《空间单质体双机同轴线振动系统的自同步特性》-工学论文，振动工程论文-论文范文参考-科学狗论文网

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空间单质体双机同轴线振动系统的自同步特性

范文

陈晓哲　闻邦椿　李凌轩

摘要：对两偏心转子同一旋转轴线驱动振动系统的自同步特性进行了研究。首先建立了该类振动系统的动力学模型，利用拉格朗日方程推导出其运动微分方程。其次将两偏心转子的角速度和相位差进行平均，得到振动系统的稳态响应。接着由Hamilton原理推导出两偏心转子实现同步的两大条件，即同步性条件和同步运动的稳定性条件。然后根据两大条件得出振动系统具有两类工作状态的结论。最后通过试验验证了理论分析的正确性。试验结果证明了振动系统可以实现两偏心转子之间无联接轴形式的同步运动，而且在满足一定结构参数条件下，分别实现了空间O。相位差的圆周运动和180°相位差的圆锥运动。相关研究结果可以为双机同轴类振动机械的设计提供理论上的依据。

关键词：振动机械；非线性振动；自同步；偏心转子；稳定性条件

引言

在振动利用工程当中，偏心转子（激振器）的同步是非线性振动系统的一种特殊现象。在20世纪60年代，前苏联学者Blekhman首次对两个相同偏心转子的同步给出了理论上的解释，并通过应用小参数法将同步问题转换成系统周期解的存在性和稳定性问题。中国学者闻邦椿采用积分平均的方法改进了这种理论，提出了求解振动机械自同步运动条件及其稳定性条件的方法，并且成功应用到了工程实际，发明了许多新型振动机。赵春雨改进了小参数平均法，引人两组扰动小参数并结合Routh-Hurwitz判据提出双机驱动平面单质体和双机驱动空间单质体的同步性条件和稳定性条件。张学良在此基础上，进一步研究了多机驱动平面单质体的同步性条件和稳定性条件。李鹤基于小参数平均法研究了双机驱动平面双质体的同步性条件和稳定性条件。侯勇俊利用非线性系统平衡点是否存在以及平衡点稳定性的Lyapunov一次近似理论判断研究了双机两倍频振动筛的自同步条件和稳定性条件。

进一步研究振动同步的理论并拓宽其工程应用领域，以满足工程实际需求，是当前领域的研究热点之一。

当偏心转子间的相位差稳定在某特定值时，会使振动系统实现某种特定的运动形式，利用此原理可设计满足各类要求并有一定运动轨迹及振幅的各类振动机械。如两偏心转子平行轴布置反向旋转驱动机体的近似直线运动，两偏心转子平行轴布置同向旋转驱动机体的近似圆周运动，两偏心转子交叉轴布置驱动机体的空间垂直螺旋运动等。

目前对于两个偏心转子位于同一旋转轴线驱动振动系统的同步问题还没有得到很好的解决，因此该类振动机两偏心转子间仍需采用联接轴的形式来保证两偏心转子间的同相位运动，这已成为该类振动机发展的瓶颈。杨万东以同一轴线上双偏心转子驱动的振动磨为研究对象，讨论机体的运动轨迹随相位差的变化规律。Miklos提出两偏心块的旋转轴重合布置方案用于手持类设备，该创新的设计使振动系统的振幅可以独立调节。

本文以两偏心转子同一旋转轴线驱动振動系统为研究对象，首先建立该类振动系统的动力学模型；其次推导其运动微分方程及稳态响应；然后得出振动系统实现同步的两大条件；最后通过试验来验证理论分析的正确性。

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