[发明专利]一种具有激振力自调节功能的振动装置及其参数确定方法

权利要求书

1.一种具有激振力自调节功能的振动装置的参数确定方法，其中具有激振力自调节功能的振动装置，包括偏心转子，所述偏心转子为中空结构，且在中空部分滑动安装有滑块，滑块底端与偏心转子之间设置有弹簧；其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立振动装置运动时的动力学平衡方程，确定弹簧刚度的取值范围：

设偏心转子质量为m₁，偏心转子的偏心半径r₁；滑块质量为m₂，滑块的偏心半径r₂；振动装置质量m₁₂=m₁+m₂，振动装置偏心半径r₁₂=（m₁r₁+m₂r₂）/m₁₂；弹簧刚度k₀，弹簧的压缩变形δ；系统总质量为m，系统刚度为k，系统阻尼为c，系统固有角频率为，振动装置的额定转速为n；

当振动装置正常工作时，滑块的激振力为：

F₂=m₂(r₂+δ)ω²                                  （1）

此时滑块为了保持平衡，弹簧所提供的弹簧力为：

F₃=k₀δ                                       （2）

滑块的固有频率为：

（3）

由滑块的激振力等于弹簧的弹簧力，并结合公式（3），得到滑块正常工作时的激振力为：

（4）

式中，ω-振动装置的角速度；

根据公式（4），要求ω₀ω，而滑块的固有频率必须大于额定转速，即ω₀ω_s；

采用弹簧静变形公式即公式（2）来代替滑块的偏移量，确定ω₀的取值范围为：

ω₀=(1~2) ω_s                                （5）

将公式（5）代入公式（3）中，确定滑块弹簧的刚度取值：

                            （6）；

步骤2，设计滑块的高度h：

设定滑块的质径积等于m₂r₂；

实心偏心块的质量m₀=πR²/2，实心偏心块的偏心半径,实心偏心块的质径积为，实心偏心块的转动惯量为J₀=πR⁴/4;

当偏心转子内腔不存在缝隙情况下，即滑块的高度h与内腔高度l相等时，滑块的质量为m₂=bl，偏心半径为r₂=l/2+e，质径积为m₂r₂=bl（l/2+e），其中，e为偏心转子内腔上极限宽度，△为偏心转子内腔下极限宽度；

根据动量矩定理，采用杆模型来近似计算滑块转动惯量为：

J₂=bl³/3+bel²+ble²                      （7）

剩余空心偏心转子部分的质积径为：

（8）

剩余空心偏心转子部分的转动惯量为：

J₁=J₀-J₂=πR⁴/4- bl³/3-bel²-ble²                （9）

当滑块的高度小于偏心转子内腔时，滑块离旋转轴最远时的离心力最大，此时滑块的偏心半径为r₂=l-h/2+e，滑块的质径积为m₂r₂=bh（l-h/2+e）；

要求偏心转子内腔含缝隙时滑块的最大离心力与不含空腔时滑块的离心力相等，则有：

l(l/2+e)=h(l-h/2+e)                    （10）

得出滑块的高度：

h=min（l，l+2e）                       （11）

在滑块前面乘以质量系数σ₀，解方程（12），

l（l/2+e）=σ₀h(l-h/2+e)                  （12）

可得滑块的高度h：

（13）

当滑块处于最远端时，振动装置的转动惯量为：

max(J₀)=J₁+max(J₂)=πR⁴/4+b(h³-l³)/3+beh(e-h)-bel(e+l)+bhl(l-h)+2behl   （14）

当滑块离旋转轴最近时，滑块的偏心半径为r₂=h/2+e，滑块的质径积为：

min(m₂r₂)=bh(h/2+e)                      （15）

转动惯量为：

          （16）

当滑块离旋转轴最近时，振动装置的质径积为：

       （17）

转动惯量为：

    （18）

滑块离旋转轴最近时，振动装置与常规偏心块的质径比为：

（19）

滑块离旋转轴最近时，振动装置与常规偏心块的转动惯量比为：

（20）。