專利名稱:一種非線性電磁振動(dòng)裝置的制作方法
一種非線性電磁振動(dòng)裝置，它屬于機(jī)械振動(dòng)的發(fā)生設(shè)備。
英國(guó)專利GB2081026A給出了一種電磁振動(dòng)系統(tǒng)，使用了非線性彈簧來(lái)穩(wěn)定系統(tǒng)的固有頻率，且意欲以較低的功耗去獲取一定的大振幅。但是這種電磁振動(dòng)系統(tǒng)只能用于一般的機(jī)械振動(dòng)的場(chǎng)合，不能適用于那些對(duì)定向振動(dòng)有精確要求的場(chǎng)合;不能適用于當(dāng)負(fù)載的質(zhì)量、剛度、阻尼有較大的變化而又要求振動(dòng)機(jī)械的自穩(wěn)定性能保持始終共振的場(chǎng)合;也不能適用于那些有特殊要求的場(chǎng)合，例如當(dāng)激振頻率恒定不變時(shí)，需要不同于激振頻率的振動(dòng)頻率，或者當(dāng)需要驅(qū)動(dòng)一個(gè)大的振動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，也不能付諸實(shí)用，結(jié)果抑或借助于復(fù)雜的電氣控制輔助機(jī)構(gòu)或其它輔助機(jī)構(gòu)，耗能較大，抑或使振動(dòng)系統(tǒng)大型化，因而限制了電磁振動(dòng)機(jī)械的應(yīng)用。
本發(fā)明旨在給出一種新型的非線性電磁振動(dòng)裝置，不需要復(fù)雜的輔助機(jī)構(gòu)，不需要大型的振動(dòng)裝置就能使電磁振動(dòng)裝置不僅可應(yīng)用于一般場(chǎng)合，而且能滿足較高要求，應(yīng)用于一些特殊場(chǎng)合。且將這種非線性電磁振動(dòng)裝置和具備控制作用的波形板彈簧相結(jié)合，使整個(gè)振動(dòng)機(jī)械適于設(shè)計(jì)和工程的需要，從而擴(kuò)大電磁振動(dòng)裝置的應(yīng)用。
本發(fā)明裝置由作為非線性振動(dòng)元件的分段的波形板彈簧組，或者所述的波形板彈簧與其它彈簧的組合元件，以及電磁鐵、底板、框架等部件構(gòu)成。分段的波形板彈簧組的中央和裝置中的主振部件相連接，其兩端和裝置中的相對(duì)振動(dòng)部件相連接;也可以是將其中央和裝置中的相對(duì)振動(dòng)部件相連接，將其兩端和裝置中的主振部件相連接，以此構(gòu)成穩(wěn)定的平行四邊形結(jié)構(gòu)式的導(dǎo)向系統(tǒng)。可獲得高精度的定向往復(fù)直線振動(dòng)，有效地解決電磁振動(dòng)裝置在需要高運(yùn)動(dòng)精度的技術(shù)領(lǐng)域：
中的應(yīng)用。
本發(fā)明裝置和工作體通過(guò)具備控制作用的波形板彈簧及板彈簧組相連接，使整個(gè)振動(dòng)機(jī)械在空載和額定負(fù)載情況下始終處于共振狀態(tài)。本發(fā)明根據(jù)只有強(qiáng)非線性系統(tǒng)才有可能產(chǎn)生諧波共振的原理，通過(guò)調(diào)整所述裝置中的主振彈簧組的總剛度，即分段的波形板彈簧組中的彈簧片數(shù)等，以使其為一次諧波響應(yīng)時(shí)的剛度的整數(shù)倍的平方，或整數(shù)分之一倍的平方，或者通過(guò)同時(shí)調(diào)整振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量和主振剛度，使振動(dòng)系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率提高整數(shù)倍或整數(shù)分之一倍，這樣便可在機(jī)械振動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)獲得原先只有在非線性電磁波振動(dòng)等領(lǐng)域內(nèi)才能獲得的諧波共振特性，在不需要附加電氣變頻裝置的條件下實(shí)現(xiàn)諧波共振的倍頻變頻，獲得所需的共振型機(jī)械振動(dòng)。
本發(fā)明將多個(gè)電磁振動(dòng)裝置組合，實(shí)現(xiàn)推挽共振。對(duì)于大質(zhì)量、大體積的工作體，常規(guī)的辦法是利用大型系列的激振裝置。如果能有多機(jī)的并聯(lián)組合，形成同步的推挽共振，以此帶動(dòng)大型的工作體，將大大降低能耗，收事半功倍之效。一般迴轉(zhuǎn)型的連桿式激振器及連桿式振動(dòng)機(jī)械和慣性式激振器及慣性式振動(dòng)機(jī)械由于不能嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)同步，故而不可能實(shí)現(xiàn)推挽共振。本發(fā)明利用兩個(gè)以上的電磁振動(dòng)裝置，以同一電源線供給電磁鐵線圈電源，可以保證它們同頻率、同相位的諧振工作而共同驅(qū)動(dòng)同一大型的工作體，以此實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上的多個(gè)電磁振動(dòng)裝置并聯(lián)組合的推挽共振。
本發(fā)明如圖所示圖1所示的是本發(fā)明裝置的立體圖。
圖2所示的是本發(fā)明裝置中電磁鐵構(gòu)件的立體圖。
圖3所示的是本發(fā)明裝置的縱向剖面圖。
圖4所示的是分段的波形板彈簧的部分立體圖。
圖5A)、B)、C)所示的是分段的波形板彈簧的部分平面圖。
圖6A)、B)、C)、D)、E)所示的是分段的波形板彈簧的波形斷面圖。
圖7所示的是兩個(gè)裝置的推挽共振的示意圖。
圖8所示的是平板振搗裝置的側(cè)視圖。
圖9所示的是表面鑿毛裝置的立體圖。
圖10所示的是振動(dòng)篩裝置的側(cè)視圖。
本發(fā)明的實(shí)施例如圖1～3所示，由銜鐵〔5〕，固定在鐵芯座〔7〕上的鐵芯〔6〕，環(huán)形電磁線圈〔8〕，前支座〔2〕，后支座〔3〕構(gòu)成完整的電磁鐵裝置，并置放在框架〔4〕內(nèi)。通過(guò)由構(gòu)件〔4B〕、〔7B〕、〔13〕所構(gòu)成的氣隙調(diào)整機(jī)構(gòu)和由構(gòu)件〔4A〕、〔7A〕、〔12〕所構(gòu)成的定位機(jī)構(gòu)。使構(gòu)件〔2〕、〔3〕與矩形底板〔1〕連接，形成裝置的主振部件。構(gòu)件〔4〕、〔6〕和〔7〕相連接，形成裝置的相對(duì)振動(dòng)部件。作為一種變異，也可以將構(gòu)件〔4〕、〔6〕、〔7〕、〔1〕連接，構(gòu)成主振部件。構(gòu)件〔2〕、〔3〕、〔5〕相連接，構(gòu)成裝置的相對(duì)振動(dòng)部件。
構(gòu)件〔4〕、〔2〕、〔3〕的前后兩個(gè)外側(cè)，各有一個(gè)由多片板彈簧組成的板彈簧組〔9〕，或者根據(jù)設(shè)計(jì)和工程的需要，各有兩個(gè)以上的板彈簧組〔9〕。構(gòu)件〔9〕中部與兩端計(jì)有3個(gè)各沖有兩個(gè)安裝螺孔的安裝平面〔15〕，與之對(duì)應(yīng)，構(gòu)件〔4〕、〔2〕、〔3〕外側(cè)的安裝平面〔16〕上也各有兩個(gè)安裝螺孔，并裝有雙頭螺栓〔14〕。板彈簧與墊片〔17〕逐一相隔，并用螺母與構(gòu)件〔2〕、〔3〕相壓緊成構(gòu)件〔9〕。當(dāng)激振電流通入線圈、電磁作用產(chǎn)生脈沖式吸合動(dòng)作，當(dāng)構(gòu)件〔9〕彈性復(fù)位時(shí)，構(gòu)件〔9〕、〔4〕、〔2〕、〔3〕一起構(gòu)成穩(wěn)定的平行四邊形結(jié)構(gòu)式的導(dǎo)向系統(tǒng)。作為這種結(jié)構(gòu)的變異，兩個(gè)以上的構(gòu)件〔9〕也可以同時(shí)位于構(gòu)件〔2〕的外側(cè)，或同時(shí)位于構(gòu)件〔3〕的外側(cè)，仍然使用相同的連接方式，并實(shí)現(xiàn)高精度的平行四邊形導(dǎo)向。
構(gòu)件〔9〕的外側(cè)有用作電磁振動(dòng)裝置調(diào)諧低近共振工作點(diǎn)的調(diào)諧元件〔10〕、〔11〕，并套裝在〔14〕上。一定形狀的構(gòu)件〔9〕和構(gòu)件〔10〕、〔11〕使裝置工作在低近共振狀態(tài)。
如圖4～圖6A)、B)、C)、D)、E)所示，本發(fā)明中所述的分段的波形板彈簧可以是矩形的波形板彈簧或其它形狀的板彈簧，例如凸鼓形、凹鼓形，也可以是波形板彈簧和其它彈簧的組合，例如波形板彈簧和螺旋彈簧的組合。以上所述的板彈簧截面的波形滿足正弦函數(shù)曲線或指數(shù)函數(shù)曲線，或滿足由它們派生出來(lái)的其它函數(shù)曲線。在裝置或整個(gè)機(jī)械中，波形板彈簧可以是單片使用，也可以是多片相迭成組使用，也可以是多組的各種形式的配合使用。它們根據(jù)設(shè)計(jì)或工程上的需要，固定約束在振動(dòng)機(jī)械中的一定位置上。
當(dāng)本發(fā)明在常規(guī)激振源下工作時(shí)，如需獲取較激振頻率增高數(shù)倍或減低數(shù)倍的振動(dòng)頻率時(shí)，可對(duì)裝置中的波形板彈簧組〔9〕的彈簧片數(shù)加以調(diào)整，將其片數(shù)增加到一次諧波響應(yīng)所對(duì)應(yīng)的彈簧片數(shù)的整數(shù)倍的平方，即可獲得增大整數(shù)倍的振動(dòng)頻率。同樣，如若為了獲取比激振頻率大整數(shù)分之一倍的振動(dòng)頻率，則調(diào)整彈簧片數(shù)至一次諧波響應(yīng)所對(duì)應(yīng)的彈簧片數(shù)的整數(shù)分之一倍的平方即可實(shí)現(xiàn)。完全革除了電氣變頻裝置，而實(shí)現(xiàn)諧波共振的倍頻變頻。
以雙機(jī)推挽共振為例，如圖7所示，利用兩個(gè)一百瓦級(jí)的小型電磁振動(dòng)裝置并列組合，它們的電磁鐵線圈以同一電源線供電，使它們保持同步振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，形成推挽并聯(lián)，然后共同驅(qū)動(dòng)一個(gè)加寬型或加重型的大型工作體〔18〕，實(shí)現(xiàn)了以小型電磁振動(dòng)裝置對(duì)大質(zhì)量工作體的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)，減少了所需的總尺寸與對(duì)工作體的剛度要求，而且其效果與500瓦級(jí)電磁振動(dòng)裝置相似，從而降低了能耗。
本發(fā)明所述的裝置作為動(dòng)力源，可用在各種振動(dòng)機(jī)械中。如圖8所示，本發(fā)明裝置通過(guò)起控制作用的板彈簧〔19〕和一個(gè)平板工作臺(tái)〔20〕相連接，構(gòu)成平板振搗機(jī)械。如圖9所示，本發(fā)明裝置通過(guò)起控制作用的板彈簧〔19〕和運(yùn)載座〔21〕，工作頭〔22〕相連接，構(gòu)成表面鑿毛機(jī)械。如圖10所示，本發(fā)明裝置通過(guò)起控制作用的板彈簧〔19〕和篩子〔23〕或輸送部件，機(jī)架〔24〕等部件相連接，構(gòu)成振動(dòng)篩類及給料、輸送類機(jī)械。
本發(fā)明利用非線性的分段的波形板彈簧或板彈簧組實(shí)現(xiàn)了比通常使用的電磁振動(dòng)器各方面性能均優(yōu)越的高效率的電磁振動(dòng)裝置，保證獲得高精度的定向往復(fù)直線振動(dòng);提高振動(dòng)振幅二至三倍以上;可根據(jù)設(shè)計(jì)和工程上的需要，擴(kuò)大振動(dòng)系統(tǒng)的自穩(wěn)定范圍;實(shí)現(xiàn)了諧波共振型的增倍頻變頻和減倍頻變頻，而不需要任何電氣變頻裝置;實(shí)現(xiàn)了雙機(jī)以上的多機(jī)推挽共振，其中雙機(jī)推挽共振比較非推挽的高能級(jí)單機(jī)節(jié)約能源50%以上;以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，無(wú)須電氣控制輔助機(jī)構(gòu)而全面提高了其性能，擴(kuò)大了電磁振動(dòng)裝置的應(yīng)用范圍，并使整個(gè)機(jī)械比一般振動(dòng)機(jī)械節(jié)能達(dá)1～10倍。
權(quán)利要求
1.一種非線性電磁振動(dòng)裝置，由電磁鐵構(gòu)件，板彈簧組及底板、框架等部件構(gòu)成。其特征在于所述的板彈簧組[9]是分段的波形板彈簧。所述的板彈簧組[9]固定約束在電磁鐵構(gòu)件[4]、[2]、[3]的外側(cè)，其中間和裝置中的主振部件相連接，其兩端和裝置中的相對(duì)振動(dòng)部件連接，構(gòu)成穩(wěn)定的平行四邊形結(jié)構(gòu)式的導(dǎo)向系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)整所述的板彈簧組[9]中的彈簧片數(shù)，使其達(dá)到一次諧波響應(yīng)時(shí)的彈簧片數(shù)的整數(shù)倍平方，而得到諧波共振倍頻變頻。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的板彈簧組〔9〕是由多片分段的矩形波形板彈簧組成，或由其它形狀的波形板彈簧組成，例如凹鼓形、凸鼓形。
3.據(jù)權(quán)利要求
2所述的裝置，其特征在于所述板彈簧截面的波形滿足正弦函數(shù)曲線或指數(shù)函數(shù)曲線或滿足由它們派生出來(lái)的其它函數(shù)曲線。
4.據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的板彈簧可以是單片或多片相迭成組，或多組配合使用。
5.據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的板彈簧組〔9〕和它的各種組合，可按具體設(shè)計(jì)或工程的需要，固定約束在振動(dòng)機(jī)械的一定位置上。
6.據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述裝置中的板彈簧組〔9〕可以置放在電磁鐵構(gòu)件〔2〕、〔3〕、〔4〕的兩端，或置放在電磁鐵構(gòu)件〔2〕、〔3〕、〔4〕的一端。
7.據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于由兩個(gè)或兩個(gè)以上的所述裝置用同一電源線供電進(jìn)行推挽并聯(lián)，而實(shí)現(xiàn)推挽共振。
8.據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于底板〔1〕僅和構(gòu)件〔2〕、〔3〕相連接，或者底板〔1〕僅和框架〔4〕相連接。
9.據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述裝置中的主振部件可以是底板〔1〕連接的框架〔4〕，也可以是底板〔1〕連接的構(gòu)件〔2〕、〔3〕。裝置中的相對(duì)振動(dòng)部件可以是不和底板〔1〕連接的框架〔4〕，也可以是不和底板〔1〕連接的構(gòu)件〔2〕、〔3〕。
10.據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于諧波共振的倍頻頻率可以是增頻的整數(shù)倍;也可以通過(guò)修正所述板彈簧組〔9〕的片數(shù)使其為一次諧波響應(yīng)的彈簧片數(shù)的整數(shù)分之一倍的平方而增頻整數(shù)分之一倍。
11.據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于諧波共振的倍頻變頻可以通過(guò)同時(shí)調(diào)整振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量和主振剛度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
12.據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的裝置和起控制作用的波形板彈簧或板彈簧組可以在不同的振動(dòng)機(jī)械中配合使用。
13.據(jù)權(quán)利要求
1、12所述的裝置，其特征在于所述的裝置通過(guò)板彈簧〔19〕連接篩子或輸送部件，構(gòu)成振動(dòng)篩類及給料、輸送類機(jī)械。
14.據(jù)權(quán)利要求
1、12所述的裝置，其特征在于所述的裝置通過(guò)板彈簧〔19〕連接振動(dòng)平臺(tái)〔20〕構(gòu)成平板振搗機(jī)械。
15.據(jù)權(quán)利要求
1、12所述的裝置，其特征在于所述的裝置通過(guò)板彈簧〔19〕連接運(yùn)載座〔21〕和工作頭〔22〕構(gòu)成表面鑿毛機(jī)械。
專利摘要
一種非線性電磁振動(dòng)裝置，屬于機(jī)械振動(dòng)的發(fā)生設(shè)備。
文檔編號(hào)E04G21/06GK85102855SQ85102855
公開日1986年8月27日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者曹培生 申請(qǐng)人:曹培生導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan