CN203665661U - 一种偶数平行多轴垂直定向振动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种偶数平行多轴垂直定向振动系统，包括数层、每层偶数排呈直线依次连接的伺服驱动及控制系统、连接传输和振动器，振动器固定于振动台体上且对称分布于振动台体的中心线两侧，振动台体通过阻尼缓冲组件连接设备基座。本实用新型的有益之处在于解决了此振动系统启动、停车时振动器的快速幅频响应，使振动系统能处在宽频范围内振型达成稳态。

Description

一种偶数平行多轴垂直定向振动系统

技术领域

本实用新型属于混凝土制品机械技术领域，涉及一种偶数平行多轴垂直定向振动系统。

背景技术

目前，本领域的混凝土制品机械砌块成型机普遍存在着振动器激振力和振动有效区域需在作业时处于频繁启停状态，且振动时间短，正常＜5秒，高效为2～3秒，要求快速响应，而振动器设计上没有也无法有效地采用在处于水平面范围的两个纵横正交方向上形状及运动质量对称的结构，其横纵正交的交点设计为与形心重合，加之振动源采用特制同步或异步电机、电子变频器调速因受幅频响应影响，瞬时不能快速相应达到稳态同步，由此产生的内循环寄生功率对有效振动起到对作业不利的抑制作用。振动系统的作业工况要求使之在瞬间内做到完全同步启停而达成垂直定向稳态的简谐振动这一力学特性，以满足作业生产之需求，此亦成为众多从事振动研究及砌块成型设备制造商家倾力关注的课题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在提供一种偶数平行多轴垂直定向振动系统，解决现有振动系统启动、停车时振动器不能快速幅频响应，从而不能使振动系统在宽频范围内振型达成稳态的问题。

本实用新型的技术方案是包括数层、每层偶数排呈直线依次连接的伺服驱动及控制系统、连接传输和振动器，振动器固定于振动台体上且对称分布于振动台体的中心线两侧，振动台体通过阻尼缓冲组件连接设备基座。

本实用新型的特点还在于连接传输包括万向联轴节，万向联轴节两端安装联轴器。振动器包括偏心振子和分置于偏心振子两边的联体轴承座，偏心振子安装在传动轴上，传动轴两端固定在联体轴承座上且伸出轴承座，其中一端伸出部分连接连接传输、另一端伸出部分安装有平衡飞轮，偏心振子均在一个平面内且被垂直于所述振动台体的中心线的另一条中心线分为相对称的两部分。

本实用新型的有益之处在于解决了此振动系统启动、停车时振动器的快速幅频响应，使振动系统能处在宽频范围内振型达成稳态。

附图说明

图1是本实用新型一种偶数平行多轴垂直定向振动系统的正面结构示意图；

图2是本实用新型的仰视结构示意图。

图中，1.伺服驱动及控制系统，2.连接传输，3.振动器，4.振动台体，5.阻尼缓冲组件，301.传动轴，302.偏心振子，303.联体轴承座，304.平衡飞轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型如图1所示包括数层、每层偶数排呈直线依次连接的伺服驱动及控制系统1、连接传输2和振动器3，振动器3固定于振动台体4上且对称分布于振动台体4的中心线两侧，振动台体4通过阻尼缓冲组件5连接设备基座。

本实用新型的特点还在于连接传输2包括万向联轴节，万向联轴节两端安装联轴器。振动器3包括偏心振子302和分置于偏心振子302两边的联体轴承座303，偏心振子302安装在传动轴301上，传动轴301两端固定在联体轴承座303上且伸出轴承座303，其中一端伸出部分连接连接传输2、另一端伸出部分安装有平衡飞轮304，偏心振子302均在一个平面内且被垂直于所述振动台体4的中心线的另一条中心线分为相对称的两部分。

伺服驱动及控制系统1作为完全独立的偶数平行轴振动器的动力源，是基于高精度的位置同步，即以电子齿轮和虚拟主轴概念来取代传统的机械齿轮和实轴概念，通过永磁电机尾端的高精度编码器实现纠错修正达到相位同步；即采用偶数多组电伺服驱动系统对应控制永磁同步电机；对于一组平行轴，实现方法为每一个微秒级的扫描周期内伺服驱动CPU会实时采集轴的实际位置，并根据采集的实际位置与命令位置实时修正各轴的实际位置，进而保持相同的相位差，从而达到动态的调整平衡。连接传输2采用万向联轴节及两端联轴器通过传动键、螺栓与驱动电机轴和振动器3主轴连接，将伺服动力传至振动器3，利用万向联轴节的调节补偿功能消除振动时振动台体4垂直上下偏离轴线对振型稳态的影响；振动器3由相对振动台体4中心对称布置的联体轴承座303支承的传动轴301及在传动轴301中段对称配重的一组等同质量、偏心距的偏心振子302及传动轴尾端的平衡飞轮304组成，平衡飞轮304用来消除振动时万向联轴节跳动产生的寄生干扰和冲击，以及在振动结束停车时对能量的快速吸收，保证系统的稳态起行响应。振动台体4为通过形心的横纵铅垂面的全对称结构，是振动成型时振动器3与参与振动结合质量的中间承载体；阻尼缓冲组件5由一组弹簧及联结件组成，通过联结件将振动系统与设备基座连接，在振动成型制品时起到缓冲及阻尼作用，在振动成型制品时起到缓冲及阻尼作用，即减小振动系统中振动对设备的冲击，又保证振动系统的定向工作范围。

本实用新型的目的就是解决砌块成型机之偶数平行多轴的稳态垂直定向振动，其依托伺服驱动与永磁同步电机控制技术，设计的振动系统体系，其主体为通过型心横纵铅垂面的全对称结构，由于结构向上对称稳定，参与振动各单元元素质量匹配，使之振动过程中无论平动、移动时，全动量距均达平衡，并重点解决了此振动系统启动、停车时振动器的快速幅频响应，使振动系统能处在宽频范围内振型达成稳态，也就是说达到了振动系统作业中的完全垂直定向的简谐振动效果。本实用新型优势还在于：伺服驱动为附带高脉冲点数编码器的永磁同步伺服电机，传输为具有调节补偿功能的万向联动器，振动台体为以通过其型心的横纵铅垂面对称的质量体，振动器本身基本为水平全对称结构体，正是其具备有以上的结构特点，所以其处于振动作业状况时系统能瞬间达到垂直定向的稳态振型。这一点我们运用动量矩定理来对振动系统在激振过程中是否能使振动处于垂直定向的简谐振动的工作状态简单解析。

本实用新型根据动量矩定理，振动系统在激振过程中使振动台处于垂直定向简谐振动的工作状态，其简谐振动的力学模型可表述如下：

$m_{\mathrm{\Σ}}\·\stackrel{\·\·}{y}\left(t\right)+\mathrm{Cy}\·y\left(t\right)+K_y\·y\left(t\right)=F\left(t\right)\·\mathrm{Sin\ωt}$

求解方程后：

$\left\{\begin{array}{c}y\left(t\right)=A\·\mathrm{Sin}(\mathrm{\ωt}-\mathrm{\φ})\\ A=F\left(t\right)/\sqrt{{(\mathrm{ky}-m_{\mathrm{\Σ}}\·{\mathrm{\ω}}^2)}^2+{(\mathrm{Cy}\·\mathrm{\ω})}^2}\end{array}\right.$

方程式中：y(t)------振动台面上的振幅函数；

------

的二次微分，加速度函数；

------

的一次微分，速度函数；

A--------振动台面上的最大振幅值（位移矢量），

φ-------激振力矢量与位移矢量的夹角，对偶数多轴大多取φ=0～28°，

m_Σ------振动系统的结合质量，

ω-------振子的角速度，

Cy------速度变化率系数，

Ky------位移的刚度系数，

F（t）----激振力。

我们给ω加以变值，为ω(t)是时间t的变量。

根据力学的质点动力学普遍原理，采用动量矩定理和相对质心的动量矩定理，以四轴为例，本实用新型做出振动器模型如图2所示，对图2中0-0轴求解动量矩如下：在惯性坐标为水平面，0-0轴为对称形心轴。

如若：则系统在ω(t)任意变化时，系统都会处于垂直定向间谐振动运作状况。

按动量矩定理，取：0-0轴，左为正，右为负，

当m₁＝m₂W₁＝W₂时

${\stackrel{-}{V}}_{0-0}\left(\mathrm{\ω}\left(t\right)\right)\≡0$

同理 ${\stackrel{-}{V}}_{0^{\′}-0^{\′}}\left(\mathrm{\ω}\left(t\right)\right)\≡0$

由于振动器结构也沿0'-0'轴对称，所以可得出结论：

如若： $\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{-}{V}}_{0-0}\left(\mathrm{\ω}\left(t\right)\right)\≡0\\ {\stackrel{-}{V}}_{0^{\′}-0^{\′}}\left(\mathrm{\ω}\left(t\right)\right)\≡0\end{array}\right.$

综上所述，在振动器运作中，振动系统对0-0与0’-0’两个队成周的方向上的动量矩始终为零，无论ω(t)随意变化，振动系统度保持了垂直定向的接卸振动状态，均不会出现距离平行于0-0与0’-0’轴方向上，造成摆动的不良现象。

Claims (3)

1.一种偶数平行多轴垂直定向振动系统，其特征在于：包括数层、每层偶数排呈直线依次连接的伺服驱动及控制系统（1）、连接传输（2）和振动器（3），振动器（3）固定于振动台体（4）上且对称分布于振动台体（4）的中心线两侧，振动台体（4）通过阻尼缓冲组件（5）连接设备基座。

2.按照权利要求1所述一种偶数平行多轴垂直定向振动系统，其特征在于：所述连接传输（2）包括万向联轴节，万向联轴节两端安装联轴器。

3.按照权利要求1所述一种偶数平行多轴垂直定向振动系统，其特征在于：所述振动器（3）包括偏心振子（302）和分置于偏心振子（302）两边的联体轴承座（303），偏心振子（302）安装在传动轴（301）上，传动轴（301）两端固定在联体轴承座（303）上且伸出轴承座（303），其中一端伸出部分连接连接传输（2）、另一端伸出部分安装有平衡飞轮（304），偏心振子（302）均在一个平面内且被垂直于所述振动台体（4）的中心线的另一条中心线分为相对称的两部分。

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