自同步振动及振动同步传动的机电耦合机理X熊万里1,2　闻邦椿1　段志善2(1东北大学机械工程与自动化学院　沈阳,110006)(2西安建筑科技大学机电工程学院　西安,710055)摘要　自同步振动和振动同步传动在机械工程上已获得成功应用,但是振动机械实现自同步振动和振动同步传动的过渡过程长期以来却一直不明确,利用现有的振动机械模型还不能定量解释系统从不同步到同步、或是从一种同步状态过渡到另一种同步状态的物理过程。本文对此进行了专门的研究,在传统的振动机械模型基础上建立了电机-振动机械系统的机电耦合模型,利用该模型进行数值模拟对过渡过程中的一系列实际现象做出了合理的定量解释,揭示了自同步振动和振动同步传动的机电耦合机理。关键词:振动;自同步;机电耦合;振动同步传动中图分类号:T H 113.1;T M 301.3引　言自同步振动和振动同步传动是振动利用工程中的一类特殊物理现象,在冶金、建材、煤炭等行业的物料筛分和物料输送设备中具有广泛用途,文献[1～2]对此曾做过系统深入的研究。文献[1]从机械动力学的角度导出了自同步振动机械工作的同步条件和稳定性条件,为自同步机械的设计及调试奠定了理论基础。文献[2]从能量传递的角度分析了振动同步传动的物理过程,并进行了实验研究。近年来,同步研究已经发展到控制同步与振动同步相结合的组合同步阶段[3],即把电机系统和振动机械系统纳入到统一的机电系统中进行研究。文献[4]从控制同步的角度研究了双机传动系统的定速比控制问题,文献[5～6]进一步研究了多机传动系统的智能控制问题。由于同步经常与系统的非线性特性联系在一起,现在已有不少研究者开始进行非线性系统的混沌同步[7～8]研究。这些研究大大深化了人们对同步问题的认识,把同步研究推进到一个新的水平。但是经典的自同步理论中却还有许多问题未得到圆满解决,例如:自同步系统受到外界的扰动导致不同电机的转速和相位发生差异时,系统是如何自行恢复同步状态的;对于已经同步运动的自同步振动机械系统,切断一台电机的电源后,断电的电机为什么有时还能与未断电的电机继续同步运转,等等。这些现象一直未从定量角度得到解释。本文在文献[9～10]的基础上,建立了电机系统和振动机械系统的机电耦合数学模型,从机电耦合的角度定量再现了系统从不同步到同步、或是从一种同步状态过渡到另一种同步状态的过渡过程中系统各参量的变化规律,从而揭示了自同步系统的机电耦合同步机理。第13卷第3期2000年9月振　动　工　程　学　报Journal of Vibration Engineer ing Vol.13No.3Sep.2000X 国家自然科学基金资助项目(编号:59875010)收稿日期:1999-04-22;修改稿收到日期:1999-11-10