CN111249960A - 三自由度电磁驱动混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于原材料混合技术领域，公开了一种三自由度电磁驱动混合装置。该三自由度电磁驱动混合装置包括机架(1)、弹性悬挂一(2)、振子一(3)、弹性悬挂二(4)、振子二(5)、弹性悬挂三(6)、振子三(7)、混合容器(8)、弹性悬挂四(9)、线圈组件(10)、永磁铁组件(11)和阻尼器(12)。本发明采用“抵消+隔振+减振吸能”的方式实现了大加速振动设备的稳定运行问题，同时降低了设备重量。

Description

三自由度电磁驱动混合装置
技术领域
本发明属于原材料混合技术领域，涉及用于混合原材料的一种三自由度电磁驱动混合装置。
背景技术
利用大加速度振动对物料混合的优良效果逐渐得到业内共识。为了得到大加速度的振动，设计合理的共振结构是一种优选方式。然而大加速度的振动对系统的稳定运行提出了较高的要求，既要保证自身系统的稳定性，又要保证对外界的振动传递最小，因此系统共振结构的构建还要考虑的运行稳定性。另一方面，传统的共振机械为了提供系统的稳定性，往往提高设备机架重量来降低设备机架的振动强度，以降低设备对周围环境的影响，因此存在“笨重”的缺点。
发明内容
本发明设计了一个三自由度电磁驱动混合装置，采用“抵消+隔振+减振吸能”的方式实现了大加速振动设备的稳定运行问题，同时降低了设备重量。具体内容为：
一种三自由度电磁驱动混合装置，包括机架、弹性悬挂一、振子一、弹性悬挂二、振子二、弹性悬挂三、振子三、混合容器、弹性悬挂四、线圈组件、永磁铁组件和阻尼器。
所述振子一通过弹性悬挂一连接在机架上；所述振子二通过弹性悬挂二连接在振子一上；所述振子三通过弹性悬挂三连接在振子二上，并通过弹性悬挂四连接在振子一上；所述混合容器固定在振子三上；所述线圈组件固定在振子三上；所述永磁体组件固定在振子二上，并与线圈组件形成相互作用对，相互作用对保持有容纳相互运动的间隙；阻尼器为颗粒阻尼器或液体阻尼器，固定在振子一上。
上述弹性悬挂一、振子一、弹性悬挂二、振子二、弹性悬挂三、振子三、混合容器、弹性悬挂四、线圈组件、永磁铁组件、阻尼器的质量、刚度参数满足使系统第三阶共振频率在50-70Hz，模态振型振子二与振子三相位相差180°，振子二振动位移与振子三振动位移之比等于弹性悬挂四的刚度与弹性悬挂二的刚度之比，并在0.02-0.5之间，有效放大了振子三的振动位移，从而放大了混合容器的振动加速度，使得振子二位移小于振子三的振动位移，降低系统自身能量消耗；当线圈组件通入与系统第三阶共振频率相同的交流电后，系统工作在第三阶共振模态下，振子二振动方向与振子三振动方向相反，传递给振子一的作用力＝振子二振动位移X弹性悬挂二的刚度-振子三振动位移X弹性悬挂四的刚度＝0。弹性悬挂一的刚度满足使系统第一阶共振频率在5-20Hz，对振子一50-70Hz振动进行了进一步隔振；阻尼器固定在振子一上，进一步对振子一进行了减振吸能，从而几乎完全将系统的振动与外界环境隔离。
与现有技术相比具有如下优点：
1、“抵消+隔振+减振吸能”的结合方式将大加速度振动与外界隔离，保证系统的稳定运行。
2、振动的有效隔离，相比传统共振机械有效降低了机架的重量。
3、结构简单，降低了设备重量及成本。
附图说明
下面对实施例中描述所需要的附图进行简要介绍。
图1为本发明实施例中所述三自由度电磁驱动混合装置结构示意图。
图中数字所表示的相应部件名称：
1.机架 2.弹性悬挂一 3.振子一 4.弹性悬挂二 5.振子二 6.弹性悬挂三 7.振子三 8.混合容器 9.弹性悬挂四 10.线圈组件 11.永磁铁组件 12.阻尼器
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1：
如图1，一种三自由度电磁驱动混合装置，包括机架1、弹性悬挂一2、振子一3、弹性悬挂二4、振子二5、弹性悬挂三6、振子三7、混合容器8、弹性悬挂四9、线圈组件10、永磁铁组件11和阻尼器12。
所述振子一3通过弹性悬挂一2连接在机架1上；所述振子二5通过弹性悬挂二4连接在振子一3上；所述振子三7通过弹性悬挂三6连接在振子二5上，并通过弹性悬挂四9连接在振子一3上；所述混合容器8固定在振子三7上；所述线圈组件10固定在振子三7下表面；所述永磁体组件11固定在振子二5上，并与线圈组件10形成相互作用对，相互作用对保持有容纳相互运动的间隙；阻尼器12为颗粒阻尼器或液体阻尼器，固定在振子一3上。
上述弹性悬挂一2、振子一3、弹性悬挂二4、振子二5、弹性悬挂三6、振子三7、混合容器8、弹性悬挂四9、线圈组件10、永磁铁组件11、阻尼器12的质量、刚度参数满足使系统第三阶共振频率在50Hz，模态振型振子二5与振子三7相位相差180°，振子二5振动位移与振子三7振动位移之比等于弹性悬挂四9的刚度与弹性悬挂二4的刚度之比为0.02，有效放大了振子三7的振动位移，从而放大了混合容器8的振动加速度，使得振子二5位移小于振子三7的振动位移，降低系统自身能量消耗；当线圈组件10通入与系统第三阶共振频率相同的交流电后，系统工作在第三阶共振模态下，振子二5振动方向与振子三7振动方向相反，传递给振子一3的作用力＝振子二5振动位移X弹性悬挂二4的刚度-振子三7振动位移X弹性悬挂四9的刚度＝0。弹性悬挂一2的刚度满足使系统第一阶共振频率在5Hz，对振子一3 50Hz的振动进行了进一步隔振；阻尼器12固定在振子一3上，进一步对振子一3进行了减振吸能，从而几乎完全将系统的振动与外界环境隔离。
实施例2：
如图1，一种三自由度电磁驱动混合装置，包括机架1、弹性悬挂一2、振子一3、弹性悬挂二4、振子二5、弹性悬挂三6、振子三7、混合容器8、弹性悬挂四9、线圈组件10、永磁铁组件11和阻尼器12。
所述振子一3通过弹性悬挂一2连接在机架1上；所述振子二5通过弹性悬挂二4连接在振子一3上；所述振子三7通过弹性悬挂三6连接在振子二5上，并通过弹性悬挂四9连接在振子一3上；所述混合容器8固定在振子三7上；所述线圈组件10固定在振子三7上；所述永磁体组件11固定在振子二5上，并与线圈组件10形成相互作用对，相互作用对保持有容纳相互运动的间隙；阻尼器12为颗粒阻尼器或液体阻尼器，固定在振子一3上。
上述弹性悬挂一2、振子一3、弹性悬挂二4、振子二5、弹性悬挂三6、振子三7、混合容器8、弹性悬挂四9、线圈组件10、永磁铁组件11、阻尼器12的质量、刚度参数满足使系统第三阶共振频率在60Hz，模态振型振子二5与振子三7相位相差180°，振子二5振动位移与振子三7振动位移之比等于弹性悬挂四9的刚度与弹性悬挂二4的刚度之比为0.2，有效放大了振子三7的振动位移，从而放大了混合容器8的振动加速度，使得振子二5位移小于振子三7的振动位移，降低系统自身能量消耗；当线圈组件10通入与系统第三阶共振频率相同的交流电后，系统工作在第三阶共振模态下，振子二5振动方向与振子三7振动方向相反，传递给振子一3的作用力＝振子二5振动位移X弹性悬挂二4的刚度-振子三7振动位移X弹性悬挂四9的刚度＝0。弹性悬挂一2的刚度满足使系统第一阶共振频率在12Hz，对振子一3 60Hz的振动进行了进一步隔振；阻尼器12固定在振子一3上，进一步对振子一3进行了减振吸能，从而几乎完全将系统的振动与外界环境隔离。
实施例3：
如图1，一种三自由度电磁驱动混合装置，包括机架1、弹性悬挂一2、振子一3、弹性悬挂二4、振子二5、弹性悬挂三6、振子三7、混合容器8、弹性悬挂四9、线圈组件10、永磁铁组件11和阻尼器12。
所述振子一3通过弹性悬挂一2连接在机架1上；所述振子二5通过弹性悬挂二4连接在振子一3上；所述振子三7通过弹性悬挂三6连接在振子二5上，并通过弹性悬挂四9连接在振子一3上；所述混合容器8固定在振子三7上；所述线圈组件10固定在振子三7上；所述永磁体组件11固定在振子二5上，并与线圈组件10形成相互作用对，相互作用对保持有容纳相互运动的间隙；阻尼器12为颗粒阻尼器或液体阻尼器，固定在振子一3上。
上述弹性悬挂一2、振子一3、弹性悬挂二4、振子二5、弹性悬挂三6、振子三7、混合容器8、弹性悬挂四9、线圈组件10、永磁铁组件11、阻尼器12的质量、刚度参数满足使系统第三阶共振频率在70Hz，模态振型振子二5与振子三7相位相差180°，振子二5振动位移与振子三7振动位移之比等于弹性悬挂四9的刚度与弹性悬挂二4的刚度之比为0.5，有效放大了振子三7的振动位移，从而放大了混合容器8的振动加速度，使得振子二5位移小于振子三7的振动位移，降低系统自身能量消耗；当线圈组件10通入与系统第三阶共振频率相同的交流电后，系统工作在第三阶共振模态下，振子二5振动方向与振子三7振动方向相反，传递给振子一3的作用力＝振子二5振动位移X弹性悬挂二4的刚度-振子三7振动位移X弹性悬挂四9的刚度＝0。弹性悬挂一2的刚度满足使系统第一阶共振频率在20Hz，对振子一3 70Hz的振动进行了进一步隔振；阻尼器12固定在振子一3上，进一步对振子一3进行了减振吸能，从而几乎完全将系统的振动与外界环境隔离。

Claims (8)

1.一种三自由度电磁驱动混合装置，其特征在于，包括机架(1)、弹性悬挂一(2)、振子一(3)、弹性悬挂二(4)、振子二(5)、弹性悬挂三(6)、振子三(7)、混合容器(8)、弹性悬挂四(9)、线圈组件(10)、永磁铁组件(11)和阻尼器(12)；
所述振子一(3)通过弹性悬挂一(2)连接在机架(1)上；所述振子二(5)通过弹性悬挂二(4)连接在振子一(3)上；所述振子三(7)通过弹性悬挂三(6)连接在振子二(5)上，并通过弹性悬挂四(9)连接在振子一(3)上；所述混合容器(8)固定在振子三(7)上；所述线圈组件(10)固定在振子三(7)上；所述永磁体组件(11)固定在振子二(5)上，并与线圈组件(10)形成相互作用对，相互作用对保持有容纳相互运动的间隙；所述阻尼器(12)固定在振子一(3)上；模态振型中振子二(5)与振子三(7)相位相差180°。
2.如权利要求1所述的一种三自由度电磁驱动混合装置，其特征在于，振子二(5)振动位移与振子三(7)振动位移之比等于弹性悬挂四(9)的刚度与弹性悬挂二(4)的刚度之比。
3.如权利要求2所述的一种三自由度电磁驱动混合装置，其特征在于，振子二(5)振动位移与振子三(7)振动位移之比在0.02-0.5之间。
4.如权利要求2所述的一种三自由度电磁驱动混合装置，其特征在于，弹性悬挂四(9)的刚度与弹性悬挂二(4)的刚度之比在0.02-0.5之间。
5.如权利要求1所述的一种三自由度电磁驱动混合装置，其特征在于，弹性悬挂一(2)的刚度满足使系统第一阶共振频率在5-20Hz。
6.如权利要求1所述的一种三自由度电磁驱动混合装置，其特征在于，所述阻尼器(12)为颗粒阻尼器或液体阻尼器。
7.如权利要求1至6中任一项所述的一种三自由度电磁驱动混合装置，其特征在于，弹性悬挂一(2)、振子一(3)、弹性悬挂二(4)、振子二(5)、弹性悬挂三(6)、振子三(7)、混合容器(8)、弹性悬挂四(9)、线圈组件(10)、永磁铁组件(11)、阻尼器(12)的质量、刚度参数满足使系统第三阶共振频率在50-70Hz。
8.如权利要求7所述的一种三自由度电磁驱动混合装置，其特征在于，系统工作在第三阶共振模态下时，振子二(5)振动方向与振子三(7)振动方向相反，传递给振子一(3)的作用力＝0。
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