[發(fā)明專利]一種輸出力可控的小型偏心式激振器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010085952.3
• 申請(qǐng)日: 2020-02-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111195586A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳廷國(guó);董官寧;高翔;劉子楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B06B1/16
• 分類號(hào): B06B1/16
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 隋秀文;溫福雪

本發(fā)明屬于機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域，涉及一種輸出力可控的小型偏心式激振器，可用于力學(xué)中結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明的激振器主要由兩套對(duì)稱的裝置組成，每組包括步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)架、兩個(gè)偏心塊、套筒、墊片、手?jǐn)Q螺絲和刻度盤。本發(fā)明可以通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)偏心塊的夾角改變輸出的動(dòng)荷載的大小，使得輸出的動(dòng)荷載可以不再隨頻率的改變而改變，且通過(guò)放松?擰緊手?jǐn)Q螺絲即可達(dá)到目的，方便快捷。與傳統(tǒng)的電磁式激振器相比，本發(fā)明的激振器將直接放置于結(jié)構(gòu)上，并且不與其他基礎(chǔ)相連，保證不會(huì)限制結(jié)構(gòu)加載點(diǎn)處的行程；與傳統(tǒng)的偏心式激振器相比，本發(fā)明可控制輸出動(dòng)荷載的幅值，克服了傳統(tǒng)偏心式激振器的輸出動(dòng)荷載幅值隨頻率增大而增大的缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域，涉及一種輸出力可控的小型偏心式激振器，可用于力學(xué)中結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)是力學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支，在土木工程、機(jī)械工程、航空航天等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。“共振”是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中最基本的知識(shí)點(diǎn)，以基礎(chǔ)的單自由度體系為例，其可以表述為：?jiǎn)巫杂啥润w系受到不同參數(shù)動(dòng)荷載作用時(shí)，如果動(dòng)荷載幅值不變，在荷載頻率從零增大到結(jié)構(gòu)基本頻率過(guò)程中，結(jié)構(gòu)動(dòng)位移幅值隨荷載頻率的增加而增加，在共振點(diǎn)達(dá)到最大，此后結(jié)構(gòu)動(dòng)位移幅值隨荷載頻率的增加而減小直至趨近于零。

結(jié)構(gòu)動(dòng)位移幅值與動(dòng)荷載頻率的關(guān)系的演示實(shí)驗(yàn)分為下面幾個(gè)步驟：首先規(guī)定一個(gè)動(dòng)荷載的幅值，比如規(guī)定為5N；其次測(cè)得結(jié)構(gòu)的基本頻率；然后測(cè)得結(jié)構(gòu)在大小為5N的靜荷載下的位移作為動(dòng)荷載頻率為零時(shí)的位移；此后保持動(dòng)荷載幅值不變，逐漸增加荷載頻率至無(wú)窮大(一般達(dá)到結(jié)構(gòu)固有頻率的5倍即可)，分別測(cè)得結(jié)構(gòu)在相同荷載幅值不同荷載頻率下的動(dòng)位移幅值；最后以荷載頻率與結(jié)構(gòu)的基本頻率的比值為橫坐標(biāo)，以結(jié)構(gòu)在不同荷載頻率下的動(dòng)位移幅值為縱坐標(biāo)，繪制結(jié)構(gòu)動(dòng)位移幅值與荷載頻率的關(guān)系曲線。

為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模枰环N能夠在調(diào)節(jié)荷載頻率的同時(shí)保證動(dòng)荷載幅值不變的一種加載裝置。目前普遍進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)位移幅值與動(dòng)荷載頻率的關(guān)系的演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用的加載設(shè)備有振動(dòng)臺(tái)、電磁式激振器等，這些加載設(shè)備雖然都可以輸出固定頻率的動(dòng)荷載，但是它們都無(wú)法精確控制輸出的動(dòng)荷載的幅值，只能通過(guò)后續(xù)的測(cè)量得到動(dòng)荷載幅值再按比例進(jìn)行換算，并且傳統(tǒng)的電磁式激振器行程有限，無(wú)法在結(jié)構(gòu)的任意一點(diǎn)進(jìn)行激振，所以這些加載設(shè)備在教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)中都達(dá)不到足夠直觀的效果。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述加載設(shè)備無(wú)法精確控制動(dòng)荷載幅值和行程不足的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種輸出力可控的小型偏心式激振器，以演示結(jié)構(gòu)動(dòng)位移幅值與動(dòng)荷載頻率的關(guān)系這一實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明為一種能夠在調(diào)節(jié)荷載頻率的同時(shí)，保證動(dòng)荷載幅值不變的一種偏心式激振器，該激振器通過(guò)改變偏心塊的偏心距和偏心質(zhì)量來(lái)調(diào)節(jié)荷載幅值的大小。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種輸出力可控的小型偏心式激振器，主要由步進(jìn)電機(jī)1、電機(jī)架2、偏心塊a4、偏心塊b5、套筒6、手?jǐn)Q螺絲8和刻度盤9組成；

所述的步進(jìn)電機(jī)1共兩臺(tái)，通過(guò)固定螺絲3對(duì)稱固定在電機(jī)架2的底部，步進(jìn)電機(jī)1的電機(jī)軸豎直向上穿過(guò)電機(jī)架2，電機(jī)軸位于電機(jī)架2內(nèi)；所述的套筒6共兩個(gè)，兩個(gè)套筒6的下部分別安裝在兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)1的電機(jī)軸上，上部高于電機(jī)軸的頂端；每個(gè)套筒6上均套有一個(gè)偏心塊a4和一個(gè)偏心塊b5；所述的刻度盤9固定安裝在偏心塊a4上表面，刻度盤9位于偏心塊a4和偏心塊b5上方，且圓形刻度盤9與步進(jìn)電機(jī)1的電機(jī)軸同軸，通過(guò)刻度盤9獲取偏心塊a4與偏心塊b5在水平方向的夾角；套筒6上部的內(nèi)壁上設(shè)有螺紋，手?jǐn)Q螺絲8上套有墊片7，手?jǐn)Q螺絲8從頂部擰入套筒6內(nèi)，通過(guò)擰緊手?jǐn)Q螺絲8產(chǎn)生的擠壓摩擦力將套筒6、偏心塊a4和偏心塊b5固定為一體。

調(diào)整偏心塊a4和偏心塊b5的夾角時(shí)，松開(kāi)手?jǐn)Q螺絲8，并根據(jù)刻度盤9的示數(shù)將偏心塊a4和偏心塊b5的夾角調(diào)整至需要的角度，再擰緊手?jǐn)Q螺絲8。

本發(fā)明可以通過(guò)調(diào)節(jié)偏心塊a4和偏心塊b5的夾角改變輸出的動(dòng)荷載的大小，使得輸出的動(dòng)荷載可以不再隨頻率的改變而改變，且通過(guò)放松-擰緊手?jǐn)Q螺絲8即可達(dá)到目的，方便快捷。