CN208091664U - 一种可调控振幅和频率的三维振动实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调控振幅和频率的三维振动实验装置。其特征在于：所述的装置和零部件包括振动电机、滑轨和滑块、减震弹簧、空心圆管支撑柱、基座、焊接钢板以及各层支撑限位钢板；所述实验装置以三个互相垂直方向上的振动电机作为激振源，通过调节振动电机内置偏心块的位置调节振幅大小；所述实验装置以变频器作为振动频率的控制元件，进行实验参数的设计调节；所述实验装置以水平方向互相垂直的导轨，作为振动的导向机构，而竖直方向的振动，以竖直方向的减震弹簧实现单自由度位移量的缓冲。通过上述方式，本实用新型能够应用于粉末颗粒的机械振动实验、零部件的抛光处理以及工农业振动生产。

Description

一种可调控振幅和频率的三维振动实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种可调控振幅和频率的三维振动实验装置，具体是一种在振动电机的激振力作用下，利用变频器调节振动频率，实现对容器中的颗粒物进行机械振动.特别是涉及一种可进行任意单方向、任意两个方向以及三个互相垂直方向上的振动装置。

背景技术

目前，大多数三维振动台，一方面，用以对工业生产中的颗粒物振动为主，其结构简单，但控制比较随意，不能对振幅和频率进行精确控制；另一方面，以科研机构中的三维振动研究实验为主，虽然在振动参数的控制方面有了较为良好的改善，但其结构较为复杂，造价较高，不利于在普通振动试验中的推广应用。

国专利CN102364316A公开了一种“基于锁扣式解耦装置的三分量标准振动台”，包括底座，X向电磁振动台，Y向电磁振动台，Z向电磁振动台和三维振动平台；每个电磁振动台均通过运动解耦装置与三维振动平台连接，具有安装方便、解耦效果好、适于振动校准系统的优点。但相对于本实用新型，其结构较复杂，持续振动的稳定性不佳，成本较高。

实用新型内容

本实用新型主要采用独立振动模块与整体振动相结合的构思，旨在实现振动方向的按需选择，从而实现了可进行任意单方向、任意两个方向以及三个互相垂直方向上的振动。

本实用新型的技术方案是：振动部分由四块平面尺寸一致的水平板通过滑轨滑块实现，底板需承受竖直方向较大的激振力，其厚度大于其他三块水平板。上顶板与装载物料的容器固定为一体，并在容器内放置需要振动的颗粒物，上顶板的下表面焊接有侧面开口的空心中间立柱；自上第二块板的作用是引导上顶板进行沿导轨Y方向的振动，限制水平X方向的抖动；自上第三块板的作用是引导上顶板进行沿导轨X方向的振动，同时限制水平Y方向的抖动；底板通过减震弹簧，将底板以上的所有部件与基座上的四根环形支撑柱连接；上、下肋板与底板上、下平面分别接触，肋板与中间立柱固连在一起。三个互相垂直方向的振动电机固定于中间立柱的三个互相垂直的侧面。

为防止振动过程当中对滑轨滑块的损伤，中间立柱上固定的上、下肋板分别与底板上、下表面接触，防止滑轨滑块等零部件之间的碰撞，避免竖直方向激振力破坏实验装置。

作为本实用新型的一种优选方案，所述水平互相垂直的两个方向上的振动，由滑轨和滑块作为导向和限位装置。对称分布在板面两侧。

作为本实用新型的一种优选方案，所述竖直方向上的振动，由减震弹簧作限位和位移缓冲，减震弹簧与底板和支撑柱上焊接的空心圆环为同心圆配合关系，与弹簧内环紧配。

作为本实用新型的一种优选方案，所述顶板与空心立柱焊接为一体，中间立柱三个互相垂直的侧面上固定振动电机，振动电机作为激振源将振动传递到顶板，再通过与顶板固定的振动容器，将振动传递到被振动的物料。

作为本实用新型的一种优选方案，所述板材之间通过滑轨滑块连接，同时垂直于滑轨方向各部分接触，以此实现中间立柱在振动方向的滑动摩擦，避免非振动方向的内部碰撞。

作为本实用新型的一种优选方案，所述上、下肋板与底板上、下表面分别接触，同时将肋板固定在中间立柱侧面，肋板要有足够的强度承受竖直方向上激振力的作用。

本实用新型所提供方案的优点是：(1)结构紧凑，运行稳定，安装方便。(2)结构模块化，功能一体化。(3)易于加工，成本低廉。(4)克服了一般振动台水平方向振幅可控性不高，各个方向振动互相干扰的缺陷，是对准确振动控制方面的创新。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图

附图2为本实用新型的主视图

附图3为图2的A-A剖视图

附图4为图2的B-B剖视图

附图5为本实用新型的侧视图

附图6为图5的C-C剖视图

附图7为弹簧与底板配合的局部放大图

附图中，其中零件为：基座(1)，支撑柱(2)，减震弹簧(3)，底板(4)，自上第三块板(5)，自上第二块板(6)，顶板(7)，滑块(8)，滑轨(9)，肋板(10)，中间立柱(11)，1.5-2振动电机(12)5-4振动电机(13)。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，说明其控制振动参数途径以及工作原理，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。

参阅图1和图2，图1为本实用新型结构示意图，图2为本实用新型的主视图。

本实用新型公开了一种可以提供一维、二维或三维的互相垂直方向上振动的实验装置，主要应用于粉术颗粒的机械振动实验或工农业生产中，所述装置和零部件包括：基座(1)，支撑柱(2)，减震弹簧(3)，底板(4)，自上第三块板(5)，自上第二块板(6)，顶板(7)，滑块(8)，滑轨(9)，肋板(10)，中间立柱(11)，1.5-2振动电机(12)5-4振动电机(13)。

在本实施例中，基座(1)与支撑柱(2)焊接为一体，以保证装置底座的稳定性，支撑柱(2)与底板(4)通过减震弹簧(3)保持竖直方向单自由度的限位，只传递竖直方向的激振力，底板(4)与自上第三块板(5)通过滑轨(9)和滑块(8)连接，自上第三块板(5)与自上第二块板(6)同理，自上第二块板(6)与顶板(7)同理，底板(4)和自上第一块板(6)上安装的滑轨同向，并与自上第三块板(5)上安装的滑轨方向垂直，使水平垂直方向均能进行单方向的独立振动，肋板(10)与中间立柱(11)固定为一体，并与底板(4)的上、下表面分别接触，确保竖直方向的激振力经由底板(4)传递到减震弹簧，两个1.5-2振动电机(12)和一个5-4振动电机(13)分别固定在中间立柱(11)的三个互相垂直的侧面，提供源动力。

在图3所示的实施例中，肋板(10)与底板(4)为紧配合。其目的在于使竖直方向振动电机(13)的激振力由肋板(10)直接传递到底板，进而通过减震弹簧的弹性力达到竖直方向振动参数的控制，同时，又尽可能的减少竖直方向激振力对底板(4)以上机械结构的破坏作用。

在图3所示的实施例中，中间立柱(11)侧面特征为抽壳。其目的在于在不影响局部及整体工作运行的前提下，使得整体装配十分便利，涉及中间立柱(11)各部分的螺栓螺母连接处均方便拆卸和组装，并且易于加工，

在图4所示的实施例中，底板(4)中间裁剪切割出比中间立柱(11)外部尺寸大的正方体空间。其目的在于满足主体结构水平面上两垂直自由度上的往复运动，同时又提供竖直方向上的支撑，以使其顶部所承受的结构运行平稳。

在图4所示的实施例中，自上第三块板(5)中间裁剪切割出一条边与中间立柱(11)外部尺寸相等，另一条边较长的长方体空间。其特征在于约束限制水平面上与中间立柱(11)向接触面法向的自由振动，同时，在接触面切向上作用于中间立柱(11)的激振力不受限制，保证了接触面切向上的单自由度振动。

在图4所示的实施例中，自上第二块板(6)与自上第三块板(5)加工与设计要求相同，所不同的是彼此之间垂直分布。所有板面上滑轨(9)的方向均与较长的切割边的方向一致。其目的在于保证主体振动装置在上述接触面法向的单自由度自由振动。

在图5所示的实施例中，显示了本实用新型的侧视图。显示部分与正视图大同小异，可以更清楚的明晰三层导轨滑块之间的排列关系。

在图6所示的实施例中，中间立柱(11)中空，且与肋板(10)通过螺纹孔固定。螺纹孔的位置由各部分机械构件的尺寸与主体机构的干涉条件决定，在避免干涉的前提条件下，尽可能的充分利用外部空间。螺纹孔径的大小则充分考虑竖直方向激振力的影响，使其所能承受的剪切应力大于激振力作用下的剪切应力，并保证安全系数的条件，符合实际工况。

在图7所示的实施例中，减震弹簧(3)与底板(4)之间通过底板上焊接与减震弹簧内径相同尺寸的圆环，实现紧配合。限制底板水平方向的摇摆，同时保证底板以上结构的竖直方向单自由度振动。

实验前，首先，调节1.5-2振动电机(12)和5-4振动电机(13)中内置偏心块的位置，确定振动幅度的大小，使用变频器调整振动电机的输出频率；其次，顶板(7)上表面固定好待振动物料的容器，并且将振动物料装载完毕，测量物料在容器中的高度；最后，将振动台各层板竖直方向边与边对齐，保证振动从板面的几何中心开始，使得工作过程稳定可靠。

实验时，接通振动电机的控制电源，等待振动趋于稳定状态后，通过使用位移传感器，分别测量顶板(7)、自上第二块板(6)和自上第三块板(5)在水平两个垂直方向上的振动偏移量，测量顶板(7)竖直方向上的振动偏移量。振动一定时间后停止振动，并计时。

实验结束后，关闭电源，重新测量物料在容器中的高度，记录振动过程所用的时间，检查本装置各螺栓螺母装配处是否紧配合，保证下一次实验的顺利进行。

综上所述，本实用新型有益效果在于：本实用新型提供一维、二维或三维的互相垂直方向上的振动，主要应用于粉末颗粒的机械振动实验。实验前可进行任意单方向、任意两个方向以及三个互相垂直方向上的振动设计。实验时处于受迫振动状态，并且可以通过控制变频器控制振动频率，肋板(10)保证了实验过程的安全以及竖直方向激振力的有效传递。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非是将本实用新型的范围限制在上述实施例。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于本实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均应合理的包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可调控振幅和频率的三维振动实验装置，所述实验装置的零部件包括振动电机、滑轨和滑块、减震弹簧、空心圆管支撑柱、中心立柱、基座、振动台顶板、自上第二块水平板、自上第三块水平板、底板；自上第二块水平板、自上第三块水平板和底板的中部切割出较大的矩形空间，用于与中间立柱进行接触配合；所述实验装置以三个互相垂直方向上的振动电机作为激振源，通过调节振动电机内置偏心块的位置调节振幅大小；所述实验装置以变频器作为振动频率的控制元件，进行实验参数的设计；所述实验装置水平方向的振动，以互相垂直的导轨作为各自方向的振动导向机构，实现水平两垂直方向上各自的振动以及混合振动，竖直方向的振动，以竖直方向的减震弹簧实现单自由度位移量的缓冲；所述实验装置与底板接触的肋板，避免滑轨和滑块以及其他结构受到竖直方向激振力的破坏。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：振动台顶板与自上第二块水平板通过滑轨滑块相连，滑轨方向为水平Y方向，顶板下表面焊接中间空心钢板立柱，为长方体镂空板件；自上第二块水平板与自上第三块水平板通过滑轨滑块相连，滑轨方向为水平X方向，中间开长方形孔，长边沿导轨方向，短边与立柱接触；自上第三块水平板与底板通过滑轨相连，滑轨方向为水平Y方向，板中央开长方形孔，长边沿导轨方向，短边与立柱接触。

3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：底板中间开正方形孔，要求边长大于中间立柱的外部尺寸，中间立柱侧面特征为抽壳。

4.根据权利要求3所述的实验装置，其特征在于：底板上表面固定滑轨底座，下表面焊接四根较短空心圆环，外径与减震弹簧内径紧配合，用于定位与竖直方向限位减震弹簧。

5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：中间立柱互相垂直的侧面和底面分别开螺纹孔，用于固定X、Y、Z三个方向上的振动电机，将振动电机分别固定于两两互相垂直的方向。

6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：基座与支撑柱焊接为一体，支撑柱与减震弹簧同心配合，对减震弹簧进行竖直方向上单自由度的限制，同时对竖直方向上的振动进行缓冲，传导竖直方向的激振力。

7.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：上、下肋板分别与底板上下表面接触，并与中间立柱通过螺栓螺母固定为一体。

8.根据权利要求7所述的实验装置，其特征在于：底板将作用于整个弹簧以上装置所受的竖向激振力传递到弹簧，保证其他部分受到的竖直方向激振力的破坏最小。