專利名稱:自適應(yīng)共振系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明屬于機(jī)械振動。
一般的振動機(jī)械要獲得共振，多是采用非線性彈性元件以加寬共振頻帶(稱為亞共振)來實現(xiàn)，但其共振頻率范圍仍是有限的，一旦工作頻率超過該范圍，共振就消失，或工作不穩(wěn)定，而且亞共振的振幅明顯地低于共振振幅。另一種方法是采用某種調(diào)整裝置，使得激振頻率符合振動系統(tǒng)的頻率而達(dá)到保持共振的目的。經(jīng)初步檢索各國專利及文獻(xiàn)資料，查閱到日本昭46-2951專利“自調(diào)整共振裝置”就是一個典型的例子。該發(fā)明通過稱為移相器的裝置接受變量器檢測的信號，并響應(yīng)稱為相位控制裝置的控制信號而使檢測到的信號變化，再經(jīng)放大器，控制在水力用動力高壓管和驅(qū)動液缸之間的控制閥，從而由檢出信號的相位和閥使得加在液缸上的驅(qū)動力相位一致。當(dāng)電路中增益(振幅)小振動不能持續(xù)時，則要開動啟動發(fā)生器，獲得充分大的輸出信號以維持振動。這種裝置雖可以達(dá)到維持共振的目的。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電器控制和調(diào)整裝置環(huán)節(jié)多，容易失調(diào)，而且液壓驅(qū)動響應(yīng)慢，產(chǎn)生誤差。
本發(fā)明的目的是提供一個新穎的方法，采用既簡單又靈敏的自適應(yīng)共振系統(tǒng)，激振力的頻率、相位就是自振頻率、相位、永遠(yuǎn)同步，任意工作頻率下都處于共振狀態(tài)。
圖1是自適應(yīng)共振系統(tǒng)原理圖。圖中1為工作質(zhì)量，2為振動元件彈簧，3為信號檢測器，4為限幅機(jī)構(gòu)，5為信號選擇器，6、7為電子開關(guān)，8、9為電磁激振器，10為可調(diào)觸點。
圖2是自適應(yīng)共振清洗機(jī)的示意圖。圖中1為工作件質(zhì)量，2為振動元件彈簧，此處是上端固定的板簧，3為信號檢測器，4為限幅機(jī)構(gòu)，5為信號選擇器，6為電子開關(guān)，7、8為兩個電磁激振器。9為可調(diào)式觸點，10為清洗槽，11為隔離網(wǎng)，12為循環(huán)管線，13為開關(guān)控制閥，14為離心式濾清器，15為循環(huán)泵。
圖3是自適應(yīng)共振曲軸疲勞試驗機(jī)。圖中1為振動體質(zhì)量，2為彈性元件(包括被試曲軸)，3為信號檢測器，4為限幅機(jī)構(gòu)，5為信號選擇器，6為電子開關(guān)，7為激振器，8為可調(diào)觸點。
本發(fā)明所提供的方法是通過信號檢測器獲得并輸出振動信號，經(jīng)半波信號分配獲得正半波和負(fù)半波信號，限幅后再經(jīng)開關(guān)將信號放大，通過電磁激振器產(chǎn)生正、反運動方向的激振力給系統(tǒng)補(bǔ)充能量。該激振力由于來源于工作振動系統(tǒng)本身的振動信號，頻率、相位和工作系統(tǒng)完全相同，疊加后獲得所需的共振狀態(tài)。本發(fā)明所提供的自適應(yīng)共振系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)包括有信號檢測器，發(fā)明中使用的是感應(yīng)式速度傳感器。并由限幅機(jī)構(gòu)、信號選擇器、電子開關(guān)和激振器組成。限幅機(jī)構(gòu)位置靠近工作質(zhì)量并保持一限定在不超過所需工作振幅大小的距離，分別與信號檢測器及信號選擇器相聯(lián)，可以是一個常閉開關(guān)。信號選擇器可以利用正、負(fù)半波分配器獲得正、反向信號。激振器為一轉(zhuǎn)變電能為動能的電磁激振器。參照圖一，當(dāng)振動元件彈簧2和工作質(zhì)量1所組成的振動系統(tǒng)振動時，信號檢測器3獲得振動信號，經(jīng)限幅機(jī)構(gòu)4限幅后，信號選擇器5將振動狀態(tài)的正、負(fù)信號選擇輸入到電子開關(guān)6、7，電子開關(guān)將信號放大同時將能量供給安裝在工作件質(zhì)量兩邊并保持一定距離的電磁激振器8、9的線圈上，通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生與振動系統(tǒng)完全同步的吸力，即激振力，與原自振運動疊加獲得共振狀態(tài)。一旦振動系統(tǒng)的振幅超過規(guī)定限值，則由安裝在工作件質(zhì)量1上的可調(diào)觸點10將限幅機(jī)構(gòu)4的常閉觸點斷開，激振器8、9因無能量輸入而停止工作，此時激振力消失，由于振動系統(tǒng)阻尼的作用振幅逐漸減小，達(dá)到限幅的效果。當(dāng)振幅減小到規(guī)定限值時，限幅機(jī)構(gòu)4仍回到接通電路的位置，電流繼續(xù)通過，繼續(xù)產(chǎn)生激振力。這樣，由于限幅機(jī)構(gòu)的時斷時通可以準(zhǔn)確靈敏地使振動系統(tǒng)總是限制在規(guī)定振幅限值內(nèi)工作。限幅機(jī)構(gòu)4與可調(diào)觸點10之間的限定距離應(yīng)小于振動體與激振器之間的距離。
自適應(yīng)共振系統(tǒng)的特點是在任意工作頻率下都處于共振狀態(tài)工作信號檢測器獲得的振動系統(tǒng)的振動信號，也就是執(zhí)行機(jī)構(gòu)激振器的工作指揮信號，因此具有天然同步共振的特征。方法新穎，實施手段簡單、直接，它無需調(diào)整環(huán)節(jié)。因此，不但成本低，而且由于采用了電子開關(guān)和電磁激振器，頻率響應(yīng)好、靈敏度高，由于采用了限幅機(jī)構(gòu)使工作平穩(wěn)、可靠。自適應(yīng)共振系統(tǒng)是一項簡單有效的節(jié)能裝置。適用范圍廣，它可以在各種振動機(jī)械上加上信號檢測器、限幅機(jī)構(gòu)、信號選擇器、電子開關(guān)和電磁激振器、就會產(chǎn)生與自振系統(tǒng)同步的激振力獲得新的共振系統(tǒng)，從而大幅度地提高效率，使得眾所周知的共振系統(tǒng)節(jié)約能量的特點得以充分發(fā)揮。
圖二所示自適應(yīng)共振清洗機(jī)。清洗件放在置于清洗槽10內(nèi)的隔離網(wǎng)11中，當(dāng)信號檢測器3將振動系統(tǒng)質(zhì)量1和板簧2的振動信號檢測到，經(jīng)限幅機(jī)構(gòu)4輸入到信號選擇器5，信號選擇器將信號分配到電子開關(guān)6，將信號放大并接通直流電源使左、右兩邊的電磁激振器7、8線圈通電產(chǎn)生對質(zhì)量1的激振吸力，因而使兩邊的板簧2連同質(zhì)量1進(jìn)行相向和相背地振動。質(zhì)量1的振動促使清洗槽10內(nèi)的清洗液處于不停的振動狀態(tài)，達(dá)到清洗的目的。由于裝有限幅機(jī)構(gòu)，可以使整個振動系統(tǒng)限制在適當(dāng)?shù)恼穹鹿ぷ?，減少了對清洗件的損傷。共振狀態(tài)工作大大節(jié)約了能源，其功率消耗為一般清洗機(jī)械的 1/4 ～ 3/8 。例如，經(jīng)測試目前市場銷售的國內(nèi)外洗衣機(jī)實際消耗功率為240W，本實施例實際消耗功率為50～80W。實施例中通過離心式濾清器14循環(huán)泵15、循環(huán)管線12將清洗液循環(huán)濾清使用，減少在清洗過程中更換清洗液的工作，也降低了成本。圖三是自適應(yīng)共振曲軸疲勞試驗機(jī)的實施例示意圖，它大大簡化了現(xiàn)有試驗機(jī)的結(jié)構(gòu)，共振狀態(tài)下使夾在中間的曲軸產(chǎn)生交變的彎曲應(yīng)力，取得了理想的疲勞試驗效果。
自適應(yīng)共振系統(tǒng)還可以應(yīng)用在共振式傳輸機(jī)械，共振式去毛刺機(jī)共振式粉碎機(jī)及選礦用共振篩等大型振動機(jī)械。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)機(jī)械共振方法，其特征是采用半波信號分配手段，獲得正半波及負(fù)半波信號，再經(jīng)限幅、開關(guān)產(chǎn)生激振力達(dá)到共振。
2.一種由彈簧支撐工作質(zhì)量，經(jīng)信號檢測器、限幅機(jī)構(gòu)、信號選擇器、電子開關(guān)、激振器組成的自適應(yīng)共振系統(tǒng)，其特征是限幅機(jī)構(gòu)〔4〕兩端分別與信號檢測器〔3〕及信號選擇器〔5〕相聯(lián)，信號選擇器〔5〕通過電子開關(guān)〔6〕、〔7〕各聯(lián)一激振器〔8〕、〔9〕。
3.按照權(quán)利要求
2所說的自適應(yīng)共振系統(tǒng)，其特征是所說的信號選擇器為一能獲得正、反向信號的正半波及負(fù)半波分配器。
4.按照權(quán)利要求
2所說的自適應(yīng)共振系統(tǒng)，其特征是所說的限幅機(jī)構(gòu)可以是一個聯(lián)結(jié)信號檢測器及信號選擇器，位置為與工作質(zhì)量保持一限定距離的常閉開關(guān)。
5.按照權(quán)利要求
2所說的自適應(yīng)共振系統(tǒng)，其特征是所說的激振器為一個轉(zhuǎn)變電能為動能的電磁激振器。
專利摘要
自適應(yīng)共振系統(tǒng)提供了一個新穎的實現(xiàn)共振的方法，采用既簡單又靈敏的實施手段產(chǎn)生與自振頻率、相位總是同步的激振力，在任意工作頻率下都處于共振狀態(tài)。工作平穩(wěn)可靠，適用范圍廣，可用于共振式清洗機(jī)和共振式疲勞試驗機(jī)，也可用于共振式傳輸機(jī)械、共振式去毛刺機(jī)、共振式粉碎機(jī)及選礦用共振篩等大型振動機(jī)械，大大提高了工作效率、節(jié)約能源，功率消耗為一般同類振動機(jī)械的1/4～1/3，是一項新穎的共振技術(shù)。
文檔編號G05D19/00GK85100017SQ85100017
公開日1986年8月20日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者王義昌, 陳紹洪, 穆成棟, 袁釗平 申請人:天津大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan