CN105214927B - 机械式激振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械式激振器，涉及机械振动对物体进行振动测试的技术领域。包括传动装置、轴承、驱动装置、联轴器、连接罩、偏心装置一、偏心装置二、轴承端盖、花键轴一、花键轴二、偏心装置三、偏心装置四及箱体，其特征在于所述偏心装置包括偏心块M和m，所对应的偏心距分别为E和e，其中偏心距E与偏心距e反向布置，偏心距e随激振频率ω的增大而增大，由激振力的计算公式F'＝MEω2‑meω2＝(ME‑me)ω2＝m'e'ω2可知，随着激振频率ω的增大，偏心块e产生的反向激振力对偏心块M在垂直方向上产生的激振力部分抵消，从而实现当激振器从低频到高频变化时，激振力的最大幅值在较小范围内波动的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械式激振器，尤其涉及机械振动对物体进行振动测试的技术领域。
背景技术
常规偏心式激振器虽然结构简单，安装拆卸方便，但由激振力计算公式F＝meω2可知，由于偏心块的质量m和偏心距e的大小固定不变，激振力F的大小随激振频率ω的增大以ω2的比例增加，以至于当ω较小时，F较小，起不到激振效果，而当ω较大时，较大的F有可能导致被测试件的损坏。为了避免上述情况的发生，本发明研制出一种机械式激振器，其中偏心装置包括偏心块M和m，所对应的偏心距分别为E和e，其中偏心距E与偏心距e反向布置，偏心距e随激振频率ω的增大而增大，由激振力计算公式F'＝MEω2-meω2＝(ME-me)ω2＝m'e'ω2可知，随着激振频率ω的增大，偏心块e产生的反向激振力对偏心块E在垂直方向上产生的激振力部分抵消，从而实现当激振器从低频到高频变化时，激振力的最大幅值在较小范围内波动的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种机械式激振器，质量块产生的反向激振力与偏心块在垂直方向上的激振力部分抵消，实现当激振器从低频到高频变化时，激振力的最大幅值较小范围内波动的效果。
本发明的设计思路是这样实现的，整个装置通过自身结构限位，其中初始位置在弹簧的作用下通过偏心装置一中花键套的右端面与偏心装置二中花键套的左端面压紧及偏心装置四中花键套的右端面与偏心装置三中花键套的左端面压紧进行限位，此时偏心装置一、偏心装置二、偏心装置三及偏心装置四中的导向套筒与对应花键套分离并留有一定间隙，最终位置通过偏心装置一及偏心装置四中导向套筒 的右端面和对应花键套的左端面压紧及偏心装置二及偏心装置三中导向套筒的左端面和对应花键套的右端面压紧进行限位，此时偏心装置一及偏心装置二中的花键套分离并留有一定间隙，偏心装置三和偏心装置四中的花键套分离并留有一定间隙。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种机械式激振器，包括箱体、驱动装置、传动装置、花键轴一、花键轴二、安装在花键轴一上的第一激振机构和安装在花键轴二上的第二激振机构，所述驱动装置固定安装在箱体外侧，驱动装置通过传动装置驱动花键轴一和花键轴二反向转动，所述花键轴一和花键轴二平行安装于箱体内，所述第一激振机构和第二激振机构的结构相同、且呈上下对称安装，所述第一激振机构包括安装在花键轴一上的偏心装置一和偏心装置二，第二激振机构包括安装在花键轴二上的偏心装置三和偏心装置四，偏心装置一和偏心装置二左右对称，偏心装置三和偏心装置四左右对称，所述偏心装置一、偏心装置二、偏心装置三和偏心装置四结构相同。
所述偏心装置一包括连杆固定套、弹簧、导向套筒、花键套、偏心块、平键、弹性挡圈、滚珠花键、连杆一、质量块及连杆二，所述连杆固定套的内花键槽与花键轴一配合连接，连杆一的两端通过销轴分别与偏心块及连杆二连接，位于内侧的连杆一两端通过销轴分别与花键套所设置的耳环及连杆二连接，连杆二的两端通过销轴分别与连杆固定套所设置的耳环及质量块相连，滚珠花键通过平键与花键套所设置的键槽配合连接，滚珠花键与花键轴一通过花键配合并通过弹性挡圈进行轴向定位，偏心块通过焊接的方式连接在花键套上，导向套筒所设置的内花键槽与花键轴一配合安装，弹簧套装于导向套筒上。
所述传动装置包括齿轮一及齿轮二，花键轴一与电机的输出轴通过联轴器连接，花键轴一及花键轴二通过轴承平行支撑在箱体内，齿轮一通过平键与花键轴一连接，并与齿轮二啮合，齿轮二通过平键与花键轴二连接。
所述驱动装置包括电机及变频器，变频器根据自带编码器所设置 的输出方式驱动电机旋转，电机的法兰通过螺栓连接在连接罩的法兰上，电机的输出轴通过平键与联轴器配合连接。
所述箱体为对称剖分式结构，包括上箱盖和下箱体，下箱体和上箱盖的箱壁上设有轴承孔、螺栓孔及安装连接罩和轴承端盖的安装孔，连接罩的法兰通过螺栓连接在箱体上。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：(1)所述偏心装置包括偏心块M和m，所对应的偏心距分别为E和e，其中偏心距E与偏心距e反向布置，偏心距e随激振频率ω的增大而增大，由激振力的计算公式F'＝MEω2-meω2＝(ME-me)ω2＝m'e'ω2可知，随着激振频率ω的增大，偏心块e产生的反向激振力对偏心块M在垂直方向上产生的激振力部分抵消，从而实现当激振器从低频到高频变化时，激振力的最大幅值在较小范围内波动的效果；(2)整个偏心装置采用对称结构，保证了所产生激振力的合力位于整个装置的几何中心处；(3)整个装置所采用的滚珠花键及滚珠花键轴之间的摩擦为滚动摩擦，阻力很小。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明最终位置的结构示意图；
图2是本发明最终位置中I的局部放大图；
图3是本发明初始位置的结构示意图；
图4是本发明初始位置中I的局部放大图；
图5是偏心装置的结构示意图；
图6是传动装置的结构示意图；
图7是驱动装置的结构示意图；
图8是下箱体的俯视结构示意图；
图9是箱体的左视结构示意图；
图10是连接罩的剖视结构示意图；
图11是连杆固定的左视结构示意图；
图12是连杆固定的主视结构示意图；
图13是导向套筒的左视结构示意图；
图14是导向套筒的主视结构示意图；
图15是花键套及偏心块的左视整体结构示意图；
图16是花键套及偏心块的主视整体结构示意图；
其中：1传动装置；2轴承；3驱动装置；31电机；32变频器；4联轴器；5连接罩；6偏心装置一；601连杆固定套；6011连杆固定套内花键槽；6012连杆固定套耳环；602弹簧；603导向套筒；6031导向套筒内花键槽；604花键套；6041花键套键槽；6042花键套耳环；605偏心块；606平键；607弹性挡圈；608滚珠花键；609连杆一；610质量块；611连杆二；7偏心装置二；8轴承端盖；9花键轴一；10花键轴二；11偏心装置三；12偏心装置四；13箱体；131轴承孔；132螺栓孔；133下箱体；134上箱盖；135安装孔；14齿轮一；15齿轮二；
具体实施方式
下面结合本发明的实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受于下面公开的具体实施例的限制。
实施例一
如图1-4所示，一种机械式激振器，包括传动装置1、轴承2、驱动装置3、联轴器4、连接罩5(参见图10)、偏心装置一6、偏心装置二7、轴承端盖8、花键轴一9、花键轴二10、偏心装置三11、偏心装置四12及箱体13，所述偏心装置一6与偏心装置二7左右对称，偏心装置一6、偏心装置二7与偏心装置四12、偏心装置三11上下对称。所述驱动装置3输出的动力通过联轴器4带动传动装置1 旋转，传动装置1带动偏心装置一6、偏心装置二7、偏心装置三11及偏心装置四12同步转动。
如图5所示，所述偏心装置一6包括连杆固定套601、弹簧602、导向套筒603、花键套604、偏心块605、平键606、弹性挡圈607、滚珠花键608、连杆一609、质量块610及连杆二611。连杆固定套601所设置的内花键槽6011(参见附图11-12)与花键轴一9配合连接，连杆一609的两端通过销轴分别与偏心块605及连杆二611连接，内侧连杆一609的两端通过销轴分别与花键套604所设置的耳环6042及连杆二611连接，连杆二611的两端通过销轴分别与连杆固定套601所设置的耳环6012及质量块610相连，滚珠花键608通过平键606与花键套604所设置的键槽6041(参见附图15-16)配合连接，滚珠花键608与花键轴一9通过花键配合连接并通过弹性挡圈607进行轴向定位，偏心块605通过焊接的方式连接在花键套604上，导向套筒603所设置的内花键槽6031(参见附图13-14)与花键轴一9配合安装，弹簧602套装于导向套筒603上。
如图6所示，所述传动装置1包括齿轮一14及齿轮二15。所述花键轴一9与电机31的输出轴通过联轴器4配合连接，花键轴一9及花键轴二10通过轴承2支撑，齿轮一14通过平键与花键轴一9配合连接，并与齿轮二15啮合，齿轮二15通过平键与花键轴二10配合连接。
如图7所示，所述驱动装置3包括电机31及变频器32，电机31的法兰通过螺栓连接在连接罩5的法兰上，电机31的输出轴通过平键与联轴器4配合连接。
变频器32自带编码器根据振动测试要求预先设定频率输出方式驱动电机31及传动装置1旋转，实现激振功能。
如图8-9所示，所述箱体13为剖分式，包括上箱盖134和下箱体133，箱壁上设有轴承孔131、螺栓孔132及安装连接罩5和轴承端盖8的安装孔135，连接罩5的法兰通过螺栓连接在箱体13上。
在本发明中，整个装置通过自身结构限位，其中初始位置在弹簧 602的作用下通过偏心装置一6中花键套604的右端面与偏心装置二7中花键套604的左端面压紧及偏心装置四12中花键套604的右端面与偏心装置三11中花键套604的左端面压紧进行限位，此时偏心装置一6、偏心装置二7、偏心装置三11及偏心装置四12中的导向套筒603与对应花键套604分离并留有一定间隙，最终位置通过偏心装置一6及偏心装置四12中导向套筒603的右端面和对应花键套604的左端面压紧及偏心装置二7及偏心装置三11中导向套筒603的左端面和对应花键套604的右端面压紧进行限位，此时偏心装置一6及偏心装置二7中的花键套604分离并留有一定间隙，偏心装置三11和偏心装置四12中的花键套604分离并留有一定间隙。
本发明的偏心装置包括偏心块M和m，所对应的偏心距分别为E和e，其中偏心距E与偏心距e反向布置，偏心距e随激振频率ω的增大而增大，由激振力的计算公式F'＝MEω2-meω2＝(ME-me)ω2＝m'e'ω2可知，随着激振频率ω的增大，偏心块e产生的反向激振力对偏心块M在垂直方向上产生的激振力部分抵消，从而实现当激振器从低频到高频变化时，激振力的最大幅值在较小范围内波动的效果；整个偏心装置采用对称结构，保证了所产生激振力的合力位于整个装置的几何中心处；整个装置所采用的滚珠花键及滚珠花键轴之间的摩擦为滚动摩擦，阻力很小。
Claims (4)
1.一种机械式激振器，其特征在于：包括箱体（13）、驱动装置（3）、传动装置（1）、花键轴一（9）、花键轴二（10）、安装在花键轴一（9）上的第一激振机构和安装在花键轴二（10）上的第二激振机构，所述驱动装置（3）固定安装在箱体（13）外侧，驱动装置（3）通过传动装置（1）驱动花键轴一（9）和花键轴二（10）反向转动，所述花键轴一（9）和花键轴二（10）平行安装于箱体（13）内，所述第一激振机构和第二激振机构的结构相同、且呈上下对称安装，所述第一激振机构包括安装在花键轴一（9）上的偏心装置一（6）和偏心装置二（7），第二激振机构包括安装在花键轴二（10）上的偏心装置三（11）和偏心装置四（12），偏心装置一（6）和偏心装置二（7）左右对称，偏心装置三（11）和偏心装置四（12）左右对称，所述偏心装置一（6）、偏心装置二（7）、偏心装置三（11）和偏心装置四（12）结构相同,所述偏心装置一（6）包括连杆固定套（601）、弹簧（602）、导向套筒（603）、花键套（604）、偏心块（605）、平键（606）、弹性挡圈（607）、滚珠花键（608）、连杆一（609）、质量块（610）及连杆二（611），所述连杆固定套（601）的内花键槽（6011）与花键轴一（9）配合连接，连杆一（609）的两端通过销轴分别与偏心块（605）及连杆二（611）连接，位于内侧的连杆一（609）两端通过销轴分别与花键套（604）所设置的耳环（6042）及连杆二（611）连接，连杆二（611）的两端通过销轴分别与连杆固定套（601）所设置的耳环（6012）及质量块（610）相连，滚珠花键（608）通过平键（606）与花键套（604）所设置的键槽（6041）配合连接，滚珠花键（608）与花键轴一（9）通过花键配合并通过弹性挡圈（607）进行轴向定位，偏心块（605）通过焊接的方式连接在花键套（604）上，导向套筒（603）所设置的内花键槽（6031）与花键轴一（9）配合安装，弹簧（602）套装于导向套筒（603）上。
2.根据权利要求1所述的一种机械式激振器，其特征在于：所述传动装置（1）包括齿轮一（14）及齿轮二（15），花键轴一（9）与电机（31）的输出轴通过联轴器（4）连接，花键轴一（9）及花键轴二（10）通过轴承（2）平行支撑在箱体（13）内，齿轮一（14）通过平键与花键轴一（9）连接，并与齿轮二（15）啮合，齿轮二（15）通过平键与花键轴二（10）连接。
3.根据权利要求1所述的一种机械式激振器，其特征在于：所述驱动装置（3）包括电机（31）及变频器（32），变频器（32）根据自带编码器所设置的输出方式驱动电机（31）旋转，电机（31）的法兰通过螺栓连接在连接罩（5）的法兰上，电机（31）的输出轴通过平键与联轴器（4）配合连接。
4.根据权利要求1所述的一种机械式激振器，其特征在于：所述箱体（13）为对称剖分式结构，包括上箱盖（134）和下箱体（133），下箱体（133）和上箱盖（134）的箱壁上设有轴承孔（131）、螺栓孔（132）及安装连接罩（5）和轴承端盖（8）的安装孔（135），连接罩（5）的法兰通过螺栓连接在箱体（13）上。
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