一种双机自同步驱动三质体振动给料机及其参数确定方法技术

本发明专利技术属于振动给料装置技术领域，是一种双机自同步驱动三质体振动给料机。主要应用振动同步理论，利用振动系统不同共振类型的振动状态研制的一种新型给料机。本发明专利技术包括料斗，机体，底座，出料口，激振器，弹簧，传送带，振动台，伞形凸台。本发明专利技术不同于普通振动给料机，本发明专利技术的振动给料机在结构上进行一定创新，满足结构简单、维修方便且振动力大，工作效率高等特点。同时本发明专利技术提供该类型的振动给料机的参数确定方法，在振动给料机的结构设计和参数选择提供一定的指导。

A Two-machine Self-synchronous Driving Three-body Vibration Feeder and Its Parameter Determination Method

The invention belongs to the technical field of vibration feeding device, and is a double-machine self-synchronous driving triple-body vibration feeder. In this paper, a new feeder is developed by using the theory of vibration synchronization and the vibration state of different resonance types of vibration system. The invention comprises a hopper, a body, a base, an outlet, a vibrator, a spring, a conveyor belt, a shaking table and an umbrella-shaped convex platform. The vibration feeder of the invention is different from the ordinary vibration feeder. The vibration feeder of the invention carries out certain innovation in structure, and meets the characteristics of simple structure, convenient maintenance, large vibration force and high working efficiency. At the same time, the invention provides a method for determining the parameters of the vibration feeder, and provides certain guidance for the structural design and parameter selection of the vibration feeder.

【技术实现步骤摘要】
一种双机自同步驱动三质体振动给料机及其参数确定方法
本专利技术属于振动给料装置
，是一种双机自同步驱动三质体振动给料机及其参数确定方法。
技术介绍
振动给料机，又称振动喂料机，是指可把块状、颗粒状物料从贮料仓中均匀、定时、连续地给到受料装置中去的一种设备。广泛应用于冶金、煤矿、建材、化工等行业。振动给料机具有结构简单、喂料均匀、连续性好、激振力可调等优点。振动给料机是利用振动器中的偏心块旋转产生离心力，使筛厢、振动器等可动部分作强制的连续的圆或近似圆的运动。本专利技术与其他振动给料机相比较：(1)目前普通的振动给料机主要采用激振器和齿轮结合，振动源需要激振器和齿轮产生，并且电机和齿轮之间需要三角带连接。而本专利技术是自同步三质体振动给料机，相对于普通的振动电机不需要齿轮和皮带传动，因此结构简单，维修方便，是依据振动自同步理论研制的新型振动给料机，(2)目前自同步给料机多是采用近(亚)共振双质体振动给料机，而本专利技术在反馈振动放大方面，比双质体的振动给料机更加优秀，因此能产生更大的振幅，从而提高机械工作效率。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，主要应用振动同步理论，利用振动系统不同共振类型的振动状态研制的一种新型给料机。提出了一种双机自同步驱动三质体振动给料机及其参数确定方法。一种双机自同步驱动三质体振动给料机，包括料斗、振动台、振动机体、底座、激振器、弹簧，传送带、伞形凸台；振动机体下部通过弹簧固定在底座上，支撑整个设备，并提供必要的弹力与隔振；振动机体上方两侧对称安装两个半弧形振动台，且振动机体和振动台之间通过弹簧连接，振动台为提供激振力将落下来的物料输送至底端；振动机体上方中间安装一个伞形凸台，位于料斗正下方，伞形凸台作用为引导物料滑落到振动台的弧面上；在半弧形振动台底端的振动机体上设有出料口，物料从振动台滑落到出料口中，出料口下设有传送带，方便物料的输送、进给；激振器对称安装在振动机体上，两个激振器的偏心转子反向同步旋转，作为动力源；振动机体的运动限定于y方向。工作原理：当物料进入料斗时，首先经过伞状凸台，物料沿伞壁滑落，落在振动台上，振动台往复振动，将物料输送到出料口，最后通过传送台将物料输送至所需设备。振动台的激振力均由两个激振器提供，通过参数确定方法保证振动台和激振器的振动方向和振幅，达到理想的效果。本专利技术是以双机三质体动力学模型为研究对象，应用平均参数法、传递函数法等原理对模型建立微分方程，通过同步性和稳定性的特性分析得到系统的同步性和稳定能力系数曲线，无量纲耦合力矩最大值图等，最后通过振动系统的仿真，得到质体的速度曲线，位移曲线，相位差图，通过特性分析和系统仿真的对比验证方法的正确性。上述双机自同步驱动三质体振动给料机的参数确定方法，该给料机的动力学模型包括三个质体和两个激振器；两个激振器以相反方向旋转；质体1和质体2为两个振动台，在水平方向反方向运动；质体3为振动机体，上下运动且在x轴方向无运动，所述激振器的参数确定方法包括如下步骤：步骤一：建立系统的动力学模型和运动微分方程振动给料机的动力学模型如图1所示，建立两个直角坐标系，根据拉格朗日法得到运动微分方程式中M1＝m1+m01，M2＝m2+m02，M3＝m3+m01+m02；m01,m02——激振器1和2的质量；mi——质体的质量(i＝1～3)；f1y，f2y，f3y——y方向上阻尼系数；Joi＝moiri2——转动惯量(i＝1～2)；r——激振器偏心距；k1y,k2y——y方向上弹簧刚度系数；——激振器i的相位角(i＝1～2)；——激振器i的角速度(i＝1～2)；——激振器i的角加速度(i＝1～2)；步骤二：推导同步性条件由传递函数法得到系统的响应为:γ1y——质体1在y方向上的滞后角；γ2y——质体2在y方向上的滞后角；γ3y——质体3在y方向上的滞后角；η——转子1和2的质量比；两个激振器的平均相位角为两个激振器的相位差为2α，且有：质体1和2的质量相同，即M1＝M2，则有a＝-M1M2M3ω6m0+(f1f2M1+f1f2M2+f1f2M3+f1f3M2+f2f3M1+M1M2k1+M1M2k2+M1M2k3+M2M3k1+M1M3k2)ωm04-(k1k2M1+k1k2M2+k1k2M3+k1k3M2+k2k3M1+f1f3k2+f2f3k1+f1f2k3)ωm02+k1k2k3c＝-(f1f2+k1M2)ωm02+k1k2，d＝-f1M2ωm03+(f1k2+f2k1)ωm0e＝-(k2M1+f1f2)ωm02+k1k2，g＝-f2M1ωm03+(k2f1+k1f2)ωm0h＝M1M2ωm04-(f1f2+k1M2+k2M1)ωm02+k1k2p＝-(f1M2+f2M1)ωm03+(f1k2+f2k1)ωm0所以有在质体1中，假设弹簧和水平方向的夹角为β。在质体2中，假设弹簧和水平方向的夹角为π-β。质体3在x方向的位移为0。在较小的波动下，系统在x方向的响应为：式中，M——质量耦合矩阵，K——刚度耦合矩阵，Δ(ω2)为特征值方程令特征值方程等于0时，即Δ(ω2)＝0-M1M2M3ω6+(k1yM2M3+k2yM1M3+k1yM1M2+k2yM1M2+k3yM1M2)ω4-(k1yk2yM3+k1yk2yM2+k1yk3yM2+k1yk2yM1+k2yk3yM1)ω2+k1yk2yk3y＝0令k1y＝k2y＝k0，M1＝M2＝M0得k02k3-k02ωm02M3-2ωm02M0k02-2k0ωm02M0k3+2k0ωm04M0M3+2ωm04M02k0+ωm04M02k3-ωm06M02M3＝0当系统在稳定状态下工作时，即将式(2)求导得并代入式(1)最后一个方程中，然后令求积分，我们将得到两个激振器的平均微分方程，如下：式中表示标准激振器的动能，ωm0表示两电机的同步角速度，Te01，Te01两个电机的电磁转矩，两个电机的输出转矩电机1和电机2的输出转矩差(ΔT12)为：整理式(10)得：式中为两个激振器的无量纲耦合力矩，是关于α的约束函数：因此得：两个激振器的同步准则是任意两个电机的无量纲剩余转矩差的绝对值小于或等于无量纲耦合转矩的最大值。将求和，然后除以2Tu，得到两个激振器的无量纲载荷力矩如下：式中τa(α,α)为两个激振器的无量纲载荷力矩，其约束函数如下：激振器1和2之前的同步能力系数如下：同步能力系数越大，系统的同步性越强，实现同步越容易。步骤三：同步状态的稳定性判据系统的动能方程为：系统的势能方程为：一个周期内的平均动能方程ET和平均是势能方程EV为：P＝-kyF32cos(2α-β)-kyF32cos(2α+β)-kyF12cos(2α-β)-kyF12cos(2α+β)-k2yF32cos(2α-β)-k2yF32cos(2α+β)-k2yF22cos(2α-β)-k2yF22cos(2α+β)-k2yF32sin(2α+β)+k2yF32sin(2α-β)-k2yF22sin(2α+β)+k2yF22sin(2α-β)-k3yF32sin(2α+β)+k3yF32sin(2α-β)-2kyF32cos(β)-2kyF12cos(β)-2k2yF32cos(β)-2k2yF22cos(β)-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双机自同步驱动三质体振动给料机，其特征在于，包括料斗、振动台、振动机体、底座、激振器、弹簧，传送带、伞形凸台；振动机体下部通过弹簧固定在底座上，支撑整个设备，并提供必要的弹力与隔振；振动机体上方两侧对称安装两个半弧形振动台，且振动机体和振动台之间通过弹簧连接，振动台为提供激振力将落下来的物料输送至底端；振动机体上方中间安装一个伞形凸台，位于料斗正下方，伞形凸台作用为引导物料滑落到振动台的弧面上；在半弧形振动台底端的振动机体上设有出料口，物料从振动台滑落到出料口中，出料口下设有传送带，方便物料的输送、进给；激振器对称安装在振动机体上，两个激振器的偏心转子反向同步旋转，作为动力源；振动机体的运动限定于y方向。

【技术特征摘要】
1.一种双机自同步驱动三质体振动给料机，其特征在于，包括料斗、振动台、振动机体、底座、激振器、弹簧，传送带、伞形凸台；振动机体下部通过弹簧固定在底座上，支撑整个设备，并提供必要的弹力与隔振；振动机体上方两侧对称安装两个半弧形振动台，且振动机体和振动台之间通过弹簧连接，振动台为提供激振力将落下来的物料输送至底端；振动机体上方中间安装一个伞形凸台，位于料斗正下方，伞形凸台作用为引导物料滑落到振动台的弧面上；在半弧形振动台底端的振动机体上设有出料口，物料从振动台滑落到出料口中，出料口下设有传送带，方便物料的输送、进给；激振器对称安装在振动机体上，两个激振器的偏心转子反向同步旋转，作为动力源；振动机体的运动限定于y方向。2.权利要求1所述的双机自同步驱动三质体振动给料机的参数确定方法，其特征在于，该给料机的动力学模型包括三个质体和两个激振器；两个激振器以相反方向旋转；质体1和质体2为两个振动台，在水平方向反方向运动；质体3为振动机体，上下运动且在x轴方向无运动，所述激振器的参数确定方法包括如下步骤：步骤一：建立系统的动力学模型和运动微分方程建立两个直角坐标系，根据拉格朗日法得到运动微分方程式中M1＝m1+m01，M2＝m2+m02，M3＝m3+m01+m02；m01,m02——激振器1和2的质量；mi——质体的质量(i＝1～3)；f1y，f2y，f3y——y方向上阻尼系数；Joi＝moiri2——转动惯量(i＝1～2)；r——激振器偏心距；k1y,k2y——y方向上弹簧刚度系数；——激振器i的相位角(i＝1～2)；——激振器i的角速度(i＝1～2)；——激振器i的角加速度(i＝1～2)；步骤二：确定同步性条件由传递函数法得到系统的响应为:γ1y——质体1在y方向上的滞后角；γ2y——质体2在y方向上的滞后角；γ3y——质体3在y方向上的滞后角；η——转子1和2的质量比；两个激振器的平均相位角为两个激振器的相位差为2α，且有：质体1和2的质量相同，即M1＝M2，则有a＝-M1M2M3ω6m0+(f1f2M1+f1f2M2+f1f2M3+f1f3M2+f2f3M1+M1M2k1+M1M2k2+M1M2k3+M2M3k1+M1M3k2)ωm04-(k1k2M1+k1k2M2+k1k2M3+k1k3M2+k2k3M1+f1f3k2+f2f3k1+f1f2k3)ωm02+k1k2k3c＝-(f1f2+k1M2)ωm02+k1k2，d＝-f1M2ωm03+(f1k2+f2k1)ωm0e＝-(k2M1+f1f2)ωm02+k1k2，g＝-f2M1ωm03+(k2f1+k1f2)ωm0h＝M1M2ωm04-(f1f2+k1M2+k2M1)ωm02+k1k2p＝-(f1M2+f2M1)ωm03+(f1k2+f2k1)ωm0所以有在质体1中，假设弹簧和水平方向的夹角为β；在质体2中，假设弹簧和水平方向的夹角为π-β；质体3在x方向的位移为0；在较小的波动下，系统在x方向的响应为：式中，M——质量耦合矩阵，K——刚度耦合矩阵，Δ(ω2)为特征值方程令特征值方程等于0时，即Δ(ω2)＝0-M1M2M3ω6+(k1yM2M3+k2yM1M3+k1yM1M2+k2yM1M2+k3yM1M2)ω4-(k1yk2yM3+k1yk2yM2+k1yk3yM2+k1yk2yM1+k2yk3yM1)ω2+k1yk2yk3y＝0令k1y＝k2y＝k0，M1＝M2＝M0得k02k3-k02ωm02M3-2ωm02M0k02-2k0ωm02M0k3+2k0ωm04M0M3+2ωm04M02k0+ωm04M02k3-ωm06M02M3＝0当系统在稳定状态下工作时，即将式(2)求导得并代入式(1)最后一个方程中，然后令求积分，将得到两个激振器的平均微分方程，如下：式中表示标准激振器的动能，ωm0表示两电机的同步角速度，Te01，Te01两个电机的电磁转矩，两个电机的输出转矩电机1和电机2的输出转矩差(ΔT12)为：整理式(10)得：式中为两个激振器的无量纲耦合力矩，是关于α的约束函数：因此得：两个激振器的同步性条件是任意两个电机的无量纲剩余转矩差的绝对值小于或等于无量纲耦合转矩的最大值；步骤三：同步状态的稳定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学良，李超，崔世举，高志国，岳红亮，王志辉，马辉，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21