(dāng)兩臺(tái)振動(dòng)電機(jī)同時(shí)工作時(shí),左、右偏重轉(zhuǎn)子各自獨(dú)立旋轉(zhuǎn),此時(shí),偏重轉(zhuǎn)子與篩體的動(dòng)力學(xué)關(guān)系是,篩體M作為兩偏重轉(zhuǎn)子的共同支承系統(tǒng),由于CO1≠oyz,故M不可能對(duì)不同角速度的兩個(gè)偏重轉(zhuǎn)子同時(shí)作同一的同頻回轉(zhuǎn)響應(yīng),即不能實(shí)現(xiàn)同步進(jìn)動(dòng)。實(shí)際上,此刻兩偏重轉(zhuǎn)子與篩體都處于非同步進(jìn)動(dòng)狀態(tài),是慣性力不平衡的過(guò)渡狀態(tài)。振動(dòng)電機(jī)偏重轉(zhuǎn)子在電磁扭矩的驅(qū)動(dòng)下作勻速旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生激振力。迫使篩體作同步回轉(zhuǎn),產(chǎn)生慣性力,此篩體慣性力即是振動(dòng)電機(jī)的負(fù)載。根據(jù)電機(jī)負(fù)載特性,振動(dòng)電機(jī)電流隨負(fù)載成正比例變化。負(fù)載決定著電流大小。也就是Q決定著電流大小。Q比小△ ,則電機(jī)電流在滿足Q回轉(zhuǎn)角速度的篩體慣性力負(fù)載下,從與∞ 角速度相適應(yīng)的激振力電流自行下降至與一△∞角速度相適應(yīng)的激振力電流,使震動(dòng)電機(jī)激振力角速度與一半篩體慣性力的角速度相等,由非同步進(jìn)動(dòng)恢復(fù)到同步進(jìn)動(dòng),系統(tǒng)慣性力又恢復(fù)了平衡。雙振動(dòng)電機(jī)由不同的角速度∞、oyz變?yōu)橄嗤慕撬俣?infin;,實(shí)現(xiàn)雙振動(dòng)電機(jī)機(jī)械同步運(yùn)行?!?/font>
四、保證同步起動(dòng)的措施
安裝在篩體上的振動(dòng)電機(jī)均有一定的安裝角(電機(jī)軸線與鉛錘線之夾角),以滿足篩面振動(dòng)特性要求,一般在7~53度之間。偏重轉(zhuǎn)子在靜態(tài)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)情況下,質(zhì)心自動(dòng)處于***低位置。且***低點(diǎn)的位置精度與安裝角成正比,這樣就使兩偏重塊自動(dòng)處于***低位置,保持在同一“起跑線”上開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),尚須注意的是,當(dāng)安裝角較小(例如≤7。)時(shí),質(zhì)心停留在上死點(diǎn)的可能性有所增加,為避免此種情況發(fā)生,在偏重轉(zhuǎn)子***低位置處和靜子對(duì)應(yīng)的***高位置各裝一枚同極永磁鐵,使轉(zhuǎn)子、靜子在上死點(diǎn)處相互推開(kāi),以保證同步起動(dòng)萬(wàn)無(wú)一失?!?/font>
五、
雙振動(dòng)電機(jī)機(jī)械的同步運(yùn)轉(zhuǎn),是由兩***立旋轉(zhuǎn)的振動(dòng)電機(jī),在同一篩體平面回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的制約下,利用轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和電機(jī)負(fù)載特性,由機(jī)械自身的自同步調(diào)節(jié)機(jī)能實(shí)現(xiàn)的。是機(jī)械在特定條件下的自然物理現(xiàn)象。有強(qiáng)的抗干擾和恢復(fù)能力,因無(wú)任何外部調(diào)控機(jī)件,不需任何維護(hù),因此,同步是持續(xù)的,可靠的。
在振動(dòng)機(jī)械的篩體上,并裝兩臺(tái)相對(duì)反向旋轉(zhuǎn)的振動(dòng)電機(jī),驅(qū)使篩體作往復(fù)線性運(yùn)動(dòng),以滿足物料加工的除雜、去石、分級(jí)和篩理,作為振源的振動(dòng)電機(jī),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在電機(jī)軸的兩端軸伸上裝有同向偏心的偏重塊,作為振動(dòng)電機(jī)的激振元件。偏重塊與電機(jī)軸組成偏重轉(zhuǎn)子,被支承在電機(jī)軸承上。兩臺(tái)震動(dòng)電機(jī)緊固在篩體上,篩體通過(guò)支承彈簧聯(lián)結(jié)在固定的機(jī)架上?!?/span>
直線振動(dòng)篩分過(guò)濾機(jī)通常設(shè)計(jì)為低頻大振幅的遠(yuǎn)共振機(jī)械,以滿足篩理運(yùn)動(dòng)特性的要求。所謂遠(yuǎn)共振機(jī)械是指:在以激振元件(偏重塊),彈性/阻尼元件(彈簧)和慣性元件(篩體)組成的振動(dòng)系統(tǒng)中,激振頻率與系統(tǒng)的固有頻率之比即頻率比≥2.5的振動(dòng)機(jī)械,工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離共振轉(zhuǎn)速,從振動(dòng)參數(shù)的相關(guān)特性知道,振動(dòng)機(jī)械的頻率比,振動(dòng)體位移對(duì)激振力的落后角與阻尼比之間存在這樣一種關(guān)系:當(dāng)阻尼比很小,頻率比≥2.5時(shí),振動(dòng)體(篩體)位移對(duì)激振力的 落后角一180 ¨。在糧食振動(dòng)機(jī)械上表現(xiàn)為,當(dāng)偏 重塊向前轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),篩體向后轉(zhuǎn)動(dòng);偏重塊向左時(shí),篩體向右,由于振動(dòng)電機(jī)相對(duì)反向旋轉(zhuǎn),故兩偏重塊對(duì) 篩體作反向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
二、單振動(dòng)電機(jī)的簡(jiǎn)化振動(dòng)方程與進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)
振動(dòng)電機(jī)偏重塊質(zhì)量m n,以偏心距7和角速度力響應(yīng),作與激振力相同角頻率的平面回轉(zhuǎn)諧運(yùn)動(dòng),篩體平面回轉(zhuǎn)角速度與激振力角速度相同。由于篩體位移落后激振力180度,所以,固定在篩體上的振動(dòng)電機(jī),其偏重塊受篩體牽連,作與篩體反方向的牽連運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生反向牽連運(yùn)動(dòng)慣性力,設(shè)支承彈簧剛度為k,阻尼系數(shù)為f。該振動(dòng)機(jī)械的力學(xué)模型如圖1所示。按模型建立振動(dòng)微分方程,并經(jīng)推導(dǎo),得簡(jiǎn)化振動(dòng)方程:M ̄koo2=motto ,式中左邊∞為篩體M的平面回轉(zhuǎn)角速度,為解釋方便,用Q代cU,則 MM2?。剑恚铮罚铮锎朔匠谭从沉撕Y體M與偏重塊mn之間的動(dòng)力學(xué)關(guān)系。mn是偏重塊質(zhì)量,也就是偏重轉(zhuǎn)子不平衡量,而篩體M可以看作偏重轉(zhuǎn)子的支承系統(tǒng),轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子不平衡量的響應(yīng)叫同步進(jìn)動(dòng)(SY.achronous whir1)?。省S脛?dòng)力學(xué)解釋為:偏重轉(zhuǎn)子不平衡量m0,在以偏心距7和∞角速度旋轉(zhuǎn)時(shí),篩體M則以 為半徑和與轉(zhuǎn)子同頻的回轉(zhuǎn)角速度Q作同步進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),機(jī)械處于慣性力平衡的穩(wěn)定工作狀態(tài)。若Q≠∞時(shí),則是非同步進(jìn)動(dòng)狀態(tài),經(jīng)常發(fā)生在起動(dòng)過(guò)程(CO>Q)和停車過(guò)程(∞<Q)中,機(jī)械處于不穩(wěn)定過(guò)渡狀態(tài)。
三、雙振動(dòng)電機(jī)機(jī)械的進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)
將左右兩臺(tái)振動(dòng)電機(jī)對(duì)稱地裝于篩體縱向中心線的兩側(cè),篩體通過(guò)彈簧支承在機(jī)架上,左右偏重轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反。如圖2所示。
設(shè)左右偏重塊質(zhì)量均為m。,兩偏重轉(zhuǎn)子的偏心距均為r,左偏重轉(zhuǎn)子角速度為∞,右偏重轉(zhuǎn)子角速度為(o2,且 >,篩體質(zhì)量為M(含2m。)、篩體回轉(zhuǎn)角速度為n、回轉(zhuǎn)振幅為 ,按兩種情況分析轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)問(wèn)題?!?/span>
⒈獨(dú)立的轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)
假設(shè)將篩體平分為左右兩個(gè)獨(dú)立的分篩體,質(zhì)1量各為÷M,則與上節(jié)中單臺(tái)振動(dòng)電機(jī)機(jī)械一樣,各自組成獨(dú)立的轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)系統(tǒng)。左、右分篩體,各自以不同的角速度進(jìn)行同步進(jìn)動(dòng)?!?/font>
若左右振動(dòng)電機(jī)以相同的角速度旋轉(zhuǎn)時(shí),由于振動(dòng)電機(jī)相對(duì)轉(zhuǎn)向相反,兩分篩體的橫向慣性分力相互抵消,縱向慣性分力相互疊加,形成縱向慣性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在同步進(jìn)動(dòng)情況下,兩分篩體的獨(dú)立進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)之和與整體篩體的進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)是相等的,兩個(gè)獨(dú)立的偏重轉(zhuǎn)子可與一個(gè)整體篩體同時(shí)作同步進(jìn)動(dòng)?!?/span>
⒉一個(gè)整體篩體時(shí)轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)
若左右振動(dòng)電機(jī)的角速度不同,且∞稍大于oyz,∞ 一oyz=△∞。由于兩臺(tái)振動(dòng)電機(jī)固定在同一篩體M上,當(dāng)兩臺(tái)振動(dòng)電機(jī)同時(shí)工作時(shí),左、右偏重轉(zhuǎn)子各自獨(dú)立旋轉(zhuǎn),此時(shí),偏重轉(zhuǎn)子與篩體的動(dòng)力學(xué)關(guān)系是,篩體M作為兩偏重轉(zhuǎn)子的共同支承系統(tǒng),由于CO1≠oyz,故M不可能對(duì)不同角速度的兩個(gè)偏重轉(zhuǎn)子同時(shí)作同一的同頻回轉(zhuǎn)響應(yīng),即不能實(shí)現(xiàn)同步進(jìn)動(dòng)。實(shí)際上,此刻兩偏重轉(zhuǎn)子與篩體都處于非同步進(jìn)動(dòng)狀態(tài),是慣性力不平衡的過(guò)渡狀態(tài)。振動(dòng)電機(jī)偏重轉(zhuǎn)子在電磁扭矩的驅(qū)動(dòng)下作勻速旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生激振力。迫使篩體作同步回轉(zhuǎn),產(chǎn)生慣性力,此篩體慣性力即是振動(dòng)電機(jī)的負(fù)載。根據(jù)電機(jī)負(fù)載特性,振動(dòng)電機(jī)電流隨負(fù)載成正比例變化。負(fù)載決定著電流大小。也就是Q決定著電流大小。Q比小△ ,則電機(jī)電流在滿足Q回轉(zhuǎn)角速度的篩體慣性力負(fù)載下,從與∞ 角速度相適應(yīng)的激振力電流自行下降至與一△∞角速度相適應(yīng)的激振力電流,使震動(dòng)電機(jī)激振力角速度與一半篩體慣性力的角速度相等,由非同步進(jìn)動(dòng)恢復(fù)到同步進(jìn)動(dòng),系統(tǒng)慣性力又恢復(fù)了平衡。雙振動(dòng)電機(jī)由不同的角速度∞、oyz變?yōu)橄嗤慕撬俣?infin;,實(shí)現(xiàn)雙振動(dòng)電機(jī)機(jī)械同步運(yùn)行?!?/font>
四、保證同步起動(dòng)的措施
安裝在篩體上的振動(dòng)電機(jī)均有一定的安裝角(電機(jī)軸線與鉛錘線之夾角),以滿足篩面振動(dòng)特性要求,一般在7~53度之間。偏重轉(zhuǎn)子在靜態(tài)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)情況下,質(zhì)心自動(dòng)處于***低位置。且***低點(diǎn)的位置精度與安裝角成正比,這樣就使兩偏重塊自動(dòng)處于***低位置,保持在同一“起跑線”上開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),尚須注意的是,當(dāng)安裝角較小(例如≤7。)時(shí),質(zhì)心停留在上死點(diǎn)的可能性有所增加,為避免此種情況發(fā)生,在偏重轉(zhuǎn)子***低位置處和靜子對(duì)應(yīng)的***高位置各裝一枚同極永磁鐵,使轉(zhuǎn)子、靜子在上死點(diǎn)處相互推開(kāi),以保證同步起動(dòng)萬(wàn)無(wú)一失?!?/font>
五、
雙振動(dòng)電機(jī)機(jī)械的同步運(yùn)轉(zhuǎn),是由兩***立旋轉(zhuǎn)的振動(dòng)電機(jī),在同一篩體平面回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的制約下,利用轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和電機(jī)負(fù)載特性,由機(jī)械自身的自同步調(diào)節(jié)機(jī)能實(shí)現(xiàn)的。是機(jī)械在特定條件下的自然物理現(xiàn)象。有強(qiáng)的抗干擾和恢復(fù)能力,因無(wú)任何外部調(diào)控機(jī)件,不需任何維護(hù),因此,同步是持續(xù)的,可靠的。
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