[發明專利]單電機單向非周期振動產生方法及單向非周期振動裝置

有效

• 申請號: 201010554850.8
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN101997357A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 任海鵬
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02K7/075
• 分類號: H02K7/075;H02K7/10;H02K7/116
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明涉及一種單向非周期振動產生方法，特別是一種利用單個電動機和傳動系統產生單向非周期振動的方法，本發明還涉及一種單向非周期振動裝置。

背景技術

壓實機械是基礎施工、水壩和港口建設、機場建設、礦山建設、林區建設等工程的必備施工設備。有效的壓實能顯著改善填方、基礎工程的承載能力和穩定性，減少或消除沉陷帶來的危害。自1862年世界上出現第一臺自行式蒸汽式壓路機以來，壓路機已有一百多年的發展歷史。在這段時間里相繼出現了靜作用鋼輪壓路機、輪胎壓路機、振動壓路機、振動平板夯、蛙式打夯機、快速沖擊夯等壓實機械。其中振動壓實技術的出現是壓實機械發展過程中的革命。從此，壓實效果的提高不再簡單地依靠質量或靜線壓力的增大。隨著減振材料和振動壓實理論的日趨完善，振動壓路機在二十世紀六十年代迅速占領了世界壓實機械市場，機型也向大、中型發展。同時，在品種上出現了能適合于各種場合和施工要求的不同系列、規格的產品，成為工程機械的重要組成部分。

二十世紀三十年代德國最早利用振動壓實土壤。隨著電子和材料技術的發展，國外壓實技術主要發展方向為壓實測量和控制系統的數字化，壓實過程的自動控制，包括壓實工作參數(振動頻率、振幅和壓實速度)優化調整，同時，壓實過程可以實現遠距離調控。我國是世界上最先制造和使用壓實機械的國家。早在一千多年以前，我國已普遍制造和使用了以人力或畜力為動力的石破、峨和夯。但由于我國基礎工業落后，我國壓實機械的發展與國外仍然有一定差距。早期的技術都是由國外引進和仿制，近年來，自主研發了一些新技術，逐步應用于壓實機械，取得了比較好的效果。

傳統的振動壓實機械的原理是利用固定在某物體上的振動器所產生的高頻振動傳給被壓材料，使其發生振動，顆粒間的摩擦力被減弱，小的顆粒充填到大顆粒的孔隙中，材料處于容積盡量小的狀態，壓實度增加。

振動壓實機理可以從以下兩個方面解釋：1、共振理論：如果被壓實土的固有頻率和激振機構振動頻率相一致，則振動壓實能得到最好的效果。2、內摩擦理論：土的內摩擦因振動而急劇減少，使剪切強度下降到只要很小的負荷就很容易進行壓實。為此，就需要土的振動頻率、振幅與壓實輪的頻率、振幅相同，能得到最好的壓實效果。

由于被壓實土壤的組分不同，不同的成分如礫石、沙、土和灰粉之間的自振頻率各不相同，而且差別很大，傳統的周期振動壓實機械，能夠產生的共振頻率范圍有限，無法使各種成分充分共振。為了得到更好的振動壓實效果，長安大學馮忠緒教授等提出了雙頻振動壓實方法，并進行了工程化設計[1]。雙頻雙幅振動壓實比傳統單一頻率振動壓實具有更好的效果，原因是獲得了兩個頻率范圍的振動信號，能夠產生這兩個頻率附近的共振。利用混沌信號具有寬頻譜的特點，中國農業大學龍運佳教授提出基于三連桿機構的混沌振動產生方法[2]，設計了相應的機械，并與徐州等地的廠家合作進行了工程化應用，獲得了更好的壓實效果，實踐已經表明具有更低的能耗[3]。混沌振動在更寬的頻譜范圍內產生振動能量，能夠引起不同組分的共振，減小顆粒之間的摩擦力，得到更好的壓實效果。但是，該方法利用復雜的機械結構產生混沌振蕩，機構龐大，設計不夠靈活，參數也難以在線調整。

參考文獻

[1]鐘春彬，馮忠緒等，雙頻雙幅合成振動壓實方法，長安大學學報(自然科學版)，2009，Vol.29(3)：102-106

[2]龍運佳，楊勇，王聰玲，基于混沌振動力學的壓路機工程，中國工程科學，2000，Vol.2(9)：76-79

[3]龍運佳，混沌振動壓路機的能耗效益分析，中國工程機械學報，2008，Vol.6(1)：111-113

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于單電機的單向非周期振動產生方法，該方法簡單，振動周期范圍、幅值調整靈活，具有更好的性能。

本發明的另一目的在于提供一種單向非周期振動裝置。

本發明所采取的技術方案是，單電機單向非周期振動產生方法，具體按照以下方法進行，

1)選取電動機及控制器

采用永磁同步電動機或異步電動機，采用適當的控制方法使電動機轉速為非周期信號；

2)設計傳動部分