[发明专利]联合收获机回程板与振动筛惯性力平衡装置及平衡方法

权利要求书

1.联合收获机回程板与振动筛惯性力平衡装置，包括回程板(1)和振动筛(2)，其特征在于，所述回程板(1)包括回程板面(102)，所述回程板面(102)的一端安装有回程板滚轮(101)，另外一端安装有回程板偏心摇动轴(103)，所述回程板偏心摇动轴(103)的两端安装有回程板配重组件(104)；所述振动筛(2)包括筛体(202)，所述筛体(202)的一端安装有振动筛滚轮(201)，另外一端安装有振动筛偏心摇动轴(203)，所述振动筛(2)与所述回程板(1)通过链条(3)连接，所述振动筛(2)与所述回程板(1)上的链条(3)的包绕方向相反。

2.根据权利要求1所述的联合收获机回程板与振动筛惯性力平衡装置，其特征在于，所述回程板配重组件(104)包括回程板链轮(104-1)和回程板配重片(104-2)，所述回程板链轮(104-1)位于所述回程板偏心摇动轴(103)的两端，所述回程板链轮(104-1)和所述回程板配重片(104-2)上都开有第一安装孔(104-3)，所述回程板配重片(104-2)通过螺栓固定连接在所述回程板链轮(104-1)上。

3.根据权利要求2所述的联合收获机回程板与振动筛惯性力平衡装置，其特征在于，所述振动筛配重组件(204)包括振动筛链轮(204-1)和振动筛配重片(204-2)，所述振动筛链轮(204-1)位于所述振动筛偏心摇动轴(203)的两端，所述振动筛链轮(204-1)和所述振动筛配重片(204-2)上都开有第二安装孔(204-3)，所述振动筛配重片(204-2)通过螺栓固定连接在所述振动筛链轮(204-1)上。

4.根据权利要求2所述的联合收获机回程板与振动筛惯性力平衡装置，其特征在于，所述回程板配重片(104-2)材质为铸铁。

5.根据权利要求3所述的联合收获机回程板与振动筛惯性力平衡装置，其特征在于，所述振动筛配重片(204-2)的材质为铸铁。

6.利用权利要求1所述的联合收获机回程板与振动筛惯性力平衡装置实现惯性力平衡的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将回程板(1)和振动筛(2)均简化为曲柄滑块机构，其中回程板滚轮(101)简化为滑块、回程板面(102)简化为连杆、回程板偏心摇动轴(103)简化为曲柄、回程板配重组件(104)简化为配重块；振动筛滚轮(201)简化为滑块、筛体(202)简化为连杆、振动筛偏心摇动轴(203)简化为曲柄、振动筛配重组件(204)简化为配重块；

按经典的曲柄滑块机构惯性力动力学分析：曲柄滑块机构惯性力有：B处集中质量m_B处转动惯性力F_B和C处集中质量m_c处移动惯性力F_C

FB=mBrθ·2]]>

FC=mcrθ·2cosθ]]>

式中r为曲柄长度，为曲柄旋转角速度，θ为曲柄的转角；

对于上述惯性力通过对回程板曲柄反向适当距离加一定配重进行惯性力的部分平衡；回转惯性力F_B可通过距离回转点r'的D处加质量m_D1进行平衡：

mD1r′θ2·=mBrθ2·]]>

即：m_D1＝r/r'm_B

同样的对于m_C在水平方向产生的移动惯性力，再增加一个平衡质量m_D2进行惯性力平衡；由以上可知，对于曲柄滑块机构惯性力平衡的总配重m_D由两部分组成m_D1和m_D2；即：

m_D＝m_D1+km_D2＝r/r′(m_B+km_C)

注：将配重m_D2质量前加一定系数k，使之既能平衡滑块的水平方向惯性力，又不至于使竖直方向惯性力过大，一般k取1/3-1/2；

S2：步骤S1中将曲柄滑块的各部分质量集中代换在B，C处然后用加平衡质量块进行惯性力平衡；同样的，在进行总体平衡考虑时，将回程板和振动筛质量各自集中代换与B，C和B′，C′处，则各自集中质量块m_C和m_C′在C处与C′产生的惯性力：

FC=mCaC=mCrθ·2cosθ1FC′=mC′aC′=mC′rθ·2cosθ2]]>

其中：cosθ₁＝cos(-ωt+α)

cosθ₂＝cos(ωt+β)

α与β为回程板曲柄初始角和振动筛初始角；ω为曲柄旋转角速度；以振动筛旋转角速度为正，F_C为回程板的水平惯性力，F_C′为振动筛水平惯性力；

由上面公式知：当驱动旋向相反，在运动过程中，会有惯性力因运动而抵消的情况，以下讨论惯性力在的抵消程度，进而为选取更合适的平衡质量做理论分析；将回程板与振动筛水平惯性力相加，则任意时刻水平方向的总惯性力为F_CC′：

FCC′=rθ·2(mCcosθ1+mC′cosθ2)]]>

将一个周期的平均惯性力大小与不考虑抵消时一个周期的平均惯性力大小进行比较；

η1=1T∫T2TFCC′dt1T(∫T2TFCdt+∫T2TFC′dt)]]>

其中：T为振动筛或回程板的旋转周期，η₁比例系数；

在对旋转部分的惯性力也可用相似的方法进行惯性力抵消；对于回程板m_B和振动筛m_B′产生的回转惯性力分别将惯性力按X方向和Y方向分解：

水平方向：

FX1=mBrθ·2cosθ1FX2=mB′rθ·2cosθ2]]>

竖直方向：

FY1=mBrθ·2sinθ1FY2=mB′rθ·2sinθ2]]>

任意时刻水平方向的合力与竖直方向的合力：

FX=FX1+FX2FY=FY1+FY2]]>

则任意时刻的合力：

则在任意一周期内经总体平衡后的惯性力均值与不考虑抵消的惯性力均值进行比较η₂；

η2=1T∫T2TFdt1T(∫T2TmBrθ·2dt+∫T2TmB′rθ·2dt)]]>

S3：整体惯性力平衡，可使整体惯性力减小，相应的主要部分配重也减小；在回程板与振动筛组合中，振动筛质量较大，回程板起到抵消与平衡振动筛的作用；减小的具体质量和比例系数η₁和η₂有关，故振动筛最佳配重质量m_D′；

则相应的振动筛水平平衡质量：

则相应的振动筛旋转平衡质量：

所以振动筛的最佳配重质量为：