CN107812708B - 调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法和自同步椭圆振动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法，自同步椭圆振动机包括：振动机本体、控制器、调速器、第一电机、第二电机、加速度传感器，以及分别由第一电机、第二电机分别驱动的第一激振器、第二激振器；其中，加速度传感器设置于所述振动机本体上，并将检测到的振动信号输入控制器；控制器根据所述振动信号获取实时振动方向角，并将实时振动方向角与预设振动方向角进行比较，根据比较结果向调速器输出调速信号；调速器根据所述调速信号控制第一电机和/或第二电机改变驱动转速，进而调节实时振动方向角。上述方法能够实现在线调节振动轨迹的振动方向角，使得振动筛在实际生产中筛分效率更高且具有较大灵活性。
Description
技术领域
本发明属于振动利用工程领域，具体涉及一种调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法和自同步椭圆振动机。
背景技术
自同步振动机广泛应用于矿山、冶金、水泥生产、材料运输及机械制造等工业各部门中，自同步振动机的种类繁多、形式各异，在工程技术部门应用也十分普遍，其中具体包括自同步振动给料机、自同步振动输送机、自同步振动冷却机、铸造落砂机、自同步概率筛等。目前，上述自同步振动机的共同特点是：由两个电动机分别驱动安装在同一个刚性振动刚形体上的两个激振器，使振动系统实现同步稳定传动。
但是，面世的各类振动机中缺乏使其运动姿态及运动参数在线调整的产品。在工程领域，振动机在进行筛分工作时的振动方向角是影响筛分效率和产量的重要参数。然而，根据物料的不同性质，振动方向角的选择应该不是一成不变的，为了保证对各种物料的筛分有较高的筛分效率和较高的处理量，需要根据生产计划设定不同的振动方向角，以达到筛分作业的最优效果。
对于双轴自同步椭圆振动机，鉴于两激振器产生的激振力不相同等因素，其振动方向角的自适应调节因素相对复杂。
因此，急需一种能够调节自同步椭圆振动筛的振动方向角的方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法，能够适用于不同性质的物料筛分时其振动方向角的调整，即针对不同性质的物料筛分提供最优的振动方向角，提高了双机驱动的自同步椭圆振动机在实际生产中的筛分效率以及灵活性。
本发明提供一种调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法，所述自同步椭圆振动机包括：振动机本体、控制器、调速器、第一电机、第二电机、加速度传感器，以及分别由所述第一电机、所述第二电机分别驱动的第一激振器、第二激振器；其中，所述加速度传感器设置于所述振动机本体上，并将检测到的振动信号输入所述控制器；所述控制器根据所述振动信号获取实时振动方向角，并将所述实时振动方向角与预设振动方向角进行比较，根据比较结果向所述调速器输出调速信号；所述调速器根据所述调速信号控制所述第一电机和/或所述第二电机改变驱动转速，进而调节实时振动方向角。
本发明实施例中，所述加速度传感器为三轴加速度传感器；所述控制器根据来自所述三轴加速度传感器的X轴和Z轴的振动信号获取实时振动方向角；其中，所述X轴的振动信号表示所述振动机本体的质心的水平方向的振动信息，所述Z轴的振动信号表示所述振动机本体的质心的垂直方向的振动信息。
本发明实施例中，所述加速度传感器包括分别设置在X轴和Z轴上的两个单轴传感器；其中，所述X轴表示所述振动机本体的质心的水平方向，所述Z轴表示所述振动机本体的质心的垂直方向。
本发明实施例中，所述加速度传感器设置于所述振动机本体的质心在外壳侧板的投影处以监测所述振动机的振动轨迹。
本发明实施例中，所述第一电机和所述第二电机的绝对差值小于预设阈值。
本发明实施例中，所述第一电机和所述第二电机规格相同，转速相反；所述第一激振器和所述第二激振器偏心质量矩不相同。
本发明实施例中，所述第一激振器逆时针旋转，所述第二激振器顺时针旋转，而且所述第一激振器的偏心质量矩大于所述第二激振器的偏心质量矩；若所述实时振动方向角小于所述预设振动方向角，通过所述调速器减小所述第一电机的驱动转速；若所述实时振动方向角大于所述预设振动方向角，通过所述调速器增大所述第一电机的驱动转速。
本发明实施例中，所述第一激振器逆时针旋转，所述第二激振器顺时针旋转，而且所述第一激振器的偏心质量矩大于所述第二激振器的偏心质量矩；若所述实时振动方向角小于所述预设振动方向角，通过所述调速器增大所述第二电机的驱动转速；若所述实时振动方向角大于所述预设振动方向角，通过所述调速器减小所述第二电机的驱动转速。
本发明实施例中，所述第一激振器逆时针旋转，所述第二激振器顺时针旋转，而且所述第一激振器的偏心质量矩大于所述第二激振器的偏心质量矩；若所述实时振动方向角小于所述预设振动方向角，通过所述调速器减小所述第一电机的驱动转速并增大所述第二电机的驱动转速；若所述实时振动方向角大于所述预设振动方向角，通过所述调速器增大所述第一电机的驱动转速并减小所述第二电机的驱动转速。
本发明实施例的技术方案中，设置于所述振动机本体上的加速度传感器实时检测振动机的振动信号，所述控制器根据来自所述加速度传感器上的振动信号获取实时振动方向角，通过将所述振动机的实时振动方向角与预设振动方向角进行比较，并根据比较结果向所述调速器输出调速信号，所述调速器进一步根据该调速信号控制所述第一电机和/或所述第二电机改变驱动转速，进而调节第一激振器、第二激振器的振动，以最终使得所述自同步椭圆振动机的实时振动方向角接近用户期望的预设振动方向角。由此可见，本发明所提供的自同步椭圆振动机的振动方向角的调节方法能够适用于不同性质的物料筛分时其振动方向角的调整，即针对不同性质的物料筛分提供最优的振动方向角，提高了双机驱动自同步椭圆振动机在实际生产中的筛分效率以及灵活性，为自同步理论与工程实际生产作出了补充。
本发明提供一种能够调节振动方向角的自同步椭圆振动机，包括：振动机本体、控制器、调速器、第一电机、第二电机、加速度传感器，以及分别由所述第一电机、所述第二电机分别驱动的第一激振器、第二激振器；其中，所述加速度传感器设置于所述振动机本体上，并将检测到的振动信号输入所述控制器；所述控制器根据所述振动信号获取实时振动方向角，并将所述实时振动方向角与预设振动方向角进行比较，根据比较结果向所述调速器输出调速信号；所述调速器根据所述调速信号控制所述第一电机和/或所述第二电机改变驱动转速，进而调节实时振动方向角。
本发明实施例的技术方案中，设置于所述振动机本体上的加速度传感器实时检测振动机的振动信号，所述控制器根据来自所述加速度传感器上的振动信号获取实时振动方向角，通过将所述振动机的实时振动方向角与预设振动方向角进行比较，并根据比较结果向所述调速器输出调速信号，所述调速器进一步根据该调速信号控制所述第一电机和/或所述第二电机改变驱动转速，进而调节第一激振器、第二激振器的振动，以最终使得所述自同步椭圆振动机的实时振动方向角接近用户期望的预设振动方向角。由此可见，本发明所提供的自同步椭圆振动机能够适用于不同性质的物料筛分时其振动方向角的调整，即针对不同性质的物料筛分提供最优的振动方向角，提高了双机驱动自同步椭圆振动机在实际生产中的筛分效率以及灵活性，为自同步理论与工程实际生产作出了补充。
附图说明
图1是本发明实施例的总体安装示意图；
图2是本发明实施例的同步椭圆振动机振动方向角的调节方法流程图；
图3是本发明实施例的同步椭圆振动机的结构示意图；
图4是本发明实施例的同步椭圆振动机振动方向角的调节方法流程图；
图5是本发明实施例的振动方向角调节前示意图；
图6是本发明实施例的振动方向角调节后示意图；
图7是本发明实施例的振动方向角调节后示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。
根据图1所示，本发明实施例中的同步椭圆振动机可以包括振动机本体1、控制器2、调速器3、第一电机4a、第二电机4b、第一激振器5a、第二激振器5b以及加速度传感器6。其中，所述控制器2连接所述调速器3和所述加速度传感器6；第一激振器5a、第二激振器5b分别由第一电机4a、第二电机4b来驱动。
在所述同步椭圆振动机的运行过程中，所述加速度传感器6可将检测到的振动信号输入所述控制器2；所述控制器2根据所述振动信号获取实时振动方向角，并将所述实时振动方向角与预设振动方向角进行比较，根据比较结果向所述调速器3输出调速信号；接着，所述调速器3根据所述调速信号控制所述第一电机4a和/或所述第二电机4b改变驱动转速，进而调节实时振动方向角。
其中，电机和激振器的位置没有关系要求，电机只是驱动激振器旋转，电机通过皮带带动激振器旋转或电机通过联轴器直接驱动激振器旋转都可以实现振动方向角的调节，且两种传动方式的效果完全相同。
其中，所述“振动方向角”为实验中获取的所述振动机运行过程中显示的椭圆轨迹的长轴方向与筛面之间的夹角。
由于需要监测振动机质心处的振动方向角，而振动机整体质心位于其内部不便于安装传感器等设备，且现场生产实际仅关心振动机在XOZ平面的振动轨迹。因此，优选的，所述加速度传感器6可以设置于所述振动机本体的质心在外壳侧板的投影处以监测振动机在XOZ平面的振动轨迹。
在工程中，所述加速度传感器6用于检测所述同步椭圆振动机的振动状态，具体可以有以下两种实施方式：
第一种方式：
所述加速度传感器6可以为三轴加速度传感器，即可以获取X轴、Y轴、Z轴方向的振动信息。此时，所述控制器2可以选择仅根据其中X轴和Z轴的振动信号而忽略Y轴的振动信号来获取实时振动方向角。其中，所述X轴的振动信号表示所述振动机本体的质心的水平方向的振动信息，所述Z轴的振动信号表示所述振动机本体的质心的垂直方向的振动信息。
第二种方式：
所述加速度传感6可以为分别设置在X轴和Z轴上的两个单轴传感器。其中，所述X轴表示所述振动机本体的质心的水平方向，所述Z轴表示所述振动机本体的质心的垂直方向。
在调节的过程中，所述同步椭圆振动机从一种同步稳定状态变为另一种同步稳定状态，这需要所述第一电机和所述第二电机的绝对差值小于预设阈值。一旦所述第一电机和所述第二电机的绝对差值超出所述预设阈值，则所述同步椭圆振动机将会同步失稳，此时振动轨迹也不再是稳定的椭圆轨迹。
关于同步椭圆振动机的“振动方向角”的调节可以有以下几种具体实施例。
实施例一
图2为本发明实施例中同步椭圆振动机振动方向角的调节方法，具体调节步骤如下：
Step201：初始化所述双机驱动自同步椭圆振动机，使其满足同步稳定性条件。
在本实施例中，所述第一电机4a和所述第二电机4b的规格设置为相同。在自同步椭圆振动机启动时，将所述第一电机4a和所述第二电机4b的转速设为相同，而且第一电机4a设置为逆时针旋转，所述第二电机4b设置为顺时针旋转，也即，所述第一激振器5a被驱动为逆时针旋转，所述第二激振器5b被驱动为顺时针旋转。而且，所述第一激振器5a的偏心质量矩大于所述第二激振器5b的偏心质量矩。
step202：在所述自同步椭圆振动机同步稳定运行下，所述控制器通过加速度传感器获取振动机本体的振动信号，并根据所述振动信号获取实时振动方向角。
step203：所述控制器将所述实时振动方向角与预设振动方向角进行比较，根据比较结果向所述调速器输出调速信号。
具体的，所述控制器可以包括信息采集模块和控制模块，step2中的操控实际通过上述“信息采集模块”来实现，而step2中的操控通过“控制模块”来实现。
step204：所述调速器根据所述调速信号控制所述第一电机和/或所述第二电机改变驱动转速，进而调节实时振动方向角。
在此步骤中，具体的，所述调速器可以根据所述调速信号控制所述第一电机，或控制所述第二电机，或同时控制所述第一电机和所述第二电机，来改变驱动转速，进而调节实时振动方向角。
第一种情况：所述调速器仅和所述第一电机4a连接，不与所述第二电机4b连接，若所述实时振动方向角小于所述预设振动方向角，通过所述调速器减小所述第一电机4a的驱动转速；若所述实时振动方向角大于所述预设振动方向角，通过所述调速器增大所述第一电机的驱动转速。
第二种情况：类似图3的设置，只是所述调速器不再和所述第一电机连接，而仅和所述第二电机连接(未示出)，即所述振动方向角的调节通过所述第二电机4b来实现。若所述实时振动方向角小于所述预设振动方向角，通过所述调速器增大所述第二电机4b的驱动转速；若所述实时振动方向角大于所述预设振动方向角，通过所述调速器减小所述第二电机4b的驱动转速。
第三种情况：类似图3的设置，所述调速器不仅能够和所述第一电机连接，还同时能够连接所述第二电机(未示出)，即所述振动方向角的调节通过同时调节所述第一电机4a和所述第二电机4b的驱动转速来实现。若所述实时振动方向角小于所述预设振动方向角，通过所述调速器减小所述第一电机4a的驱动转速并增大所述第二电机4b的驱动转速；若所述实时振动方向角大于所述预设振动方向角，通过所述调速器增大所述第一电机4a的驱动转速并减小所述第二电机4b的驱动转速。
图4为根据图3的结构示意图的振动方向角的调节方法的流程图，具体包括：
Step401：初始化所述自同步椭圆振动机，保证所述自同步椭圆振动机同步稳定运行。
Step402：将预设振动方向角设置为a0。
Step403：检测实时振动方向角a1。
Step404：判断a1和a0是否相等。
若相等，则回到step403。若不相等，则进行到step 405。
Step405：进一步判断a1是否大于a0。
若是，则进行步骤step406：调整所述第一电机4a的驱动转速增大；
若否，则进行步骤step407：调整所述第一电机4a的驱动转速减小。
图5-7为根据实验数据对本发明实施例所作的进一步说明。初始时，自同步椭圆振动机的第一激振器5a逆时针旋转，所述第二激振器5b顺时针旋转，而且所述第一激振器5a、所述第二激振器5b的转速相同，均为1000r/min。同时，所述第一激振器5a的偏心质量矩小于所述第二激振器5b的偏心质量矩。在系统稳定后，两台激振器实现自同步运转，所述同步椭圆振动机的实验台质心的振动轨迹如图5所示。
系统稳定同步运转后，保持第二激振器5b转速1000r/min不变，通过调速器增大第一电机4a的输出转速，当控制第一激振器5a输出转速由1000r/min增大至1017r/min、1024r/min时，系统依然能够保持自同步稳定运行，而且测量振动机的实验台质心处的轨迹为椭圆。但从实验结果可见，第一电机4a在调速器输出的驱动转速增加时，振动方向角逐渐减小，如图7所示。相反的，当控制第一激振器5a输出转速由1000r/min减小至996r/min、992r/min时，，振动方向角逐渐变大。
在实验过程中，该振动系统能够一直保持着自同步运动状态，改变调速器3的输出转速之后，虽然原有的自同步状态发生改变，但整个系统建立起一种新的自同步运动状态。并且激振器速度较小的变化能够使振动方向角产生较大的变化。
由此可见，本发明所提供的自同步椭圆振动机的振动方向角的调节方法能够适用于不同性质的物料筛分时其振动方向角的调整，即针对不同性质的物料筛分提供最优的振动方向角，提高了双机驱动自同步椭圆振动机在实际生产中的筛分效率以及灵活性，为自同步理论与工程实际生产作出了补充。
实施例二
在本实施例中，所述第一电机4a和所述第二电机4b的规格设置为相同。在自同步椭圆振动机启动时，将所述第一电机4a和所述第二电机4b的转速设为相同且方向设置为相反，具体的，所述第一激振器5a逆时针旋转，所述第二激振器5b顺时针旋转。
若将第一激振器5a的偏心质量矩改变为小于第二激振器5b的偏心质量矩，那么所述振动机的振动方向角的椭圆轨迹的长轴相对于图5中椭圆轨迹的长轴会发生位置变化，即，位于图5中椭圆轨迹的长轴关于垂直方向的另外一侧。相应的，将第一激振器5a的偏心质量矩改变为小于第二激振器5b的偏心质量矩，且相对于实施例一中的情况作对称改变，那么所述振动机的振动方向角的椭圆轨迹的长轴和图5中椭圆轨迹的长轴关于垂直方向“对称”。此时，通过控制所述第一电机和/或所述第二电机实时调节振动方向角的方式相对于实施例一的方式是相反的。举例来说，若所述调速器仅和所述第一电机4a连接，不与所述第二电机4b连接，若所述实时振动方向角小于所述预设振动方向角，通过所述调速器增大所述第一电机4a的驱动转速；若所述实时振动方向角大于所述预设振动方向角，通过所述调速器减小所述第一电机4a的驱动转速。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法，其特征在于，所述自同步椭圆振动机包括：振动机本体、控制器、调速器、第一电机、第二电机、加速度传感器，以及分别由所述第一电机、所述第二电机分别驱动的第一激振器、第二激振器；其中，
所述加速度传感器设置于所述振动机本体的质心在外壳侧板的投影处以监测所述振动机的振动轨迹，并将检测到的振动信号输入所述控制器；所述控制器根据所述振动信号获取实时振动方向角，并将所述实时振动方向角与预设振动方向角进行比较，根据比较结果向所述调速器输出调速信号；所述调速器根据所述调速信号控制所述第一电机和/或所述第二电机改变驱动转速，进而调节实时振动方向角。
2.根据权利要求1所述的调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法，其特征在于，所述加速度传感器为三轴加速度传感器；
所述控制器根据来自所述三轴加速度传感器的X轴和Z轴的振动信号获取实时振动方向角；其中，所述X轴的振动信号表示所述振动机本体的质心的水平方向的振动信息，所述Z轴的振动信号表示所述振动机本体的质心的垂直方向的振动信息。
3.根据权利要求1所述的调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法，其特征在于，所述加速度传感器包括分别设置在X轴和Z轴上的两个单轴传感器；其中，所述X轴表示所述振动机本体的质心的水平方向，所述Z轴表示所述振动机本体的质心的垂直方向。
4.根据权利要求1所述的调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机的绝对差值小于预设阈值。
5.根据权利要求1-4任一所述的调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机规格相同，转速相同且方向相反；以及，
所述第一激振器和所述第二激振器偏心质量矩不相同。
6.根据权利要求5所述的调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法，其特征在于，所述第一激振器逆时针旋转，所述第二激振器顺时针旋转，而且所述第一激振器的偏心质量矩大于所述第二激振器的偏心质量矩；
若所述实时振动方向角小于所述预设振动方向角，通过所述调速器减小所述第一电机的驱动转速；
若所述实时振动方向角大于所述预设振动方向角，通过所述调速器增大所述第一电机的驱动转速。
7.根据权利要求5所述的调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法，其特征在于，所述第一激振器逆时针旋转，所述第二激振器顺时针旋转，而且所述第一激振器的偏心质量矩大于所述第二激振器的偏心质量矩；
若所述实时振动方向角小于所述预设振动方向角，通过所述调速器增大所述第二电机的驱动转速；
若所述实时振动方向角大于所述预设振动方向角，通过所述调速器减小所述第二电机的驱动转速。
8.根据权利要求5所述的调节自同步椭圆振动机的振动方向角的方法，其特征在于，所述第一激振器逆时针旋转，所述第二激振器顺时针旋转，而且所述第一激振器的偏心质量矩大于所述第二激振器的偏心质量矩；
若所述实时振动方向角小于所述预设振动方向角，通过所述调速器减小所述第一电机的驱动转速并增大所述第二电机的驱动转速；
若所述实时振动方向角大于所述预设振动方向角，通过所述调速器增大所述第一电机的驱动转速并减小所述第二电机的驱动转速。
9.一种能够调节振动方向角的自同步椭圆振动机，其特征在于，包括：振动机本体、控制器、调速器、第一电机、第二电机、加速度传感器，以及分别由所述第一电机、所述第二电机分别驱动的第一激振器、第二激振器；其中，
所述加速度传感器设置于所述振动机本体的质心在外壳侧板的投影处以监测所述振动机的振动轨迹，并将检测到的振动信号输入所述控制器；所述控制器根据所述振动信号获取实时振动方向角，并将所述实时振动方向角与预设振动方向角进行比较，根据比较结果向所述调速器输出调速信号；所述调速器根据所述调速信号控制所述第一电机和/或所述第二电机改变驱动转速，进而调节实时振动方向角。
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