雙振動(dòng)電機轉速同步原理全面解析

　　用機械振動(dòng)、轉子動(dòng)力學(xué)等基本原理，對雙振動(dòng)電機轉速同步工作機理作了解析。 雙振動(dòng)電機作為振動(dòng)源用于糧食機械已有三十多年的歷史，它以獨特的優(yōu)點(diǎn)，迅速取代了用機械方法保持轉速同步的老一代振源裝置，東安糧機公司生產(chǎn)的清粉機，振動(dòng)篩和去石機，均裝有兩臺并列的振動(dòng)電機。從電機采購到安裝使用，并無(wú)特殊要求，只要型號相同，任意兩臺裝機，均能滿(mǎn)意地同步工作，甚至在一臺瞬間晚起動(dòng)的反常情況下，當機械猛然擺動(dòng)若干次后，仍進(jìn)入同步運行，在十多年的生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)一臺同步失效?！?br />         1.振動(dòng)機械的工作特點(diǎn)和運動(dòng)機理　
        在糧食振動(dòng)機械的篩體上，并裝兩臺相對反向旋轉的振動(dòng)電機，驅使篩體作往復線(xiàn)性運動(dòng)，以滿(mǎn)足糧食加工的除雜、去石、分級和篩理，作為振源的振動(dòng)電機，結構簡(jiǎn)單，在電機軸的兩端軸伸上裝有同向偏心的偏重塊，作為振動(dòng)電機的激振元件。偏重塊與電機軸組成偏重轉子，被支承在電機軸承上。兩臺振動(dòng)電機緊固在篩體上，篩體通過(guò)支承彈簧聯(lián)結在固定的機架上?！?br /> 糧食振動(dòng)機械通常設計為低頻大振幅的遠共振機械，以滿(mǎn)足篩理運動(dòng)特性的要求。所謂遠共振機械是指：在以激振元件（偏重塊），彈性／阻尼元件（彈簧）和慣性元件（篩體）組成的振動(dòng)系統中，激振頻率與系統的固有頻率之比即頻率比≥２．５的振動(dòng)機械，工作轉速遠離共振轉速，從振動(dòng)參數的相關(guān)特性知道，振動(dòng)機械的頻率比，振動(dòng)體位移對激振力的落后角與阻尼比之間存在這樣一種關(guān)系：當阻尼比很小，頻率比≥２．５時(shí)，振動(dòng)體（篩體）位移對激振力的　落后角一１８０　¨。在糧食振動(dòng)機械上表現為，當偏　重塊向前轉動(dòng)時(shí)，篩體向后轉動(dòng)；偏重塊向左時(shí)，篩　體向右，由于振動(dòng)電機相對反向旋轉，故兩偏重塊對　篩體作反向往復運動(dòng)?！?br />        2.動(dòng)電機的簡(jiǎn)化振動(dòng)方程與進(jìn)動(dòng)運動(dòng)　
        振動(dòng)電機偏重塊質(zhì)量ｍｎ，以偏心距７和角速度力響應，作與激振力相同角頻率的平面回轉諧運動(dòng)，篩體平面回轉角速度與激振力角速度相同［２】。由于篩體位移落后激振力１８０ｏ，所以，固定在篩體上的振動(dòng)電機，其偏重塊受篩體牽連，作與篩體反方向的牽連運動(dòng)，產(chǎn)生反向牽連運動(dòng)慣性力，設支承彈簧剛度為ｋ，阻尼系數為ｆ。該振動(dòng)機械的力學(xué)模型如圖１所示［１】。按模型建立振動(dòng)微分方程，并經(jīng)推導，得簡(jiǎn)化振動(dòng)方程：Ｍ￣ｋｏｏ２＝ｍｏｔｔｏ　，式中左邊∞為篩體Ｍ的平面回轉角速度，為解釋方便，用Ｑ代ｃＵ，則　
ＭＭ２?。剑恚铮罚铮铩?br /> 此方程反映了篩體Ｍ與偏重塊ｍｎ之間的動(dòng)力學(xué)關(guān)系。ｍｎ是偏重塊質(zhì)量，也就是偏重轉子不平衡量，而篩體Ｍ可以看作偏重轉子的支承系統，轉子支承系統對轉子不平衡量的響應叫同步進(jìn)動(dòng)（SY.achronous whir1）?。?。用動(dòng)力學(xué)解釋為：偏重轉子不平衡量ｍ０，在以偏心距７和∞角速度旋轉時(shí)，篩體Ｍ則以　為半徑和與轉子同頻的回轉角速度Ｑ作同步進(jìn)動(dòng)運動(dòng)，機械處于慣性力平衡的穩定工作狀態(tài)。若Ｑ≠∞時(shí)，則是非同步進(jìn)動(dòng)狀態(tài)，經(jīng)常發(fā)生在起動(dòng)過(guò)程（ＣＯ＞Ｑ）和停車(chē)過(guò)程（∞＜Ｑ）中，機械處于不穩定過(guò)渡狀態(tài)。
 

 3.動(dòng)電機機械的進(jìn)動(dòng)運動(dòng)　
        將左右兩臺振動(dòng)電機對稱(chēng)地裝于篩體縱向中心線(xiàn)的兩側，篩體通過(guò)彈簧支承在機架上，左右偏重轉子轉向相反。如圖２所示。 設左右偏重塊質(zhì)量均為ｍ。，兩偏重轉子的偏心距均為ｒ，左偏重轉子角速度為∞，右偏重轉子角速度為（ｏ２，且　>，篩體質(zhì)量為Ｍ（含２ｍ。）、篩體回轉角速度為ｎ、回轉振幅為　，按兩種情況分析轉子進(jìn)動(dòng)問(wèn)題?！?br />         （1）獨立的轉子進(jìn)動(dòng)運動(dòng)　
        假設將篩體平分為左右兩個(gè)獨立的分篩體，質(zhì)１量各為÷Ｍ，則與上節中單臺振動(dòng)電機機械一樣，各自組成獨立的轉子進(jìn)動(dòng)系統。左、右分篩體，各自以不同的角速度進(jìn)行同步進(jìn)動(dòng)?！?br />         若左右振動(dòng)電機以相同的角速度旋轉時(shí)，由于電機相對轉向相反，兩分篩體的橫向慣性分力相互抵消，縱向慣性分力相互疊加，形成縱向慣性往復運動(dòng)。在同步進(jìn)動(dòng)情況下，兩分篩體的獨立進(jìn)動(dòng)運動(dòng)之和與整體篩體的進(jìn)動(dòng)運動(dòng)是相等的，兩個(gè)獨立的偏重轉子可與一個(gè)整體篩體同時(shí)作同步進(jìn)動(dòng)?！?br />         （2）個(gè)整體篩體時(shí)轉子進(jìn)動(dòng)運動(dòng)　
        若左右振動(dòng)電機的角速度不同，且∞　稍大于ｏｙｚ，∞　一ｏｙｚ＝△∞。由于兩臺振動(dòng)電機固定在同一篩體Ｍ上，當兩臺振動(dòng)電機同時(shí)工作時(shí)，左、右偏重轉子各自獨立旋轉，此時(shí)，偏重轉子與篩體的動(dòng)力學(xué)關(guān)系是，篩體Ｍ作為兩偏重轉子的共同支承系統，由于ＣＯ１≠ｏｙｚ，故Ｍ不可能對不同角速度的兩個(gè)偏重轉子同時(shí)作同一的同頻回轉響應，即不能實(shí)現同步進(jìn)動(dòng)。實(shí)際上，此刻兩偏重轉子與篩體都處于非同步進(jìn)動(dòng)狀態(tài)，是慣性力不平衡的過(guò)渡狀態(tài)。振動(dòng)電機偏重轉子在電磁扭矩的驅動(dòng)下作勻速旋轉，產(chǎn)生激振力。迫使篩體作同步回轉，產(chǎn)生慣性力，此篩體慣性力即是振動(dòng)電機的負載。根據電機負載特性，振動(dòng)電機電流隨負載成正比例變化。負載決定著(zhù)電流大小。也就是Ｑ決定著(zhù)電流大小。Ｑ比　小△　，則電機電流在滿(mǎn)足Ｑ回轉角速度的篩體慣性力負載下，從與∞　角速度相適應的激振力電流自行下降至與　一△∞　角速度相適應的激振力電流，使電機激振力角速度與一半篩體慣性力的角速度相等，由非同步進(jìn)動(dòng)恢復到同步進(jìn)動(dòng)，系統慣性力又恢復了平衡。雙振動(dòng)電機由不同的角速度∞　、ｏｙｚ變?yōu)橄嗤慕撬俣取?，?shí)現雙振動(dòng)電機機械同步運行?！?br />         4.同步起動(dòng)的措施　
        安裝在篩體上的振動(dòng)電機均有一定的安裝角（電機軸線(xiàn)與鉛錘線(xiàn)之夾角），以滿(mǎn)足篩面振動(dòng)特性要求，一般在７?！担?。之間。偏重轉子在靜態(tài)靈活轉動(dòng)情況下，質(zhì)心自動(dòng)處于低位置。且低點(diǎn)的位置精度與安裝角成正比，這樣就使兩偏重塊自動(dòng)處于低位置，保持在同一“起跑線(xiàn)”上開(kāi)始轉動(dòng)，尚須注意的是，當安裝角較?。ɡ纭埽?。）時(shí)，質(zhì)心停留在上死點(diǎn)的可能性有所增加，為避免此種情況發(fā)生，在偏重轉子低位置處和靜子對應的高位置各裝一枚同極永磁鐵，使轉子、靜子在上死點(diǎn)處相互推開(kāi)，以保證同步起動(dòng)萬(wàn)無(wú)一失?！?nbsp;

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