專利名稱：二級動擺混沌振動電機的制作方法
技術領域：
二級動擺混沌振動電機技術領域[0001]本實用新型涉及一種具有特殊慣性激振能力的振動電機，特別是一種具有二級 動擺結構的混沌振動電機，屬于振動利用工程技術領域。
背景技術：
[0002]振動電機是利用振動原理來驅動振動機械工作的激振設備，普通振動電機與普 通電動機都具有定子和轉子結構，但其在原理、功能和其他結構方面都有很大區(qū)別。[0003]普通振動電機是在轉子軸的兩端，分別裝有兩組(每組2塊)可調節(jié)相對角度的 偏心擺塊(簡稱擺塊)組成激振源，在回轉時產(chǎn)生激振力，通過電機底座帶動振動機械系 統(tǒng)產(chǎn)生振動；由于擺塊的離心作用，轉子軸可產(chǎn)生沿圓周方向變化的激振力；開機前可 根據(jù)負荷需要調整軸端擺塊相對夾角，以調節(jié)振動電機的激振力。普通振動電機是集動 力源和激振源于一體，具有激振力較大且停機后可調、體積小、重量輕、結構簡單、使 用維護方便等優(yōu)點，近年來在很多振動機械或振動利用工程中得到應用。[0004]普通振動電機的擺塊固結于轉子軸上，最大激振力一經(jīng)調定，在運行過程中即 為定值，但其在啟動和停機過程中，當振動頻率接近于系統(tǒng)的固有頻率時，振幅會迅速 增加而產(chǎn)生共振，不僅使系統(tǒng)失去穩(wěn)定性，且容易引起振動機械包括振動電機本身結構 的損壞；另在很多情況下，振動機械需要系統(tǒng)具有寬的功率譜曲線和運動軌跡的某些不 規(guī)則性能，來完成一些特殊的作業(yè)內容，如振動篩機的透篩率過低、發(fā)生卡篩等問題， 振動磨機微粉的不細化、易團聚等問題，普通振動電機對于這些問題的解決幾乎是無能 為力的。發(fā)明內容[0005]本實用新型目的是針對上述不足之處提供一種二級動擺混沌振動電機，有效地 解決上述技術問題，使系統(tǒng)在啟動階段以很小的激振力啟動，大大降低振動電機的啟動 力矩，提高振動機械啟動的快速性和可靠性；停機階段以很小的激振力通過其系統(tǒng)的共 振區(qū)，從而防止共振的產(chǎn)生，達到能耗低、壽命長的目的。[0006]本實用新型是將振動電機軸端的偏心擺塊分為定擺和動擺，定擺形狀常為扇 形，動擺形狀可為扇形亦可依據(jù)需要制作成其他形狀；動擺又分為一級動擺、二級動 擺，定擺固定在電機軸上，一級動擺活套在電機軸上或裝在定擺軸上，二級動擺則需裝 在一級動擺軸上。在運行過程中兩動擺不僅相對于定擺的位置是自由的，且兩動擺之 間的相對位置也是自由的，即本發(fā)明一端的定擺、一級動擺、二級動擺共具有3個自由 度，由此可知本發(fā)明至少為3自由度機構。[0007]影響兩動擺的運動特性和運動不確定性的因素很多，使機構具有確定輸入而不 確定輸出的混沌運動，混沌運動的特點就是具有寬的功率譜曲線和運動軌跡的某些不規(guī) 則性能，本發(fā)明恰是利用這些特點將混沌運動應用于一些特殊的振動機械系統(tǒng)。[0008]由于動擺的作用，使振動電機各擺塊瞬時合成的總慣性力可在運行過程中發(fā)生變化，特別是在啟動、停機過程中，鑒于本發(fā)明的結構所致可使其總慣性力很小或接近 于零，從而使振動電機能以較小或接近于零的激振力通過共振區(qū)，進而避免系統(tǒng)的共 振。[0009]本實用新型二級動擺混沌振動電機是采取以下技術方案實現(xiàn)的[0010]本實用新型主要包括電動機部分和二級動擺組件。電動機部分包括定子、機 殼、軸承座、軸承一、轉子軸和壓蓋；二級動擺組件在轉子軸左右兩端呈對稱分布，二 級動擺組件包括定擺、一級動擺、二級動擺、軸和軸承。[0011]二級動擺組件安裝于轉子軸軸端部分，定擺通過平鍵固結于轉子軸；一級動擺 與定擺之間裝有軸套，一級動擺通過軸承二與轉子軸相鉸接，一級動擺下部裝有二級擺 軸；二級動擺通過軸承三與二級擺軸相鉸接。[0012]所述定擺、一級動擺、二級動擺的質量比一般為5 3.5 1.5，也可為其他比值的質量比，應視系統(tǒng)需要、結構允許、保障系統(tǒng)的運轉和效率等因素綜合考慮。[0013]本實用新型的機殼兩端軸承座上分別裝有動擺組件罩，它分別將二級擺塊組件 全部罩住，以保證運轉時的安全。[0014]由于左右二級動擺組件的結構為對稱分布，故僅對左擺塊組件陳述之即可；還 是由于對稱性，運動時左右動擺組件易實現(xiàn)同步，偶有短時不同步的情況，則產(chǎn)生的軸 向力偶矩完全在系統(tǒng)承受范圍內，故不另加說明。[0015]二級動擺組件的結構原理說明如下[0016]二級動擺組件安裝于轉子軸軸端，定擺通過平鍵固結于轉子軸；一級動擺與定 擺之間裝有軸套，一級動擺通過軸承與轉子軸相鉸接，一級動擺下部裝有二級擺軸；二 級動擺通過軸承與二級擺軸相鉸接。[0017]本實用新型啟動運轉時，由于一、二級動擺的自由度不受限制，以及定擺與定 位裝置的作用，可使得啟動力矩降低，提高啟動的快速性；正常運轉時，其相對位置和 運動情況復雜；停機時定擺轉速減慢，一級動擺由于慣性會沿ω方向移至由定位裝置所 限定的位置，此時一級動擺與定擺的偏心基本抵消，二級動擺無論在任何角度，都使振 動電機以很小的激振力通過其系統(tǒng)的共振區(qū)，從而防止共振的產(chǎn)生；在定擺上設有許多 定位孔，定位銷可以插在不同的定位孔內，調節(jié)動擺與定擺啟停時的夾角，以達到調節(jié) 啟停激振力的目的；當本發(fā)明按_ω運轉時，可采用定擺右側的定位銷孔，裝上定位銷 即可達到上述相同的效果。[0018]在機殼兩端軸承座上分別裝有擺塊罩，將二級動擺組件罩在擺塊罩內，擺塊罩 的徑向尺寸應依據(jù)所有二級動擺組件的運動范圍而定。[0019]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)的運動越復雜。當 轉子軸帶動定擺轉動時，由于系統(tǒng)載荷的變化、電源電壓波動、系統(tǒng)速度波動等因素的 影響，一級動擺、二級動擺會在復雜多變的情況下和定擺發(fā)生相對轉動，使各擺塊質心 位置和運動發(fā)生變化而產(chǎn)生混沌運動，系統(tǒng)的振頻、振幅、激振力、振動強度等性能參 數(shù)將發(fā)生較大變化，以實現(xiàn)寬的功率譜或運動軌跡某些不規(guī)則性能，如實現(xiàn)瞬態(tài)或在某 個短時段上的大振幅、大激振力、大振動強度等特殊慣性性能。[0020]另外，振幅、激振力、振動強度等參數(shù)最大值、作用時間尚與各級擺塊質心的 偏心距、擺塊質量、激振器的瞬時轉速、速度及加速度波動的規(guī)律等因素有關，由此產(chǎn)生的振動具有多頻多幅的特點，即同一時刻有多個頻率和振幅作用于系統(tǒng)，相當于多個 頻率和振幅的合成振動。[0021]本實用新型二級動擺混沌振動電機上述性能的實現(xiàn)，對于克服振動機械的某些 工作阻障，解決振動機械的某些關鍵技術或制約發(fā)展的瓶頸問題，如振動篩機的透篩率 過低、卡篩；振動磨機微粉的不細化、易團聚；振動混料機中某些多種物料混合的混 合均勻度不高、混合效率過低；各種料倉、料斗、溜槽的倉壁振動工作中物料粘結、起 拱、滯留的非正常運動等問題，具有明顯的工程效果和適用意義。[0022]本實用新型還能使系統(tǒng)在啟動階段以很小的激振力啟動，大大降低振動電機的 啟動力矩，提高振動機械啟動的快速性和可靠性；停機階段以很小的激振力通過其系統(tǒng) 的共振區(qū)，從而防止共振的產(chǎn)生，達到能耗低、壽命長的目的，故對于頻繁啟動的振動 機械尤為適用。


[0023]以下將結合附圖對本實用新型作進一步說明[0024]圖1是本實用新型的結構主視圖。[0025]圖2是本實用新型拆去左擺塊罩的結構側視圖。[0026]圖中標記1、定子，2機殼，3、軸承一，4軸承座，5、平鍵，6、軸套，7、 一級動擺，8、軸承二，9、轉子軸，10、軸承三，11、二級動擺，12、二級動擺軸， 13、擺塊罩，14、定擺，15、壓蓋，16、定位銷孔一，17定位銷孔二，18、定位銷孔 三，19、定位銷孔四，20、定位銷一，21、定位銷二，22、定位銷三，23、定位銷四。
具體實施方式
[0027]參照附圖1，本實用新型主要包括電動機部分和二級動擺組件。電動機部分包括 定子1、機殼2、軸承一 3、軸承座4、轉子軸9、壓蓋15等，與普通電動機類似，不再贅 述。[0028]所述二級動擺組件在轉子軸9左、右兩端呈對稱分布，二級動擺組件包括平鍵 5、軸套6、一級動擺7、軸承二 8、軸承三10、二級動擺11、二級動擺軸12、擺塊罩 13、定擺14、定位銷孔一 16、定位銷孔二 17、定位銷孔三18、定位銷孔四19、定位銷一 20、定位銷二 21、定位銷三22和定位銷四23。[0029]在所述振動電機的機殼兩端軸承座4上固結有左、右動擺組件罩13，它分別將 左、右二級動擺組件全部罩住，以保證運轉時的安全。[0030]如圖1所示，由于左右二級動擺組件的結構為對稱分布，故具體實施方式
中僅 對左擺塊組件陳述之即可；還是由于對稱性，運動時左右動擺組件易實現(xiàn)同步，偶有短 時不同步的情況，則產(chǎn)生的軸向力偶矩完全在系統(tǒng)承受范圍內。[0031]二級動擺組件的結構原理以左二級動擺組件為例加以說明[0032]圖1中，二級動擺組件安裝于轉子軸9軸端部分，定擺14通過平鍵5固結于轉 子軸9; 一級動擺7與定擺14之間裝有軸套6，一級動擺通過軸承二 8與轉子軸9相鉸 接，一級動擺下部裝有二級擺軸12 ； 二級動擺11通過軸承三10與二級擺軸12相鉸接。[0033]由圖2可知，本實用新型按圖示角速度ω啟動運轉時，由于一、二級動擺7、511的自由度不受限制，以及定擺14與定位銷22或23的作用，可使得啟動力矩降低，提 高啟動的快速性；停機時轉速減慢，一級動擺7由于慣性被沿ω方向移至由定位銷20或 21所限定的位置(圖中雙點劃線所示位置)，此時一級動擺7與定擺14的偏心基本抵消， 此時二級動擺11無論在任何位置，都使振動電機以很小的激振力通過其系統(tǒng)的共振區(qū)， 從而防止共振的產(chǎn)生，同時在定擺14上設有許多定位孔，定位銷可以插在不同的定位孔 內，調節(jié)動擺與定擺的夾角，以達到調節(jié)振動電機激振力的目的；當本發(fā)明按圖示角速 度-ω運轉時，可采用定擺14右側的定位銷孔16-19，裝上定位銷即可達到上述相同的效果。[0034]在機殼兩端軸承座上分別裝有動擺組件罩13，將二級動擺組件罩在動擺組件罩 13內，動擺組件罩13的徑向尺寸應依據(jù)所有二級動擺組件的運動范圍而定。[0035]圖1、2表達的機構結構示意圖，可得其機構自由度為3，自由度越多，系統(tǒng)的 運動越復雜；當轉子軸9帶動定擺14轉動時，由于系統(tǒng)載荷的變化、電源電壓波動、系 統(tǒng)速度波動等因素的影響，一級動擺7、二級動擺11會在復雜多變的情況下和定擺14發(fā) 生相對轉動，使各擺塊質心位置和運動發(fā)生變化而產(chǎn)生混沌運動，可導致系統(tǒng)的總慣性 力、激振力、振幅及振動強度發(fā)生較大變化，能實現(xiàn)較寬的功率譜或運動軌跡某些不規(guī) 則性能，如實現(xiàn)瞬態(tài)或在某個短時段上的大振幅、大激振力、大振動強度等特殊慣性性 能，這些特殊慣性性能的實現(xiàn)正是本發(fā)明的主要特點，通過控制裝置可對其大小、作用 時間進行有效控制。[0036]本實用新型可用于振動機械中各種料倉、料斗、溜槽的倉壁振動，以防止物料 粘結、起拱、滯留，促使物料正常運動；可用于直線振動篩、概率篩、旋振篩、振動給 料機、振動給料斗、振動輸送機、振動球磨機、振動棒磨機、行星式球磨機等各種振動 機械作激振源和驅動源，使系統(tǒng)產(chǎn)生較寬的功率譜，實現(xiàn)系統(tǒng)運動軌跡某些不規(guī)則性能 如大振幅、大激振力、大振動強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)內容和作業(yè)要求。[0037]本實用新型也可用于一般振動機械，使系統(tǒng)在啟動階段以很小的激振力啟動， 大大降低振動電機的啟動力矩，提高振動機械啟動的快速性和可靠性；停機階段以很小 的激振力通過其系統(tǒng)的共振區(qū)，從而防止共振的產(chǎn)生，達到能耗低、壽命長的目的，本 實用新型尤其適用于頻繁啟動的振動機械。
權利要求1.一種二級動擺混沌振動電機，其特征在于包括電動機部分和二級動擺組件；電動 機部分包括定子、機殼、軸承座、軸承一、轉子軸和壓蓋；二級動擺組件在轉子軸左、 右兩端呈對稱分布，二級動擺組件包括定擺、一級動擺、二級動擺、軸和軸承二 ； 二級 動擺組件安裝于轉子軸軸端部分，定擺通過平鍵固結于轉子軸；一級動擺與定擺之間裝 有軸套，一級動擺通過軸承二與轉子軸相鉸接，一級動擺下部裝有二級擺軸；二級動擺 通過軸承三與二級擺軸相鉸接。
2.根據(jù)權利要求1所述的二級動擺混沌振動電機，其特征在于所述定擺、一級動擺、 二級動擺的質量比一般為5 3.5 1.5。
3.根據(jù)權利要求1所述的二級動擺混沌振動電機，其特征在于所述機殼兩端軸承座上 分別裝有動擺組件罩。
專利摘要本實用新型二級動擺混沌振動電機涉及一種具有特殊慣性激振能力的振動電機，特別是一種具有二級動擺結構的混沌振動電機，屬于振動利用工程技術領域。包括電動機部分和二級動擺組件；電動機部分包括定子、機殼、軸承座、軸承一、轉子軸和壓蓋；二級動擺組件在轉子軸左、右兩端呈對稱分布，二級動擺組件包括定擺、一級動擺、二級動擺、軸和軸承；二級動擺組件安裝于轉子軸軸端部分，定擺通過平鍵固結于轉子軸；一級動擺與定擺之間裝有軸套，一級動擺通過軸承二與轉子軸相鉸接，一級動擺下部裝有二級擺軸；二級動擺通過軸承三與二級擺軸相鉸接。所述定擺、一級動擺、二級動擺的質量比一般為5∶3.5∶1.5。所述機殼兩端軸承座上分別裝有動擺組件罩。
文檔編號H02K7/075GK201813250SQ20102055692
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權日2010年10月8日
發(fā)明者劉極峰, 張 杰, 楊小蘭 申請人:南京工程學院