1、粮油食品科技第13卷2005年第2期 粮食工程双振动电机转速同步原理的怒析薛维华(东安粮机公司，黑龙江哈尔滨150066)摘 要：用机械振动、转子动力学等基本原理，对双振动电机转速同步工作机理作了解析。关键词：平面回转；同步进动；惯性力平衡中图分类号：TS 2103文献标识码：B文章编号：10077561(2005)02一1502O前言双振动电机作为振动源用于粮食机械已有三十多年的历史，它以独特的优点，迅速取代了用机械方法保持转速同步的老一代振源装置，东安粮机公司生产的清粉机，振动筛和去石机，均装有两台并列的振动电机。从电机采购到安装使用，并无特殊要求，只要型号相同，任意两台装机，均能满意地同
2、步工作，甚至在一台瞬间晚起动的反常情况下，当机械猛然摆动若干次后，仍进入同步运行，在十多年的生产过程中，无一台同步失效。1 粮食振动机械的工作特点和运动机理在粮食振动机械的筛体上，并装两台相对反向旋转的振动电机，驱使筛体作往复线性运动，以满足粮食加工的除杂、去石、分级和筛理，作为振源的振动电机，结构简单，在电机轴的两端轴伸上装有同向偏心的偏重块，作为振动电机的激振元件。偏重块与电机轴组成偏重转子，被支承在电机轴承上。两台振动电机紧固在筛体上，筛体通过支承弹簧联结在固定的机架上。粮食振动机械通常设计为低频大振幅的远共振机械，以满足筛理运动特性的要求。所谓远共振机械是指：在以激振元件(偏重块)，弹
3、性阻尼元件(弹簧)和惯性元件(筛体)组成的振动系统中，激振频率与系统的固有频率之比即频率比25的振动机械，工作转速远离共振转速，从振动参数的相关特性知道，振动机械的频率比，振动体位移对激振力的落后角与阻尼比之间存在这样一种关系：当阻尼比很小，频率比25时，振动体(筛体)位移对激振力的落后角。1800【1J。在粮食振动机械上表现为，当偏重块向前转动时，筛体向后转动；偏重块向左时，筛体向右，由于振动电机相对反向旋转，故两偏重块对筛体作反向往复运动。2单振动电机的简化振动方程与进动运动振动电机偏重块质量m。，以偏心距7和角速度作圆周简谐运动，产生激振力，筛体质量m对激振力响应，作与激振力相同角频率的
4、平面回转谐运动，筛体平面回转角速度与激振力角速度相同E2J。由于筛体位移落后激振力180。，所以，固定在筛体上的振收稿日期：20040628作者简介：薛维华(1929一)，男，河北丰润人，研究员动电机，其偏重块受筛体牵连，作与筛体反方向的牵连运动，产生反向牵连运动惯性力，设支承弹簧刚度为k，阻尼系数为fo该振动机械的力学模型如图1所示(。按模型建立振动微分方程，并经推导，得简化振动方程：M心=IIl070，式中左边co为筛体M的平面回转角速度，为解释方便，用Q代，则ma2=mDJ此方程反映了筛体M与偏重块11】o之间的动力学关系。m。是偏重块质量，也就是偏重转子不平衡量，而筛体M可以看作偏重转
5、子的支承系统，转子支承系统对转子不平衡量的响应叫同步进动(syaehroIIOUs whirl)【3J。用动力学解释为：偏重转子不平衡量nln，在以偏心距7和ct，角速度旋转时，筛体M则以入为半径和与转子同频的回转角速度Q作同步进动运动，机械处于惯性力平衡的稳定工作状态。若Q时，则是非同步进动状态，经常发生在起动过程(Q)和停车过程(002，筛体质量为M(含2m。)、筛体回转角速度为n、回转振幅为入，按两种情况分析转子进动问题。31独立的转子进动运动假设将筛体平分为左右两个独立的分筛体，质1量各为N1-M，则与上节中单台振动电机机械一样，各自组成独立的转子进动系统。左、右分筛体，各自以不同的角
6、速度进行同步进动。若左右振动电机以相同的角速度旋转时，由于电机相对转向相反，两分筛体的横向惯性分力相互抵消，纵向惯性分力相互叠加，形成纵向惯性往复运动。在同步进动情况下，两分筛体的独立进动运动之和与整体筛体的进动运动是相等的，两个独立的偏重转子可与一个整体筛体同时作同步进动。32一个整体筛体时转子进动运动若左右振动电机的角速度不同，且cU，稍大于1-02，001一嘶=co。由于两台振动电机固定在同一筛体M上，当两台振动电机同时工作时，左、右偏重转子各自独立旋转，此时，偏重转子与筛体的动力学关系是，筛体M作为两偏重转子的共同支承系统，由于OJl02，故M不可能对不同角速度的两个偏重转子同时作同一
7、的同频回转响应，即不能实现同步进动。实际上，此刻两偏重转子与筛体都处于非同步进动状态，是惯性力不平衡的过渡状态。振动电机偏重转子在电磁扭矩的驱动下作匀速旋转，产生激振力。迫使筛体作同步回转，产生惯性力，此筛体惯性力即是振动电机的负载。根据电机负载特性，振动电机电流随负载成正比例变化。负载决定着电流大小。也就是Q决定着电流大小。Q比毗小，则电机电流在满足Q回转角速度的筛体惯性力负载下，从与C01角速度相适应的激振力电流自行下降至与OJl一c01角速度相适应的激振力电流，使电机激振力角速度与一半筛体惯性力的角速度相等，由非同步进动恢复到同步进动，系统惯性力又恢复了平衡。双振动电机由不同的角速度，、
8、叻变为相同的角速度，实现双振动电机机械同步运行。4保证同步起动的措施安装在筛体上的振动电机均有一定的安装角(电机轴线与铅锤线之夹角)，以满足筛面振动特性要求，一般在7。530之间。偏重转子在静态灵活转动情况下，质心自动处于最低位置。且最低点的位置精度与安装角成正比，这样就使两偏重块自动处于最低位置，保持在同一“起跑线”上开始转动，尚须注意的是，当安装角较小(例如7。)时，质心停留在上死点的可能性有所增加，为避免此种情况发生，在偏重转子最低位置处和静子对应的最高位置各装一枚同极永磁铁，使转子、静子在上死点处相互推开，以保证同步起动万无一失。5 结束语双振动电机机械的同步运转，是由两台独立旋转的振
9、动电机，在同一筛体平面回转运动的制约下，利用转子进动运动和电机负载特性，由机械自身的自同步调节机能实现的。是机械在特定条件下的自然物理现象。有强的抗干扰和恢复能力，因无任何外部调控机件，不需任何维护，因此，同步是持续的，可靠的。参考文献：1闻邦椿，刘风翘振动机械的原理及应用(M机械工业出版社，198091，1992哈工大理论力学教研室理论力学M)高等教育出版社，199631833JMVanes，ACRoyal高速发动机转子动力学问题(R燃气涡轮发动机结构设计准则的研究一最终报告，198562o会讯爱尔兰食品与饮料研讨会在京召开爱尔兰食品协会和爱尔兰农业与食品部于2005年1月18日在北京长城饭
10、店举办食品与饮料研讨会。爱尔兰总理伯蒂埃亨先生为研讨会致开幕词。爱尔兰农业与食品部长玛丽考夫兰女士进行主旨演讲。爱尔芒食品协会CEO爱登考特先生和中国肉类协会会长李水龙先生担任研讨会主席。参加演讲的有国际肉类协会秘书处会长帕蒂莫尔先生，爱尔兰农业与食品部食品政策主任费利浦卡罗尔先生，爱尔兰首席兽医官和欧盟常设兽医委员会委员帕特里克罗根博士，爱尔兰海产品协会项目经理休格莫里斯先生，爱尔兰商业与雇主联盟商业圜与贸易政策主任西阿兰费茨杰拉德先生。地处欧洲西侧的爱尔兰虽然面积较小但却是欧洲最大的食品和饮料出口国之一。爱尔兰的奶制品，牛肉及猪肉在国际上享有高质量的声誉。爱尔兰食品出口贸易的成功是建立在其
11、坚实的食品安全，高质量标准和尽心为客户服务的基础之上的。该研讨会是爱尔兰官方贸易代表团访华活动的一部分，这次访问活动包括在北京、上海和香港等地，对商业、贸易机构和工厂进行访问，目的是为了促进中爱之间的贸易关系。万方数据双振动电机转速同步原理的解析作者： 薛维华作者单位： 东安粮机公司,黑龙江,哈尔滨,150066刊名： 粮油食品科技英文刊名： SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CEREALS,OILS AND FOODS年，卷(期)： 2005,13(2)参考文献(3条)1.J.M.Vanes;A.C.Royal 高速发动机转子动力学问题 19852.哈工大理论力学教研室 理
12、论力学 19963.闻邦椿;刘风翘 振动机械的原理及应用 1980本文读者也读过(6条)1. 徐平.崔磊.于英华.XU Ping.CUI Lei.YU Ying-hua 混凝土振动台动力学及自同步分析期刊论文-建筑机械（上半月）2007(11)2. 任崇刚.朱维兵.舒敏.REN Chonggang.ZHU Weibing.SHU Min 双电机激振自同步平动椭圆钻井筛动力学分析期刊论文-钻采工艺2010,33(2)3. 何立荣.崔武.王宝玉 探讨机械振动测试及专家诊断系统的新技术会议论文-20034. 王革新.WANG Ge-xin 双振动电机同步振动筛设计研究期刊论文-甘肃冶金2006,28(4)5. 侯勇俊.HOU Yong-jun 三振动电机自同步椭圆振动筛的同步理论期刊论文-西南石油大学学报2007,29(3)6. 徐立超.Xu Lichao 运用COSMOSWorks/SolidWorks进行快捷转子动力学分析期刊论文-防爆电机2010,45(6)本文链接：http:/
