[發明專利]一種緊湊型振動干燥/冷卻流化床的參數確定方法

有效

• 申請號: 201811540863.2
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109614725B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 張學良;高志國;崔世舉;李超;王志輝;李明;馬輝
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

1.一種緊湊型振動干燥/冷卻流化床的參數確定方法，其特征在于，該流化床的動力學模型為，內部四個質體構成振動系統的主振系統，主振系統中各質體分別通過四組彈簧連接在外部隔振系統質體上；

隔振系統由質體m₅及固連于其上兩激振器構成；每組激振器分別由偏心轉子及電機組成，激振器1與激振器2反向回轉，旋轉半徑均為r；每個偏心轉子分別繞各自的旋轉中心旋轉，激振器1的旋轉中心為o₁，激振器2的旋轉中心為o₂，各自的旋轉角度為質體m₅通過彈簧k₅固連于基礎上，并在橡膠墊的限制下僅能沿y方向運動；

主振系統由質體m₁，m₂，m₃，m₄構成，四個質體分別通過彈簧和導向板與質體m₅連接，導向板限制了質體僅能沿著彈簧方向運動；所述激振器及振動系統的參數確定方法，包括如下步驟：

步驟1,建立動力學模型和系統運動微分方程

通過計算系統的動能、勢能和能量散逸函數，并將其代入Lagrange方程，選取y_i,為廣義坐標，得到系統的運動微分方程如下：

其中

M_i＝m_i(i＝1,2,3,4)，M₅＝m₅+m₀₁+m₀₂

式中，m_i——質體i的質量(i＝1,2,3,4,5)；

m_0i——激振器i質量(i＝1,2)；

β——主振彈簧與水平面的夾角；

k_1y,k_2y,k_3y,k_4y——主振彈簧y方向上彈簧剛度；

k_5y——隔振彈簧剛度；

f_iy——y方向上阻尼系數(i＝1,2,3,4,5)；

r——激振器i的偏心距；

J_oi——激振器i的轉動慣量(i＝1,2)；

——激振器i的相位角(i＝1,2)；

——激振器i的角速度(i＝1,2)；

——激振器i的角加速度(i＝1,2)；

步驟2,系統同步性分析

設兩個激振器穩態時平均相位為對應的相位差為2α，即

利用傳遞函數法的得到系統的響應：

其中

z＝-4M₀³f₀ω_m0⁷+(12M₀²k₀f₀+4f₀³M₀)ω_m0⁵-(12k₀²M₀f₀+4f₀³k₀)ω_m0³+4k₀³f₀ω_m0

式中，γ_iy——質體i在y方向上的滯后角(i＝1-5)；γ_1y＝γ_2y＝γ_3y＝γ_4y＝γ₀；

f_1y＝f_2y＝f_3y＝f_4y＝f₀,f_5y＝f₅；k_1y＝k_2y＝k_3y＝k_4y＝k₀,k_5y＝k₅；M₁＝M₂＝M₃＝M₄＝M₀

質體1和4，主振彈簧和水平面的夾角為β；質體2和3，主振彈簧和水平面的夾角為(π-β)，質體5在水平面上的位移量為0，僅在y方向有運動；

設質體1、2、3和4的質量相同，令M₁＝M₂＝M₃＝M₄＝M₀，設主振彈簧在y方向的彈簧剛度相同，令k_1y＝k_2y＝k_3y＝k_4y＝k₀,由此得到y方向固有頻率

M——質量矩陣；

K——剛度矩陣；

Δ(ω²)為特征方程

令Δ(ω²)＝0，得到

通過計算可得到系統的固有頻率:

當兩個激振器能夠同步運轉時，有對(3)公式中系統響應關于時間t進行二階求導，并帶入式(1)中有關電機的平衡方程中，并在(0,2π)上對進行積分，取均值并整理后，得到兩激振器的平衡方程如下：

式中，表示電機的電磁輸出力矩

其中

式中，設為標準激振器功能；

電機1，2的輸出力矩之差(ΔT₁₂)表示為

重新整理式(10)可得

其中

表示電機1和電機2間的無量綱耦合力矩，其約束函數為

綜上，得兩激振器的同步性判據

步驟3，推導穩定性條件

對于雙機驅動多質體運動系統，系統的動能為

系統的勢能為

在一個周期內平均動能與平均勢能分別為

在一個周期內系統的Hamilton平均作用量(I)為

I的Hesse矩陣表示為H,

將H定義為系統的同步條件下的穩定能力系數，當滿足H0時，系統穩定。

2.根據權利要求1所述的一種緊湊型振動干燥/冷卻流化床的參數確定方法，其特征在于，兩個激振器的無量綱殘余力矩之差的絕對值小于或等于無量綱耦合力矩的最大值；

對求和，并除以2T_u，即可以得到兩激振器平均無量綱負載力矩，表示為

兩激振器平均無量綱負載力矩的約束函數如下

定義同步能力系數ζ_ij(i,j＝1,2)，可得

用同步性能力系數來衡量各激振器間的同步能力，同步性能力系數越大，系統的同步能力越強，越容易達到同步。