CN108593269A - 一种用于研究共振运动的实验装置及实验方法 - Google Patents

一种用于研究共振运动的实验装置及实验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座、弹簧系统、机体和振动电机，弹簧系统设置在底座与机体之间，振动电机设置于机体上，振动电机上设置有偏心质量块，振动电机与控制柜连接。本发明实验装置可用于研究机械系统在各种共振工况下的稳态运动特性；一种用于研究共振运动的实验方法，通过调节振动电机在机体上的分布位置及安装方向激振频率，对机械系统不同种的共振工况进行模拟，采用本发明实验方法，可准确的得出机械系统在各种共振工况下的相位稳定区间、稳态相位差等关键性的同步运动规律，其研究成果可以为振动同步设备的设计提供理论依据和实验参考。

Description

一种用于研究共振运动的实验装置及实验方法
技术领域
本发明涉及一种用于研究共振运动的实验装置及实验方法，主要用于研究机械系统共振同步运动的规律。
背景技术
目前，用于机械系统的振动同步稳态运动特性的实验平台，大多只能研究机械系统在共振工况下的稳态运动特性，研究者很难对机械系统在亚共振工况下的稳态运动特性进行研究，
而且随着反共振同步机械、亚共振机械在工程中逐步的运用，急需一种用于研究机械系统在各种共振工况下的稳态运动特性的实验装置。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于研究共振运动的实验装置，其用于研究机械系统在各种共振工况下的稳态运动特性；还提供了一种实验方法，使用该实验方法可以得出机械系统在各种共振工况下的稳态运动规律。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座、弹簧系统、机体和振动电机，弹簧系统设置在底座与机体之间，振动电机设置于机体上，振动电机上设置有偏心质量块，振动电机与控制柜连接。
通过弹簧系统产生的振动和调整振动电机在机体上的分布位置及安装方向来模拟产生机械系统工程中会出现的各种共振工况，从而为研究机械系统在各种共振工况下的稳态运动特性提供实验环境；通过调整振动电机在机体上的分布位置及安装方向可以实现对振动系统的当量回转半径和振动系统质心距弹性支撑中心的位置；振动系统包括位于弹性支撑中心以上的机体和振动电机，弹性支撑中心指4个减振缓冲装置与机体的连接处的位置；通过调整振动电机的转速可以模拟机械系统的工作工况是位于远共振区间还是亚共振区间。
前述的一种用于研究共振运动的实验装置中，所述弹簧系统包括4组减振缓冲装置，减振缓冲装置用于产生机体水平方向和垂直方向的振动量。采用4组减振缓冲装置分别设置于机体的4个边角位置下方，平衡底座与机体之间的连接。
前述的一种用于研究共振运动的实验装置中，每组减振缓冲装置包括4个减振缓冲胶体，其中2个减振缓冲胶体设置于减振缓冲装置的中间位置，另外2个减振缓冲胶体设置于减振缓冲装置的两个端部位置，一个端部的减振缓冲胶体与机体连接，另一个端部的减振缓冲胶体则与底座连接，利用减振缓冲胶体的刚度和阻尼使机体的水平方向和垂直方向产生振动量。
前述的一种用于研究共振运动的实验装置中，所述振动电机包括电机轴，偏心质量块安装在电机轴上。通过电机轴带动偏心质量块旋转产生激振力。每台振动电机的两侧均设置有至少2个偏心质量块。
前述的一种用于研究共振运动的实验装置中，所述底座包括4个柱状体、2个长连接杆和2个短连接杆，4个柱状体分别设置在机体下方的四个边角位置处，2个长连接杆与2个短连接杆依次间隔连接起4个柱状体，形成闭环。4个柱状体的位置与4个减振缓冲胶体的位置相互对应，从而起到支撑减振缓冲胶体的作用。
所述底座结构简单，能够使弹簧系统稳定的安装在底座与机体之间，本实验装置弹簧系统的刚度和阻尼经过严格计算保证了弹簧系统的第一阶固有频率约为3-6Hz。振动电机可选用三相振动电机。
前述的一种用于研究共振运动的实验装置中，所述机体上设置有用于增加机体疲劳强度的加强筋。
前述的一种用于研究共振运动的实验装置中，所述机体上设置有至少两排呈波浪形排列的螺丝孔，螺丝孔为圆形状。通过这些螺丝孔可以调节设置在机体上的振动电机，通过改变分布位置和安装方向，来模拟出不同的实验环境进行研究。
前述的一种用于研究共振运动的实验装置中，所述机体上设置有1台振动电机，振动电机水平布置或者垂直布置在机体的台面上。振动电机4水平布置在机体3的台面上是指如图3、图5所示的布置方式。振动电机4垂直布置在机体3的台面上是指如图1、图2、图4和图6所示的布置方式。设置1台振动电机时，不会产生同步运动现象，适用于研究单机振动实验。
前述的一种用于研究共振运动的实验装置中，所述机体上设置有至少2台振动电机，机体上的振动电机的电机轴中心线同轴设置或平行设置。
比如，为了研究双机振动同步实验，则在机体上设置2台振动电机。而当电机轴12的中心线为同轴设置时，即为如图3、图5所示的振动电机4水平布置在机体3的台面上的情况；而当电机轴12的中心线为平行设置时，即为如图1、图2、图4和图6所示的布置方式。。
前述的一种用于研究共振运动的实验装置中，所述机体上设置有加强筋，以增加机体的疲劳强度。
前述的一种用于研究共振运动的实验装置中，所述机体上设置有至少两排呈波浪形排列的螺丝孔，螺丝孔为圆形状。通过这些螺丝孔可以调节设置在机体上的振动电机，通过改变分布位置和位置，创造出不同的实验环境进行研究。
一种用于研究共振运动的实验方法，通过调节振动电机在机体上的分布位置及安装方向激振频率，对机械系统不同种的共振工况进行模拟，具体包括：首先调节机体上振动电之间的相互位置关系，来控制调节振动系统的质心到弹性支撑中心的距离与振动系统的当量回转半径之间的关系，调节振动电机的转速；使机械系统的工作工况位于远共振区间或亚共振区间，然后启动1台振动电机，被启动振动电机的电机轴带动偏心质量块旋转，弹簧系统则产生振动，使设置在机体上的至少2台振动电机实现同步转动，振动电机之间具有稳定的相位差值，通过关闭其中1台或多台振动电机，来验证系统能否实现振动同步传动。
通过上述研究方法可以实现模拟工程中振动同步系统会出现的各种共振工况，研究机械系统在各种同步运动工况下的稳态运动特征。
上述实验装置和实验方法具体可用于研究双机或多机的远共振自同步、亚共振同步验、复合同步、倍频同步、倍频自同步和控制同步的运动规律。
与现有技术相比，本发明实验装置可用于研究机械系统在各种共振工况下的稳态运动特性；采用本发明实验方法，可准确的得出机械系统在各种共振工况下的相位稳定区间、稳态相位差等关键性的同步运动规律，其研究成果可以为振动同步设备的设计提供理论依据和实验参考。
附图说明
图1是本发明装置实施例1的结构示意图；
图2是本发明装置实施例2的结构示意图；
图3是本发明装置实施例3振动电机的分布示意图；
图4是本发明装置实施例4的结构示意图；
图5是本发明装置实施例5振动电机的分布示意图；
图6是本发明装置实施例6的结构示意图；
图7是本发明振动电机的结构示意图；
图8是本发明减振缓冲装置。
附图标记：1-底座，2-弹簧系统，3-机体，4-振动电机，5-偏心质量块，6-螺丝孔，7-加强筋，8-减振缓冲胶体，9-柱状体，10-长连接杆，11-短连接杆，12-电机轴，13-减振缓冲装置。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
实施例1：一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座1、弹簧系统2、机体3和振动电机4，所述弹簧系统2设置在底座1与机体3之间，所述振动电机4放置于所述机体3上，振动电机4上设置有偏心质量块5，振动电机4与控制柜连接。弹簧系统2包括4组产生水平方向和垂直方向振动量的减振缓冲装置13。减振缓冲装置13可选用瑞士ROSTA的AB型弹性振动支撑作为减振缓冲装置。每组减振缓冲装置13包括4个减振缓冲胶体8，其中2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的中间位置，另外2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的两个端部位置，一个端部的减振缓冲胶体8与机体3连接，另一个端部的减振缓冲胶体8则与底座1连接，利用减振缓冲胶体8的刚度和阻尼使机体3的水平方向和垂直方向产生振动量。振动电机4包括电机轴12，所述偏心质量块5安装在电机轴12上。底座1包括4个柱状体9、2个长连接杆10和2个短连接杆11，所述4个柱状体9分别设置在机体3下方的四个边角位置处，所述2个长连接杆10与2个短连接杆11依次间隔连接起4个柱状体9，形成闭环。机体3上设置有用于增加机体疲劳强度的加强筋7。机体3上设置有1台振动电机4，所述振动电机4水平布置或者垂直布置在机体3的台面上。在机体3上设置1台振动电机4，不会产生同步运动现象，适用于研究单机振动试验。机体3上设置有至少两排呈波浪形排列的螺丝孔6，所述螺丝孔6为圆形状。在机体3上设置呈两排波浪形排列的螺丝孔6，通过这些螺丝孔6可以在机体3上根据螺丝孔6的位置调节振动电机4的分布位置和安装方向，通过振动电机4的不同分布位置和安装方向产生不同的共振工况，从而针对不同的共振工况研究机械系统的稳态运动特性。
实施例2：如图1所示，一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座1、弹簧系统2、机体3和2台振动电机4，弹簧系统2设置在底座1与机体3之间，振动电机4放置于机体3上，振动电机4上设置有偏心质量块5，振动电机4与控制柜连接。弹簧系统2包括4组减振缓冲装置13，减振缓冲装置13用于产生机体3水平方向和垂直方向的振动量。每组减振缓冲装置13包括4个减振缓冲胶体8，其中2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的中间位置，另外2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的两个端部位置，一个端部的减振缓冲胶体8与机体3连接，另一个端部的减振缓冲胶体8则与底座1连接，利用减振缓冲胶体8的刚度和阻尼使机体3的水平方向和垂直方向产生振动量。振动电机4包括电机轴12，偏心质量块5安装在电机轴12上。底座1包括4个柱状体9、2个长连接杆10和2个短连接杆11，4个柱状体9分别设置在机体3下方的四个边角位置处，2个长连接杆10与2个短连接杆11依次间隔连接起4个柱状体9，形成闭环。机体3上设置有2台振动电机4，每台振动电机4的两侧均设置有2个偏心质量块5，并且2台振动电机4的电机轴12非同轴平行设置，即振动电机4垂直布置在机体3的台面上，电机轴12非同轴平行设置即为电机轴12的中心线平行设置。机体3上设置有7用以增加机体3的疲劳强度的加强筋7。2台振动电机4在机体上采用偏离机体质心布置，且非同轴平行布置在机体质心的一侧。
实施例3：如图2所示，一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座1、弹簧系统2、机体3和2台振动电机4，弹簧系统2设置在底座1与机体3之间，振动电机4设置于机体3上，振动电机4上设置有偏心质量块5，振动电机4与控制柜连接。每台振动电机4的两侧均设置有2个偏心质量块5。弹簧系统2包括4组减振缓冲装置13，减振缓冲装置13用于产生机体3水平方向和垂直方向的振动量。每组减振缓冲装置13包括4个减振缓冲胶体8，其中2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的中间位置，另外2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的两个端部位置，一个端部的减振缓冲胶体8与机体3连接，另一个端部的减振缓冲胶体8则与底座1连接，利用减振缓冲胶体8的刚度和阻尼使机体3的水平方向和垂直方向产生振动量。振动电机4包括电机轴12，所述偏心质量块5安装在电机轴12上。底座1包括4个柱状体9、2个长连接杆10和2个短连接杆11，所述4个柱状体9分别设置在机体3下方的四个边角位置处，所述2个长连接杆10与2个短连接杆11依次间隔连接起4个柱状体9，形成闭环。机体3上设置有加强筋7，加强筋7用以增加机体3的疲劳强度。机体3上设置有至少两排呈波浪形排列的螺丝孔6，所述螺丝孔6为圆形状。在机体3上设置呈两排波浪形排列的螺丝孔6。振动电机4垂直布置在机体3的台面上，具体为2台振动电机4的电机轴12非同轴平行设置，即电机轴12的中心线平行设置。2台振动电机4之间的距离较远，并且对称的设置在机体3的两端。
实施例4：一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座1、弹簧系统2、机体3和2台振动电机4，弹簧系统2设置在底座1与机体3之间，振动电机4设置于机体3上，振动电机4上设置有偏心质量块5，振动电机4与控制柜连接。每台振动电机4的两侧均设置有2个偏心质量块5。机体3上设置有两排呈波浪形排列的螺丝孔6，所述螺丝孔6为圆形状，两排螺丝孔6根据机体3的水平中心线对称设置在设置在机体3上。弹簧系统2包括4组减振缓冲装置13，减振缓冲装置13用于产生机体3水平方向和垂直方向的振动量。每组减振缓冲装置13包括4个减振缓冲胶体8，其中2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的中间位置，另外2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的两个端部位置，一个端部的减振缓冲胶体8与机体3连接，另一个端部的减振缓冲胶体8则与底座1连接，利用减振缓冲胶体8的刚度和阻尼使机体3的水平方向和垂直方向产生振动量。振动电机4包括电机轴12，所述偏心质量块5安装在电机轴12上。底座1包括4个柱状体9、2个长连接杆10和2个短连接杆11，所述4个柱状体9分别设置在机体3下方的四个边角位置处，所述2个长连接杆10与2个短连接杆11依次间隔连接起4个柱状体9，形成闭环。机体3上设置有加强筋7，加强筋7用以增加机体3的疲劳强度。机体3上设置有至少两排呈波浪形排列的螺丝孔6，所述螺丝孔6为圆形状。在机体3上设置呈两排波浪形排列的螺丝孔6。如图3所示，振动电机4水平布置在机体3的台面上，具体为2台振动电机4的电机轴12同轴设置。
实施例5：一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座1、弹簧系统2、机体3和三台振动电机4，弹簧系统2设置在底座1与机体3之间，振动电机4设置于机体3上，振动电机4上设置有偏心质量块5，振动电机4与控制柜连接。每台振动电机4的两侧均设置有2个偏心质量块5。机体3上设置有多个圆形状螺丝孔6，多个圆形状螺丝孔6排列呈两排，并呈波浪形对称设置。弹簧系统2包括4个减振缓冲胶体8，机体3的4个边角的下方分别设置有1个减振缓冲胶体8，每个减振缓冲胶体8的一端与机体3的底部连接，另一端固定于底座1上。振动电机4包括电机轴12，偏心质量块5安装在电机轴12上。弹簧系统2包括4组减振缓冲装置13，减振缓冲装置13用于产生机体3水平方向和垂直方向的振动量。每组减振缓冲装置13包括4个减振缓冲胶体8，其中2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的中间位置，另外2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的两个端部位置，一个端部的减振缓冲胶体8与机体3连接，另一个端部的减振缓冲胶体8则与底座1连接，利用减振缓冲胶体8的刚度和阻尼使机体3的水平方向和垂直方向产生振动量。振动电机4包括电机轴12，所述偏心质量块5安装在电机轴12上。底座1包括4个柱状体9、2个长连接杆10和2个短连接杆11，所述4个柱状体9分别设置在机体3下方的四个边角位置处，所述2个长连接杆10与2个短连接杆11依次间隔连接起4个柱状体9，形成闭环。机体3上设置有加强筋7，加强筋7用以增加机体3的疲劳强度。如图4所示，振动电机4垂直布置在机体3的台面上，具体为三台振动电机4的电机轴12非同轴平行设置。
实施例6：一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座1、弹簧系统2、机体3和三台振动电机4，弹簧系统2设置在底座1与机体3之间，振动电机4设置于机体3上，振动电机4上设置有偏心质量块5，振动电机4与控制柜连接。每台振动电机4的两侧均设置有2个偏心质量块5。机体3上设置有多个圆形状螺丝孔6，多个圆形状螺丝孔6排列呈两排，并呈波浪形对称设置。弹簧系统2包括4组减振缓冲装置13，减振缓冲装置13用于产生机体3水平方向和垂直方向的振动量。可选用瑞士ROSTA的AB型弹性振动支撑作为减振缓冲装置。每组减振缓冲装置13包括4个减振缓冲胶体8，其中2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的中间位置，另外2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的两个端部位置，一个端部的减振缓冲胶体8与机体3连接，另一个端部的减振缓冲胶体8则与底座1连接，利用减振缓冲胶体8的刚度和阻尼使机体3的水平方向和垂直方向产生振动量。振动电机4包括电机轴12，所述偏心质量块5安装在电机轴12上。底座1包括4个柱状体9、2个长连接杆10和2个短连接杆11，所述4个柱状体9分别设置在机体3下方的四个边角位置处，所述2个长连接杆10与2个短连接杆11依次间隔连接起4个柱状体9，形成闭环。机体3上设置有加强筋7，加强筋7用以增加机体3的疲劳强度。振动电机4包括电机轴12，偏心质量块5安装在电机轴12上。底座1包括4个柱状体9、2个长连接杆10和2个短连接杆11，4个柱状体9分别设置在机体3下方的四个边角位置处，2个长连接杆10与2个短连接杆11依次间隔连接起4个柱状体9。如图5所示，振动电机4水平布置在机体3的台面上，具体为三台振动电机4的电机轴12同轴设置。
实施例7：如图6所示，一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座1、弹簧系统2、机体3和四台振动电机4，弹簧系统2设置在底座1与机体3之间，振动电机4设置于机体3上，振动电机4上设置有偏心质量块5，振动电机4与控制柜连接。每台振动电机4的两侧均设置有2个偏心质量块5。机体3上设置有多个圆形状螺丝孔6，多个圆形状螺丝孔6排列呈两排，并呈波浪形对称设置。弹簧系统2包括4组减振缓冲装置13，减振缓冲装置13用于产生机体3水平方向和垂直方向的振动量。可选用瑞士ROSTA的AB型弹性振动支撑作为减振缓冲装置13。每组减振缓冲装置13包括4个减振缓冲胶体8，其中2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的中间位置，另外2个减振缓冲胶体8设置于减振缓冲装置13的两个端部位置，一个端部的减振缓冲胶体8与机体3连接，另一个端部的减振缓冲胶体8则与底座1连接，利用减振缓冲胶体8的刚度和阻尼使机体3的水平方向和垂直方向产生振动量。机体3上设置有加强筋7，加强筋7用以增加机体3的疲劳强度。振动电机4包括电机轴12，偏心质量块5安装在电机轴12上。底座1包括4个柱状体9、2个长连接杆10和2个短连接杆11，4个柱状体9分别设置在机体3下方的四个边角位置处，2个长连接杆10与2个短连接杆11依次间隔连接起4个柱状体9。振动电机4垂直布置在机体3的台面上，具体为四台振动电机4的电机轴12非同轴平行设置。
实施例8：一种用于研究共振运动的实验方法，通过调节振动电机4在机体3上的分布位置、安装方向、激振频率，对机械系统不同种的共振工况进行模拟，具体包括：通过调节机体3上振动电机4之间的相互位置关系，来控制调节振动系统的质心到弹性支撑中心的距离与振动系统的当量回转半径之间的关系；通过调节振动电机4的转速，使机械系统的工作工况位于远共振区间或亚共振区间；然后启动1台振动电机4，被启动振动电机4的电机轴2带动偏心质量块5旋转，弹簧系统2则产生振动，使设置在机体3上的至少2台振动电机4实现同步转动，振动电机4之间具有稳定的相位差值，通过关闭其中1台或多台振动电机4，验证机械系统能否实现振动同步传动。
采用前述的一种用于研究共振运动的实验装置和实验方法进行的实验：
实验1：双激振器偏置式(反向旋转/同向旋转)振动同步系统的研究。采用如图1所示的一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座1、弹簧系统2、机体3和2台振动电机4，弹簧系统2设置在底座1与机体3之间，振动电机4放置于所述机体3上，振动电机4上设置有偏心质量块5。本实验的振动同步系统布置的重点在于2个振动电机4在机体3上采用偏离机体质心布置，两机采用同一轴线或者采用平行轴线布置在机体质心的一侧。
双激振器偏置式振动同步系统的亚共振实验过程：先启动1台振动电机4，隔5-10s后启动另一台振动电机4，使振动电机4反向或同向旋转，将转速调整到小于0.95倍振动系统固有频率所在的转速。
双激振器偏置式振动同步系统的远共振实验过程：先启动1台振动电机4，隔5-10s后启动另一台振动电机4，启动振动电机4，使振动电机4反向或同向旋转，将转速调整到大于3倍振动系统固有频率所在的转速，并在振动系统达到振动同步时关闭其中任意一台振动电机4。
实验结果：研究表明振动系统的质心到弹性支撑中心的距离与振动系统的当量回转半径二者间的关系决定了振动系统的稳态工作区间。例如，当二者接近时，反向旋转的平行布置的两台振动电机4的偏心质量块5的相位差值在远共振工况下将稳定在180°附近，在近共振的工况下相位差稳定在0°附近；同时，实验还表明亚共振工况下不能实现同步传动，而在远共振工况下可以实现同步传动。
实验2：双激振器对称布置(反向旋转/同向旋转)振动同步系统的研究。采用如图2和图3所示的一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座1、弹簧系统2、机体3和2台振动电机4，所述弹簧系统2设置在底座1与机体3之间，振动电机4放置于机体3上，振动电机4上设置有偏心质量块5。本实验的振动同步系统布置的重点在于2个振动电机4采用同一轴线(如图3所述布置方式)或者采用平行轴线(如图2所示布置方式)对称布置在机体质心的两侧。
激振器对称布置振动同步系统的亚共振实验过程：先启动1台振动电机4，隔5-10s后启动另一台振动电机4，使振动电机4反向或同向旋转，将转速调整到小于0.95倍振动系统固有频率所在的转速。
激振器对称布置振动同步系统的远共振实验过程：先启动1台振动电机4，隔5-10s后启动另一台振动电机4，使启动的振动电机4反向或同向旋转，将转速调整到大于3倍振动系统固有频率所在的转速，并在振动系统达到振动同步时关闭其中任意一台振动电机4。
实验结果：研究表明振动系统的质心到弹性支撑中心的距离与振动系统的当量回转半径二者间的关系决定了振动系统的稳态工作区间。例如：
对于图3中的布置，在远共振情况下，当前者(振动系统的质心到弹性支撑中心的距离)小于后者(振动系统的当量回转半径)时，两激振器的相位差稳定在0°附近；当前者远大于后者时，两偏心转子间的相位差将稳定在180°附近。反之，当振动系统工作在亚共振时，两偏心转子间的相位差的稳定范围正好相反。
对于图2中的布置，在远共振工作状态下，当激振器的旋转中心距离振动系统质心的距离大于机体3的当量回转半径时，振动系统实现相位差为0°左右的空间圆周运动；反之，振动系统实现相位差为180°左右的空间圆锥运动。
同时，实验还表明亚共振工况下不能实现同步传动，而在远共振工况下可以实现同步传动。
实验3：双激振器对称布置(反向旋转/同向旋转)倍频振动同步系统的研究。采用如图2和图3所示的一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座1、弹簧系统2、机体3和2台振动电机4，所述弹簧系统2设置在底座1与机体3之间，振动电机4放置于所述机体3上，振动电机4上设置有偏心质量块5。本实验的振动同步系统布置的重点在于2个振动电机4采用同一轴线(见图3)或者采用平行轴线(图2)对称布置在机体质心的两侧。
激振器对称布置振动同步系统的亚共振实验过程：先启动1台振动电机4，隔5-10s后启动另一台振动电机4，使振动电机4反向或同向旋转。使2台振动电机4的转速均大于振动系统固有频率所在的转速，且其中一台是另一台的p/q倍，p和q互为质数。
实验结果：研究表明对于反向旋转，2台振动电机4一个公共周期内相位差将稳定在0°附近。对于同向旋转，振动系统的质心到弹性支撑中心的距离与振动系统的当量回转半径二者间的关系决定了振动系统的稳态工作区间，振动系统能够对应相位差为0°和180°左右。
同时，实验还表明倍频同步不能实现同步传动且对实验设备要求苛刻。
实验4：多机激振器对称布置(反向旋转/同向旋转)振动同步系统的研究。采用如图4、5所示的一种用于研究共振运动的实验装置，包括底座1、弹簧系统2、机体3和至少3台振动电机4，所述弹簧系统2设置在底座1与机体3之间，振动电机4放置于所述机体3上，振动电机4上设置有偏心质量块5。本实验的振动同步系统布置的重点在于多个振动电机4采用同一轴线或者采用平行轴线对称布置在机体质心的两侧。
比如：3机远共振实验过程：激振器对称布置振动同步系统的亚共振实验过程：先启动1台振动电机4，每隔5-10s后启动另一台振动电机4，使振动电机4反向或同向旋转，将转速调整到大于3倍振动系统固有频率所在的转速，并在振动系统达到振动同步时关闭其中任意一台振动电机4。
实验结果：对于远共振同向回转三激振器直线对称分布同步模型，当两边激振器回转轴心至机体质心之距较小时，三激振器间相位差稳定在±120°附近并保持相对于机体质心对称性；当这个距离较大时，两边激振器间相位差稳定在0°附近并保持相对于两激振器间安装对称轴对称性，而中间与两边激振器间相位差稳定在±180°附近，且振动系统均能够实现同步传动。

Claims (10)

1.一种用于研究共振运动的实验装置，其特征在于，包括底座(1)、弹簧系统(2)、机体(3)和振动电机(4)，所述弹簧系统(2)设置在底座(1)与机体(3)之间，所述振动电机(4)放置于所述机体(3)上，所述振动电机(4)上设置有偏心质量块(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于研究共振运动的实验装置，其特征在于，所述弹簧系统(2)包括4组产生水平方向和垂直方向振动量的减振缓冲装置(13)。
3.根据权利要求1所述的一种用于研究共振运动的实验装置，其特征在于，每组减振缓冲装置(13)包括4个减振缓冲胶体(8)，其中2个减振缓冲胶体(8)设置于减振缓冲装置的中间位置，另外2个减振缓冲胶体(8)设置于减振缓冲装置(13)的两个端部位置，一个端部的减振缓冲胶体(8)与机体(3)连接，另一个端部的减振缓冲胶体(8)则与底座(1)连接，利用减振缓冲胶体(8)的刚度和阻尼使机体(3)的水平方向和垂直方向产生振动量。
4.根据权利要求1所述的一种用于研究共振运动的实验装置，其特征在于，所述振动电机(4)包括电机轴(12)，所述偏心质量块(5)安装在电机轴(12)上。
5.根据权利要求1所述的一种用于研究共振运动的实验装置，其特征在于，所述底座(1)包括4个柱状体(9)、2个长连接杆(10)和2个短连接杆(11)，所述4个柱状体(9)分别设置在机体(3)下方的四个边角位置处，所述2个长连接杆(10)与2个短连接杆(11)依次间隔连接起4个柱状体(9)，形成闭环。
6.根据权利要求1所述的一种用于研究共振运动的实验装置，其特征在于，所述机体(3)上设置有用于增加机体疲劳强度的加强筋(7)。
7.根据权利要求1所述的一种用于研究共振运动的实验装置，其特征在于，所述机体(3)上设置有至少两排呈波浪形排列的螺丝孔(6)，所述螺丝孔(6)为圆形状。
8.根据权利要求1所述的一种用于研究共振运动的实验装置，其特征在于，所述机体(3)上设置有1台振动电机(4)，所述振动电机(4)水平布置或者垂直布置在机体(3)的台面上。
9.根据权利要求1所述的一种用于研究共振运动的实验方法，其特征在于，所述机体(3)上设置有至少2台振动电机(4)，所述机体(3)上的振动电机(4)的电机轴中心线同轴设置或平行设置。
10.根据权利要求1～9中任一权利要求所述的一种用于研究共振运动的实验方法，其特征在于，通过调节振动电机(4)在机体(3)上的分布位置、安装方向、激振频率，对机械系统不同种的共振工况进行模拟，具体包括：通过调节机体(3)上振动电机(4)之间的相互位置关系，来控制调节振动系统的质心到弹性支撑中心的距离与振动系统的当量回转半径之间的关系；通过调节振动电机(4)的转速，使机械系统的工作工况位于远共振区间或亚共振区间；然后启动1台振动电机(4)，被启动振动电机(4)的电机轴(12)带动偏心质量块(5)旋转，弹簧系统(2)则产生振动，使设置在机体(3)上的至少2台振动电机(4)实现同步转动，振动电机(4)之间具有稳定的相位差值，通过关闭其中1台或多台振动电机，验证机械系统能否实现振动同步传动。
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