CN85100017A - 自适应共振系统 - Google Patents

Abstract

自适应共振系统提供了一个新颖的实现共振的方法，采用既简单又灵敏的实施手段产生与自振频率、相位总是同步的激振力，在任意工作频率下都处于共振状态。工作平稳可靠，适用范围广，可用于共振式清洗机和共振式疲劳试验机，也可用于共振式传输机械、共振式去毛刺机、共振式粉碎机及选矿用共振筛等大型振动机械，大大提高了工作效率、节约能源，功率消耗为一般同类振动机械的1/4～1/3，是一项新颖的共振技术。

Description

本发明属于机械振动。

一般的振动机械要获得共振，多是采用非线性弹性元件以加宽共振频带（称为亚共振）来实现，但其共振频率范围仍是有限的，一旦工作频率超过该范围，共振就消失，或工作不稳定，而且亚共振的振幅明显地低于共振振幅。另一种方法是采用某种调整装置，使得激振频率符合振动系统的频率而达到保持共振的目的。经初步检索各国专利及文献资料，查阅到日本昭46-2951专利“自调整共振装置”就是一个典型的例子。该发明通过称为移相器的装置接受变量器检测的信号，并响应称为相位控制装置的控制信号而使检测到的信号变化，再经放大器，控制在水力用动力高压管和驱动液缸之间的控制阀，从而由检出信号的相位和阀使得加在液缸上的驱动力相位一致。当电路中增益（振幅）小振动不能持续时，则要开动启动发生器，获得充分大的输出信号以维持振动。这种装置虽可以达到维持共振的目的。但其结构复杂，电器控制和调整装置环节多，容易失调，而且液压驱动响应慢，产生误差。

本发明的目的是提供一个新颖的方法，采用既简单又灵敏的自适应共振系统，激振力的频率、相位就是自振频率、相位、永远同步，任意工作频率下都处于共振状态。

图1是自适应共振系统原理图。图中1为工作质量，2为振动元件弹簧，3为信号检测器，4为限幅机构，5为信号选择器，6、7为电子开关，8、9为电磁激振器，10为可调触点。

图2是自适应共振清洗机的示意图。图中1为工作件质量，2为振动元件弹簧，此处是上端固定的板簧，3为信号检测器，4为限幅机构，5为信号选择器，6为电子开关，7、8为两个电磁激振器。9为可调式触点，10为清洗槽，11为隔离网，12为循环管线，13为开关控制阀，14为离心式滤清器，15为循环泵。

图3是自适应共振曲轴疲劳试验机。图中1为振动体质量，2为弹性元件（包括被试曲轴），3为信号检测器，4为限幅机构，5为信号选择器，6为电子开关，7为激振器，8为可调触点。

本发明所提供的方法是通过信号检测器获得并输出振动信号，经半波信号分配获得正半波和负半波信号，限幅后再经开关将信号放大，通过电磁激振器产生正、反运动方向的激振力给系统补充能量。该激振力由于来源于工作振动系统本身的振动信号，频率、相位和工作系统完全相同，叠加后获得所需的共振状态。本发明所提供的自适应共振系统的机构包括有信号检测器，发明中使用的是感应式速度传感器。并由限幅机构、信号选择器、电子开关和激振器组成。限幅机构位置靠近工作质量并保持一限定在不超过所需工作振幅大小的距离，分别与信号检测器及信号选择器相联，可以是一个常闭开关。信号选择器可以利用正、负半波分配器获得正、反向信号。激振器为一转变电能为动能的电磁激振器。参照图一，当振动元件弹簧2和工作质量1所组成的振动系统振动时，信号检测器3获得振动信号，经限幅机构4限幅后，信号选择器5将振动状态的正、负信号选择输入到电子开关6、7，电子开关将信号放大同时将能量供给安装在工作件质量两边并保持一定距离的电磁激振器8、9的线圈上，通过电磁感应产生与振动系统完全同步的吸力，即激振力，与原自振运动叠加获得共振状态。一旦振动系统的振幅超过规定限值，则由安装在工作件质量1上的可调触点10将限幅机构4的常闭触点断开，激振器8、9因无能量输入而停止工作，此时激振力消失，由于振动系统阻尼的作用振幅逐渐减小，达到限幅的效果。当振幅减小到规定限值时，限幅机构4仍回到接通电路的位置，电流继续通过，继续产生激振力。这样，由于限幅机构的时断时通可以准确灵敏地使振动系统总是限制在规定振幅限值内工作。限幅机构4与可调触点10之间的限定距离应小于振动体与激振器之间的距离。

自适应共振系统的特点是在任意工作频率下都处于共振状态工作信号检测器获得的振动系统的振动信号，也就是执行机构激振器的工作指挥信号，因此具有天然同步共振的特征。方法新颖，实施手段简单、直接，它无需调整环节。因此，不但成本低，而且由于采用了电子开关和电磁激振器，频率响应好、灵敏度高，由于采用了限幅机构使工作平稳、可靠。自适应共振系统是一项简单有效的节能装置。适用范围广，它可以在各种振动机械上加上信号检测器、限幅机构、信号选择器、电子开关和电磁激振器、就会产生与自振系统同步的激振力获得新的共振系统，从而大幅度地提高效率，使得众所周知的共振系统节约能量的特点得以充分发挥。

图二所示自适应共振清洗机。清洗件放在置于清洗槽10内的隔离网11中，当信号检测器3将振动系统质量1和板簧2的振动信号检测到，经限幅机构4输入到信号选择器5，信号选择器将信号分配到电子开关6，将信号放大并接通直流电源使左、右两边的电磁激振器7、8线圈通电产生对质量1的激振吸力，因而使两边的板簧2连同质量1进行相向和相背地振动。质量1的振动促使清洗槽10内的清洗液处于不停的振动状态，达到清洗的目的。由于装有限幅机构，可以使整个振动系统限制在适当的振幅下工作，减少了对清洗件的损伤。共振状态工作大大节约了能源，其功率消耗为一般清洗机械的 1/4 ～ 3/8 。例如，经测试目前市场销售的国内外洗衣机实际消耗功率为240W，本实施例实际消耗功率为50～80W。实施例中通过离心式滤清器14循环泵15、循环管线12将清洗液循环滤清使用，减少在清洗过程中更换清洗液的工作，也降低了成本。图三是自适应共振曲轴疲劳试验机的实施例示意图，它大大简化了现有试验机的结构，共振状态下使夹在中间的曲轴产生交变的弯曲应力，取得了理想的疲劳试验效果。

自适应共振系统还可以应用在共振式传输机械，共振式去毛刺机共振式粉碎机及选矿用共振筛等大型振动机械。

Claims (5)

1、一种自适应机械共振方法，其特征是：采用半波信号分配手段，获得正半波及负半波信号，再经限幅、开关产生激振力达到共振。

2、一种由弹簧支撑工作质量，经信号检测器、限幅机构、信号选择器、电子开关、激振器组成的自适应共振系统，其特征是限幅机构〔4〕两端分别与信号检测器〔3〕及信号选择器〔5〕相联，信号选择器〔5〕通过电子开关〔6〕、〔7〕各联一激振器〔8〕、〔9〕。

3、按照权利要求2所说的自适应共振系统，其特征是所说的信号选择器为一能获得正、反向信号的正半波及负半波分配器。

4、按照权利要求2所说的自适应共振系统，其特征是所说的限幅机构可以是一个联结信号检测器及信号选择器，位置为与工作质量保持一限定距离的常闭开关。

5、按照权利要求2所说的自适应共振系统，其特征是所说的激振器为一个转变电能为动能的电磁激振器。

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