CN109225787B - 一种二自由度共振装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种二自由度共振装置，包括：负载组件、驱动组件、机架、激振组件、马达组件、弹簧一、弹簧二、弹簧三；驱动组件包括驱动上板与驱动下板；驱动上板与驱动下板通过弹簧一夹紧机架板，通过弹簧三夹紧负载连接板；机架包括弹簧上支座、机架板、弹簧下支座和减振支腿；弹簧上支座与弹簧下支座通过弹簧二夹紧负载连接板；激振组件固定在驱动下板下方，在所述马达组件的带动下产生激振力。本申请对地基要求较低且消耗能量小。

Description

一种二自由度共振装置
技术领域
本申请涉及物料混合技术领域，尤其涉及一种二自由度共振装置。
背景技术
振动装置已广泛应用于混合、分散、测试等行业，但目前使用的振动装置大多为一自由度振动，其对地基要求较高，设备质量较大，振动能耗大。
发明内容
本申请实施例提出了一种二自由度共振装置，以解决现有技术中一自由度振动对地基要求高、设备质量大、振动能耗大的技术问题。
本申请实施例提供了一种二自由度共振装置，其特征在于，包括：负载组件(1)、驱动组件(2)、机架(3)、激振组件(4)、马达组件(5)、弹簧一(7)、弹簧二(8)、弹簧三(9)；
所述负载组件(1)包括负载连接板(101)和负载(102)，所述负载连接板(101)固定于负载(102)下方；
所述驱动组件(2)包括驱动上板(201)和与所述驱动上板(201)连接的驱动下板(203)；驱动上板(201)与驱动下板(203)通过弹簧一(7)夹紧机架板(302)，通过弹簧三(9)夹紧负载连接板(101)；
所述机架(3)包括弹簧上支座(301)、机架板(302)、弹簧下支座(303)和减振支腿(304)；所述弹簧上支座(301)固定在机架板(302)上方，弹簧下支座(303)固定在机架板(302)下方，减振支腿(304)固定在弹簧下支座(303)下方，弹簧上支座(301)与弹簧下支座(303)通过弹簧二(8)夹紧负载连接板(101)；
所述激振组件(4)固定在驱动下板(203)下方，在所述马达组件(5)的带动下产生激振力。
有益效果如下：
本申请实施例所提供的二自由度共振装置，利用二自由度系统共振，设备运行时两质量块运动相反，所产生的作用力在内部抵消，不产生对地面的作用力，对地基要求较低，且设备运行在共振状态时所消耗的能量最小，加速度最大。
附图说明
下面将参照附图描述本申请的具体实施例，其中：
图1示出了本申请实施例中二自由度共振装置的结构示意图；
图2示出了本申请实施例中二自由度共振装置的剖视结构示意图；
图3示出了本申请实施例中负载组件的结构示意图；
图4示出了本申请实施例中驱动组件的结构示意图；
图5示出了本申请实施例中机架的结构示意图；
图6示出了本申请实施例中激振组件的结构示意图；
图7示出了本申请实施例中马达组件的结构示意图；
图8示出了本申请实施例中受力示意图；
其中，1、负载组件，2、驱动组件，3、机架，4、激振组件，5、马达组件，6、底座，7、弹簧一，8、弹簧二，9、弹簧三，101、负载连接板，102、负载，201、驱动上板，202、驱动连接杆，203、驱动下板，301、弹簧上支座，302、机架板，303、弹簧下支座，304、减振支腿，401、激振座板，402、激振轴，403、偏心块，404、激振外罩，501、联轴器，502、伺服电机，503、电机支座。
具体实施方式
为了使本申请的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本说明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
针对现有技术的不足，本申请实施例提出了一种二自由度共振装置，下面进行说明。
图1示出了本申请实施例中二自由度共振装置的结构示意图，如图所示，所述二自由度共振装置可以包括：负载组件1、驱动组件2、机架3、激振组件4、马达组件5、弹簧一7、弹簧二8、弹簧三9；
所述负载组件1包括负载连接板101和负载102，所述负载连接板101固定于负载102下方；
所述驱动组件2包括驱动上板201和与所述驱动上板201连接的驱动下板203；驱动上板201与驱动下板203通过弹簧一7夹紧机架板302，通过弹簧三9夹紧负载连接板101；
所述机架3包括弹簧上支座301、机架板302、弹簧下支座303和减振支腿304；所述弹簧上支座301固定在机架板302上方，弹簧下支座303固定在机架板302下方，减振支腿304固定在弹簧下支座303下方，弹簧上支座301与弹簧下支座303通过弹簧二8夹紧负载连接板101；
所述激振组件4固定在驱动下板203下方，在所述马达组件的带动下产生激振力。
本申请实施例所提供的二自由度共振装置，利用二自由度系统共振，设备运行时两质量块运动相反，所产生的作用力在内部抵消，不产生对地面的作用力，对地基要求较低，且设备运行在共振状态时所消耗的能量最小，加速度最大。
实施中，所述装置可以进一步包括：
底座(6)；
所述机架(3)、马达组件(5)固定于所述底座(6)上。
实施中，所述激振组件(4)可以包括激振座板(401)、激振轴(402)、偏心块(403)和激振外罩(404)，所述偏心块(403)套设于激振轴(402)外表面并位于激振座板(401)与激振外罩(404)形成的空间内。
实施中，所述马达组件可以包括联轴器(501)、伺服电机(502)和电机支座(503)；所述联轴器(501)一端与所述伺服电机(502)相连，另一端与所述激振轴(402)相连；所述伺服电机(502)旋转带动所述偏心块(403)旋转产生激振力。
实施中，所述驱动组件(2)进一步包括：驱动连接杆(202)；
所述驱动上板(201)通过所述驱动连接杆(202)与所述驱动下板(203)相连接。
实施中，所述负载连接板(101)可以设有供驱动连接杆(202)穿过的孔，所述驱动连接杆(202)穿过所述负载连接板(101)上的通孔。
实施中，所述负载连接板101上、下表面可以设有用于限位弹簧二8和弹簧三9的凹部。
实施中，所述负载连接板101上、下表面的凹部可以两两对应设置。
实施中，所述驱动上板201下表面可以设有用于限位弹簧一7和弹簧三9的凹部，所述驱动下板203上表面可以设有用于限位弹簧一7和弹簧三9的凹部。
实施中，所述驱动上板201下表面的凹部与所述驱动下板203上表面的凹部可以两两对应设置。
实施中，所述弹簧上支座301下表面可以设有用于限位弹簧二8的凹部，所述弹簧下支座303上表面可以设有用于限位弹簧二8的凹部。
实施中，所述机架板302上、下表面可以设有用于限位弹簧一7的凹部。
实施中，负载组件1与驱动组件2运动方向完全相反，产生的作用力相互抵消，装置对地面的作用力为零。
实施中，所述偏心块403的数量可以为偶数个。
本申请实施例所提供的二自由度共振装置的工作过程：马达组件5通过联轴器501带动偏心块403旋转，偏心块403两两一组以相同速度相反运动，只产生竖直方向的激振力，带动驱动组件2和负载组件1作受迫振动。当共振装置的振动频率到达第二阶固有频率时，系统产生共振效应，此时系统的振幅和加速度急剧变大，系统所需的能量最小。而负载组件1和驱动组件2的运动方向刚好相反，产生的作用力相互抵消。
根据振动理论，单个质体有阻尼受迫振动方程ma+cv+kx＝F，其中，F为激振力，mi、ci、ki分别为各单元的质量、阻尼系数、刚度。
从图8所示系统的受力图，得到二自由度系统在外加简谐激振力作用下的强迫振动运动方程为：
Figure GDA0002484068840000051
式中：
mi为各单元的质量；
Ci为各单元的阻尼系数；
ki为各组弹簧的刚度；
xi为各单元的位移；
vi为各单元的速度；
ai为各单元的加速度；
{F}为系统的激振力。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)设备对地面产生的作用力为零，对地基的要求较低；
2)设备工作在共振状态，所需的能耗相当较小；
3)设备能产生较高的加速度，振动强度大；
4)设备应用范围广，包括物料混合、分散，产品测试等。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

Claims (13)

1.一种二自由度共振装置，其特征在于，包括：负载组件(1)、驱动组件(2)、机架(3)、激振组件(4)、马达组件(5)、弹簧一(7)、弹簧二(8)、弹簧三(9)；
所述负载组件(1)包括负载连接板(101)和负载(102)，所述负载连接板(101)固定于负载(102)下方；
所述驱动组件(2)包括驱动上板(201)和与所述驱动上板(201)连接的驱动下板(203)；驱动上板(201)与驱动下板(203)通过弹簧一(7)夹紧机架板(302)，通过弹簧三(9)夹紧负载连接板(101)；
所述负载组件(1)和所述驱动组件(2)的运动方向相反，产生的作用力相互抵消；
所述机架(3)包括弹簧上支座(301)、机架板(302)、弹簧下支座(303)和减振支腿(304)；所述弹簧上支座(301)固定在机架板(302)上方，弹簧下支座(303)固定在机架板(302)下方，减振支腿(304)固定在弹簧下支座(303)下方，弹簧上支座(301)与弹簧下支座(303)通过弹簧二(8)夹紧负载连接板(101)；
所述激振组件(4)固定在驱动下板(203)下方，在所述马达组件(5)的带动下产生竖直方向的激振力。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：
底座(6)；
所述机架(3)、马达组件(5)固定于所述底座(6)上。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激振组件(4)包括激振座板(401)、激振轴(402)、偏心块(403)和激振外罩(404)，所述偏心块(403)套设于激振轴(402)外表面并位于激振座板(401)与激振外罩(404)形成的空间内。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述马达组件包括联轴器(501)、伺服电机(502)和电机支座(503)；所述联轴器(501)一端与所述伺服电机(502)相连，另一端与所述激振轴(402)相连；所述伺服电机(502)旋转带动所述偏心块(403)旋转产生激振力。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动组件(2)进一步包括：驱动连接杆(202)；所述驱动上板(201)通过所述驱动连接杆(202)与所述驱动下板(203)相连接。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述负载连接板(101)设有供驱动连接杆(202)穿过的孔，所述驱动连接杆(202)穿过所述负载连接板(101)上的通孔。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负载连接板(101)上、下表面设有用于限位弹簧二(8)和弹簧三(9)的凹部。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述负载连接板(101)上、下表面的凹部两两对应设置。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动上板(201)下表面设有用于限位弹簧一(7)和弹簧三(9)的凹部，所述驱动下板(203)上表面设有用于限位弹簧一(7)和弹簧三(9)的凹部。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述驱动上板(201)下表面的凹部与所述驱动下板(203)上表面的凹部两两对应设置。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹簧上支座(301)下表面设有用于限位弹簧二(8)的凹部，所述弹簧下支座(303)上表面设有用于限位弹簧二(8)的凹部。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机架板(302)上、下表面设有用于限位弹簧一(7)的凹部。
13.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述偏心块(403)的数量为偶数个。
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