XDJ多振动运动激振器的工作特性分析

　　XDJ多振动运动激振器是一种已经获得中国专利的振动筛用新型激振器[1],其为一带有偏心质量块的内啮合单行星齿轮机构。该激振器通过调节行星齿轮上的偏心质量块的位置,可以方便地使同一台振动筛实现圆振型、直线振型、平动椭圆振型。

　　1　运动分析

　　1.1　偏心质量质心的运动轨迹

　　该激振器的机构运动简图如图1所示。其中O为防爆抗振电机轴的回转中心,O1为行星齿轮的回转中心,O2为行星齿轮及偏心块组成的偏心质量的质心。设OO1=R,O1O2=e,在该行星轮系中,与筛箱固联在一起的中心轮齿数Z2与行星轮的齿数Z1之比为2∶1[2],这是XDJ激振器能实现多振型的必要条件。令与电机轴固联在一起的行星架OO1的角速度为ωH,行星轮的角速度为ω1,若将该轮系看成是一个假想的定轴轮系,则行星轮与中心轮间的传动比

　　式(1)表明,行星架逆时针转过θ角时,行星轮绕其自转轴顺时针转过θ角。在某一时刻,偏心质量质心O2点的坐标为

　　(2)、(3)两式表明,偏心质量质心的运动轨迹一般情况下为椭圆,且椭圆的长半轴为R+e,短半轴为R-e;当e=0时,其运动轨迹为半径为R的圆;当R=e时,其轨迹为x轴上的一段直线。

　　1.2　偏心质量质心的加速度

　　设偏心质量质心处的绝对加速度为aa。在该行星轮系中,行星轮相对行星架的转动,而行星架的转动为牵连运动,所以

式中:ar———相对加速度;

　　ae———牵连加速度;

　　ak———科氏加速度,方向见图1。

　　由(6)式可见,该机构中偏心质量质心处的绝对加速度与牵连加速度大小相等,方向相反。因此,偏心质量所产生的惯性力的方向始终是沿着电机轴心与偏心质心的连线。在任一时刻,偏心质量所产生的惯性力为

　　可见,偏心质量产生的惯性力在一般情况下为力椭圆;当e=0时,其惯性力为圆;当R=e时,其惯性力为直线。对比(3)、(6)式可以看出,偏心质量所产生的惯性力矢端轨迹与偏心质量质心的运动轨迹完全相似,就好像是将质心的运动轨迹放大了mω²H倍。

　　2　受力分析

　　通过受力分析,可以求出机构中各个构件上的载荷,为零部件的设计计算和电机的选择作准备。分析时若不考虑行星架重力的影响,轴承及齿面上的摩擦力也略去不计。取行星轮为研究对象,在稳定运转过程中任一时刻,行星轮必处于力平衡,其所受力如图2所示,则

　　Pr为行星架对行星轮的作用力沿行星架方向上的分量,为行星架对行星轮的作用力Pt在垂直于行星架方向上的分量,Fr为行星轮齿上所受径向力,Ft为行星轮齿上所受周向力。建立图4所示的坐标系,可得