雙振動電機轉速同步原理全面解析

　　用機械振動、轉子動力學等基本原理，對雙振動電機轉速同步工作機理作了解析。 雙振動電機作為振動源用于糧食機械已有三十多年的歷史，它以獨特的優點，迅速取代了用機械方法保持轉速同步的老一代振源裝置，東安糧機公司生產的清粉機，振動篩和去石機，均裝有兩臺并列的振動電機。從電機采購到安裝使用，并無特殊要求，只要型號相同，任意兩臺裝機，均能滿意地同步工作，甚至在一臺瞬間晚起動的反常情況下，當機械猛然擺動若干次后，仍進入同步運行，在十多年的生產過程中，無一臺同步失效。　
        1.振動機械的工作特點和運動機理　
        在糧食振動機械的篩體上，并裝兩臺相對反向旋轉的振動電機，驅使篩體作往復線性運動，以滿足糧食加工的除雜、去石、分級和篩理，作為振源的振動電機，結構簡單，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。兩臺振動電機緊固在篩體上，篩體通過支承彈簧聯結在固定的機架上。　
糧食振動機械通常設計為低頻大振幅的遠共振機械，以滿足篩理運動特性的要求。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的振動機械，工作轉速遠離共振轉速，從振動參數的相關特性知道，振動機械的頻率比，振動體位移對激振力的落后角與阻尼比之間存在這樣一種關系：當阻尼比很小，頻率比≥２．５時，振動體（篩體）位移對激振力的　落后角一１８０　¨。在糧食振動機械上表現為，當偏　重塊向前轉動時，篩體向后轉動；偏重塊向左時，篩　體向右，由于振動電機相對反向旋轉，故兩偏重塊對　篩體作反向往復運動。　
       2.動電機的簡化振動方程與進動運動　
        振動電機偏重塊質量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，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電機，其偏重塊受篩體牽連，作與篩體反方向的牽連運動，產生反向牽連運動慣性力，設支承彈簧剛度為ｋ，阻尼系數為ｆ。該振動機械的力學模型如圖１所示［１】。按模型建立振動微分方程，并經推導，得簡化振動方程：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　＝ｍｏ７ｏｏ　
此方程反映了篩體Ｍ與偏重塊ｍｎ之間的動力學關系。ｍｎ是偏重塊質量，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動（SY.achronous whir1）　Ｊ。用動力學解釋為：偏重轉子不平衡量ｍ０，在以偏心距７和∞角速度旋轉時，篩體Ｍ則以　為半徑和與轉子同頻的回轉角速度Ｑ作同步進動運動，機械處于慣性力平衡的穩定工作狀態。若Ｑ≠∞時，則是非同步進動狀態，經常發生在起動過程（ＣＯ＞Ｑ）和停車過程（∞＜Ｑ）中，機械處于不穩定過渡狀態。
 

 3.動電機機械的進動運動　
        將左右兩臺振動電機對稱地裝于篩體縱向中心線的兩側，篩體通過彈簧支承在機架上，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動問題。　
        （1）獨立的轉子進動運動　
        假設將篩體平分為左右兩個獨立的分篩體，質１量各為÷Ｍ，則與上節中單臺振動電機機械一樣，各自組成獨立的轉子進動系統。左、右分篩體，各自以不同的角速度進行同步進動。　
        若左右振動電機以相同的角速度旋轉時，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。在同步進動情況下，兩分篩體的獨立進動運動之和與整體篩體的進動運動是相等的，兩個獨立的偏重轉子可與一個整體篩體同時作同步進動。　
        （2）個整體篩體時轉子進動運動　
        若左右振動電機的角速度不同，且∞　稍大于ｏｙｚ，∞　一ｏｙｚ＝△∞。由于兩臺振動電機固定在同一篩體Ｍ上，當兩臺振動電機同時工作時，左、右偏重轉子各自獨立旋轉，此時，偏重轉子與篩體的動力學關系是，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偏重轉子同時作同一的同頻回轉響應，即不能實現同步進動。實際上，此刻兩偏重轉子與篩體都處于非同步進動狀態，是慣性力不平衡的過渡狀態。振動電機偏重轉子在電磁扭矩的驅動下作勻速旋轉，產生激振力。迫使篩體作同步回轉，產生慣性力，此篩體慣性力即是振動電機的負載。根據電機負載特性，振動電機電流隨負載成正比例變化。負載決定著電流大小。也就是Ｑ決定著電流大小。Ｑ比　小△　，則電機電流在滿足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，由非同步進動恢復到同步進動，系統慣性力又恢復了平衡。雙振動電機由不同的角速度∞　、ｏｙｚ變為相同的角速度∞，實現雙振動電機機械同步運行。　
        4.同步起動的措施　
        安裝在篩體上的振動電機均有一定的安裝角（電機軸線與鉛錘線之夾角），以滿足篩面振動特性要求，一般在７。～５３。之間。偏重轉子在靜態靈活轉動情況下，質心自動處于低位置。且低點的位置精度與安裝角成正比，這樣就使兩偏重塊自動處于低位置，保持在同一“起跑線”上開始轉動，尚須注意的是，當安裝角較小（例如≤７。）時，質心停留在上死點的可能性有所增加，為避免此種情況發生，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、靜子在上死點處相互推開，以保證同步起動萬無一失。　 

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