Vibration Utilization Engineering(振动利用工程)

Vibration Utilization Engineering(振动利用工程)
分享
扫描下方二维码分享到微信
打开微信,点击右上角”+“,
使用”扫一扫“即可将网页分享到朋友圈。
作者: , [美] , ,
2023-02
版次: 1
ISBN: 9787568087650
定价: 198.00
装帧: 精装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 376页
字数: 605千字
分类: 工程技术
  • This book contains seven chapters. Chapter 1 introduces the formation and devel?opment of the Vibration Utilization Engineering; Chap. 2 devotes to some of the important research results in the vibration and waveenergy utilization in some technological processes; Chap. 3 describes the theories on the technological process of the vibration utilization technology and equipments; Chaps. 4 and 5 discuss the vibration utilizations of the linear, pseudo-linear, and non-linear systems; Chap. 6 presents the utilization of the wave and wave-energy; and Chap. 7 briefly illustrates the vibration phenomena and utilizations in the Natures and human societies. 闻邦椿,1930年生,教授,博士生导师,中国科学院院士。国际机器理论与机构学联合会(IFToMM)中国委员会委员,国际转子动力学技术委员会委员,亚太振动会议指导委员会委员, 中国振动工程学会名誉理事长;国务院学位委员会机械工程学科评议组成员等。主要研究方向:机械系统非线性动力学、振动利用工程、现代机械产品综合设计理论与方法。获国际奖两项, 国家发明奖和科技进步奖3项, 省、部、委级奖10余项,国家专利8项。发表论文700余篇, SCI、EI和ISTP三大检索论文150余篇。专著和主编的论文集14部。 1 Formation and Development of Vibration Utilization

    Engineering ................................................... 1

    1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

    1.2 Vibrating Machines and Instruments and Application of Its

    Related Technology and Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

    1.3 Applications and Developments of Nonlinear Vibration

    Utilization Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

    1.4 Applications and Developments of Wave Motion and Wave

    Energy Utilization Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

    1.5 Applications of Electrics, Magnetic and Light Oscillators

    in Engineering Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

    1.6 Applications of Electrics, Magnetic and Light Oscillators

    in Engineering Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    1.7 Vibrating Phenomena, Patterns and Utilization in Natures . . . . . . . 18

    1.8 Vibrating Phenomena, Patterns and Utilization in Human

    Society . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    1.9 Vista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

    2 Some Important Results in Vibration and Wave Utilization

    Engineering Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

    2.1 Utilization of Vibrating Conveyors Technology . . . . . . . . . . . . . . . . 22

    2.2 Applications of Vibrating Screening Technology . . . . . . . . . . . . . . . 24

    2.3 Applications of Vibrating Centrifugal Hydro-Extraction

    and Screening Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

    2.4 Applications of Vibrating Crush and Milling Technology . . . . . . . . 29

    2.5 Applications of Vibrating Rolling and Forming Technology . . . . . 31

    2.6 Applications of Vibrating Tamping Technology . . . . . . . . . . . . . . . . 33

    2.7 Applications of Vibrating Ramming Technology . . . . . . . . . . . . . . . 34

    2.8 Applications of Vibration Diagnostics Technology . . . . . . . . . . . . . 35

    2.9 Applications of Synchronous Vibrating Theory . . . . . . . . . . . . . . . . 37

    2.10 Applications of Resonance Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

    2.10.1 The General Utilization of the Resonance . . . . . . . . . . . . . 38

    2.10.2 Application of the Nuclear Magnetic Resonance . . . . . . . . 39

    2.11 Applications of Hysteresis System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

    2.12 Applications of Impact Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

    2.13 Applications of Slow-Changing Parameter Systems . . . . . . . . . . . . 42

    2.14 Applications of Chaos Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

    2.15 Applications of Piecewise Inertial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

    2.16 Applications of Piecewise Restoring Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

    2.17 Utilization of Water Wave and Wind Wave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

    2.18 Applications of Tense or Elastic Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    2.19 Utilization of Supersonic Theory and Technology . . . . . . . . . . . . . . 47

    2.19.1 The Application of the Supersonic Motor . . . . . . . . . . . . . . 48

    2.19.2 Significance and Function in Medical Diagnostics

    of B-Ultrasound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

    2.20 Applications of Optical Fiber and Laser Technology . . . . . . . . . . . . 49

    2.20.1 Application of the Optical Fiber Technology . . . . . . . . . . . 49

    2.20.2 Application of Laser Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

    2.21 Utilizations of Ray Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

    2.22 Utilization of Oscillation Theory and Technology . . . . . . . . . . . . . . 51

    2.23 Utilization of Vibrating Phenomena and Patterns

    in Meteorology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

    2.24 Utilization of Vibrating Phenomena and Patterns in Social

    Economy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

    2.25 Utilizations of Vibrating Principles in Biology Engineering

    and Medical Equipments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

    3 Theory of Vibration Utilization Technology and Equipment

    Technological Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

    3.1 Theory and Technological Parameter Computation

    of Material Movement on Line Vibration Machine . . . . . . . . . . . . . 57

    3.1.1 Theory of Sliding Movement of Materials . . . . . . . . . . . . . 58

    3.1.2 Theory of Material Throwing Movement . . . . . . . . . . . . . . 69

    3.1.3 Selections of Material Movement State

    and Kinematics Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

    3.1.4 Calculation of Real Conveying Speed

    and Productivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

    3.1.5 Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

    3.2 Theory and Technological Parameter Computation

    of Circular and Ellipse Vibration Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

    3.2.1 Displacement, Velocity and Acceleration

    of Vibrating Bed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

    3.2.2 Theory of Material Sliding Movements . . . . . . . . . . . . . . . 91

    3.2.3 Theory of Material Throwing Movements . . . . . . . . . . . . . 96

    Contents xiii

    3.3 Basic Characteristics of Material Movement

    in Non-harmonic Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

    3.3.1 Initial Conditions for Positive and Negative Sliding

    Movements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

    3.3.2 Stopping Conditions for Positive and Negative

    Sliding Movements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

    3.3.3 Calculations of Averaged Material Velocity . . . . . . . . . . . . 104

    3.4 Theory on Material Movement in Vibrating Centrifugal

    Hydroextractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

    3.4.1 Basic Characteristics of Material Movement

    on Upright Vibration Hydroextractor . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

    3.4.2 Characteristics of Material Movement

    on Horizontal Vibration Hydroextractor . . . . . . . . . . . . . . . 114

    3.4.3 Computation of Kinematics and Technological

    Parameters of Vibration Centrifugal Hydroextractor . . . . . 115

    3.5 Probability Theory on Material Screening Process . . . . . . . . . . . . . . 119

    3.5.1 Probability of Screening for Material Particle Per

    Jump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

    3.5.2 Falling Incline Angle and Number of Jumps

    of Materials on Screen Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

    3.5.3 Calculation of Probability of Material Going

    Through Screens for a General Vibration Screen . . . . . . . . 124

    3.5.4 Calculation of Probability of Material Going

    Through Screens for a Multi-screen Vibrating

    Screen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

    3.6 Classification of Screening Method and Probability

    Thick-Layer Screening Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

    3.6.1 Screening Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

    3.6.2 Screening Methods for Probability Thick Layer

    Screens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

    3.7 Dynamic Theory of Vibrating Machine Technological

    Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

    4 Linear and Pseudo Linear Vibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

    4.1 Dynamics of Non-resonant Vibrating Machines of Planer

    Single-Axis Inertial Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

    4.2 Dynamics of Non-resonant Vibrating Machines of Spatial

    Single-Axis Inertial Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

    4.3 Dynamics of Non-resonant Vibration Machines

    of Double-Axis Inertial Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

    4.3.1 Dynamics of Non-resonant Vibrating Machines

    of Planer Double-Axis Inertial Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

    4.3.2 Dynamics of Non-resonant Vibration Machines

    of Spatial Double-Axis Inertial Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

    xiv Contents

    4.4 Dynamics of Non-resonant Vibration Machines of Multi-axis

    Inertial Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

    4.4.1 General Pattern of Planer Movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

    4.4.2 Values of Displacement, Velocity and Acceleration

    Curves and Differential Coefficients When θ2 is

    Equal to /2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

    4.5 Dynamics of Inertial Near-Resonant Type of Vibration

    Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

    4.5.1 Dynamics of Single Body Near-Resonant Vibration

    Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

    4.5.2 Dynamics of Double Body Near-Resonant

    Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

    4.6 Dynamics of Single Body Elastic Connecting Rod Type

    of Near Resonance Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

    4.7 Dynamics of Double Body Elastic Connecting Rod Type

    of Near Resonance Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

    4.7.1 Balanced Type of Vibration Machines with Double

    Body Elastically Connecting Rod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

    4.7.2 Non-balance Double Body Type of Elastically

    Connecting Rod Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

    4.8 Multi-body Elastic-Connecting Rod Type of Near-Resonant

    Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

    4.9 Dynamics of Electric–Magnetic Resonant Type of Vibrating

    Machines with Harmonic Electric–Magnetic Force . . . . . . . . . . . . . 180

    4.9.1 Basic Categories of Electric–Magnetic Forces

    of Electric–Magnetic Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . 180

    4.9.2 Dynamics of Electric–Magnetic Type of Vibrating

    Machines with Harmonic Electric–Magnetic Force . . . . . 180

    4.9.3 Amplitudes and Phase Angle Differentials

    of One-Half-Period Rectification EMTVM . . . . . . . . . . . . 184

    4.9.4 Amplitudes and Phase Angle Differentials

    of One-Half-Period Plus One-Period Rectification

    EMTVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

    4.10 Dynamics of Electric–Magnetic Type of Near-Resonant

    Vibration Machines with Non-Harmonic Electric–Magnetic

    Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

    4.10.1 Relationships Between Electric–Magnetic Force

    and Amplitudes of Controlled One-Half-Period

    Rectification EMTVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

    4.10.2 Relationships Between Electric–Magnetic Force

    and Amplitudes of the Decreased Frequency

    EMTVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

    Contents xv

    5 Utilization of Nonlinear Vibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

    5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

    5.2 Utilization of Smooth Nonlinear Vibration Systems . . . . . . . . . . . . 201

    5.2.1 Measurement of Dry Friction Coefficients Between

    Axis and Its Bushing Using Double Pendulum . . . . . . . . . 201

    5.2.2 Measurement of Dynamic Friction Coefficients

    of Rolling Bearing Using Flode Pendulum . . . . . . . . . . . . . 203

    5.2.3 Increase the Stability of Vibrating Machines Using

    Hard-Smooth Nonlinear Vibrating Systems . . . . . . . . . . . . 207

    5.3 Engineering Utilization of Piece-Wise-Linear Nonlinear

    Vibration Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

    5.3.1 Hard-Symmetric Piece-Wise Linear Vibration

    Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

    5.3.2 Soft-Asymmetric Piece-Wise Linear Vibration

    Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

    5.3.3 Nonlinear Vibration Systems with Complex

    Piece-Wise Linearity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

    5.4 Utilization of Vibration Systems with Hysteresis Nonlinear

    Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

    5.4.1 Simplest Hysteresis Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

    5.4.2 Hysteresis Systems with Gaps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

    5.5 Utilization of Self-excited Vibration Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

    5.6 Utilization of Nonlinear Vibration Systems with Impact . . . . . . . . . 233

    5.7 Utilization of Frequency-Entrainment Principles . . . . . . . . . . . . . . . 236

    5.7.1 Synchronous Theory of Self-synchronous Vibrating

    Machine with Eccentric Exciter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

    5.7.2 Double Frequency Synchronization of Nonlinear

    Self-synchronous Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

    5.8 Utilization of Nonlinear Vibration Systems with Nonlinear

    Inertial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

    5.8.1 Movement Equations for Vibration Centrifugal

    Hydro-Extractor with Nonlinear Inertial Force . . . . . . . . . 259

    5.8.2 Nonlinear Vibration Responses of Vibration

    Centrifugal Hydro-Extractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

    5.8.3 Frequency-Magnitude Characteristics of Vibration

    Centrifugal Hydro-Extractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

    5.8.4 Experiment Vibration Responses of Vibration

    Centrifugal Hydro-Extractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

    5.9 Utilization of Slowly-Changing Parameter Nonlinear

    Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

    5.9.1 Slowly-Changing Systems Formed in Processes

    of Starting and Stopping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

    5.9.2 Slowly-Changing Rotor Systems Formed in Active

    Control Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

    xvi Contents

    5.10 Utilization of Chaos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

    5.10.1 Major Methods for Studying Chaos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

    5.10.2 Software of Studying Chaos Problems . . . . . . . . . . . . . . . . 273

    5.10.3 Application Examples of Chaos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

    6 Utilization of Wave and Wave Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

    6.1 Utilization of Tidal Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

    6.2 Utilization of Sea Wave Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

    6.3 Utilization of Stress Wave in Vibrating Oil Exploration . . . . . . . . . 288

    6.3.1 Mechanism and Working Principles of Controllable

    Super-Low Frequency Vibration Exciters . . . . . . . . . . . . . . 289

    6.3.2 Effect of Stress Wave on Oil Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

    6.3.3 Experiment Results and Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

    6.3.4 Elastic Stress Wave Propagation When

    a Controllable Vibration Source is Working . . . . . . . . . . . . 305

    7 Utilization of Vibrating Phenomena and Patterns in Nature

    and Society . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

    7.1 Utilization of Vibration Phenomena and Patterns

    in Meteorology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

    7.2 Periodical Vibration and Utilization of the Tide . . . . . . . . . . . . . . . . 316

    7.3 Vibration Patterns and Utilization in Other Natural

    Phenomena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

    7.3.1 Periodical Phenomenon of Tree Year-Rings . . . . . . . . . . . . 318

    7.3.2 Bee’s Communications Using Vibrations . . . . . . . . . . . . . . 319

    7.4 Utilization of Vibration Phenomena and Patterns in Some

    Economy Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

    7.4.1 Fluctuation and Nonlinear Characteristics in Social

    Economy Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

    7.4.2 Growth and Decline Period in Social Economy

    Development Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

    7.4.3 Active Role of Macro-adjustment in Preventing

    Big Economy Fluctuations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

    7.5 Utilization of Vibration Phenomena and Patterns in Stock

    Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

    7.5.1 Stock Fluctuation is One of Typical Types

    of Economy Change Form in Social Economy Fields . . . . 326

    7.5.2 Stock Market Characteristics and General Patterns

    of Oscillation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

    7.5.3 Some Principles in Stock Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

    7.6 Obey the General Rules in the Stock Operations . . . . . . . . . . . . . . . 332

    7.7 The Entering Point and Withdrawing Points in the Stock

    Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

    Contents xvii

    7.8 Utilization of Vibration Phenomena and Pattern in Human

    Body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

    7.8.1 Vibration is a Basic Existing Form of Many Human

    Organs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

    7.8.2 Some Diseases Make Abnormal Fluctuations

    (Vibration) in Human Organs Physical Parameters . . . . . . 336

    7.8.3 Medical Devices and Equipment Based

    on Vibration Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341

    7.8.4 Artificial Organs and Devices Using Vibration

    Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342

    7.9 Prospect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

    References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 
  • 内容简介:
    This book contains seven chapters. Chapter 1 introduces the formation and devel?opment of the Vibration Utilization Engineering; Chap. 2 devotes to some of the important research results in the vibration and waveenergy utilization in some technological processes; Chap. 3 describes the theories on the technological process of the vibration utilization technology and equipments; Chaps. 4 and 5 discuss the vibration utilizations of the linear, pseudo-linear, and non-linear systems; Chap. 6 presents the utilization of the wave and wave-energy; and Chap. 7 briefly illustrates the vibration phenomena and utilizations in the Natures and human societies.
  • 作者简介:
    闻邦椿,1930年生,教授,博士生导师,中国科学院院士。国际机器理论与机构学联合会(IFToMM)中国委员会委员,国际转子动力学技术委员会委员,亚太振动会议指导委员会委员, 中国振动工程学会名誉理事长;国务院学位委员会机械工程学科评议组成员等。主要研究方向:机械系统非线性动力学、振动利用工程、现代机械产品综合设计理论与方法。获国际奖两项, 国家发明奖和科技进步奖3项, 省、部、委级奖10余项,国家专利8项。发表论文700余篇, SCI、EI和ISTP三大检索论文150余篇。专著和主编的论文集14部。
  • 目录:
    1 Formation and Development of Vibration Utilization

    Engineering ................................................... 1

    1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

    1.2 Vibrating Machines and Instruments and Application of Its

    Related Technology and Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

    1.3 Applications and Developments of Nonlinear Vibration

    Utilization Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

    1.4 Applications and Developments of Wave Motion and Wave

    Energy Utilization Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

    1.5 Applications of Electrics, Magnetic and Light Oscillators

    in Engineering Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

    1.6 Applications of Electrics, Magnetic and Light Oscillators

    in Engineering Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    1.7 Vibrating Phenomena, Patterns and Utilization in Natures . . . . . . . 18

    1.8 Vibrating Phenomena, Patterns and Utilization in Human

    Society . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    1.9 Vista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

    2 Some Important Results in Vibration and Wave Utilization

    Engineering Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

    2.1 Utilization of Vibrating Conveyors Technology . . . . . . . . . . . . . . . . 22

    2.2 Applications of Vibrating Screening Technology . . . . . . . . . . . . . . . 24

    2.3 Applications of Vibrating Centrifugal Hydro-Extraction

    and Screening Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

    2.4 Applications of Vibrating Crush and Milling Technology . . . . . . . . 29

    2.5 Applications of Vibrating Rolling and Forming Technology . . . . . 31

    2.6 Applications of Vibrating Tamping Technology . . . . . . . . . . . . . . . . 33

    2.7 Applications of Vibrating Ramming Technology . . . . . . . . . . . . . . . 34

    2.8 Applications of Vibration Diagnostics Technology . . . . . . . . . . . . . 35

    2.9 Applications of Synchronous Vibrating Theory . . . . . . . . . . . . . . . . 37

    2.10 Applications of Resonance Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

    2.10.1 The General Utilization of the Resonance . . . . . . . . . . . . . 38

    2.10.2 Application of the Nuclear Magnetic Resonance . . . . . . . . 39

    2.11 Applications of Hysteresis System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

    2.12 Applications of Impact Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

    2.13 Applications of Slow-Changing Parameter Systems . . . . . . . . . . . . 42

    2.14 Applications of Chaos Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

    2.15 Applications of Piecewise Inertial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

    2.16 Applications of Piecewise Restoring Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

    2.17 Utilization of Water Wave and Wind Wave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

    2.18 Applications of Tense or Elastic Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    2.19 Utilization of Supersonic Theory and Technology . . . . . . . . . . . . . . 47

    2.19.1 The Application of the Supersonic Motor . . . . . . . . . . . . . . 48

    2.19.2 Significance and Function in Medical Diagnostics

    of B-Ultrasound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

    2.20 Applications of Optical Fiber and Laser Technology . . . . . . . . . . . . 49

    2.20.1 Application of the Optical Fiber Technology . . . . . . . . . . . 49

    2.20.2 Application of Laser Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

    2.21 Utilizations of Ray Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

    2.22 Utilization of Oscillation Theory and Technology . . . . . . . . . . . . . . 51

    2.23 Utilization of Vibrating Phenomena and Patterns

    in Meteorology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

    2.24 Utilization of Vibrating Phenomena and Patterns in Social

    Economy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

    2.25 Utilizations of Vibrating Principles in Biology Engineering

    and Medical Equipments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

    3 Theory of Vibration Utilization Technology and Equipment

    Technological Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

    3.1 Theory and Technological Parameter Computation

    of Material Movement on Line Vibration Machine . . . . . . . . . . . . . 57

    3.1.1 Theory of Sliding Movement of Materials . . . . . . . . . . . . . 58

    3.1.2 Theory of Material Throwing Movement . . . . . . . . . . . . . . 69

    3.1.3 Selections of Material Movement State

    and Kinematics Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

    3.1.4 Calculation of Real Conveying Speed

    and Productivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

    3.1.5 Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

    3.2 Theory and Technological Parameter Computation

    of Circular and Ellipse Vibration Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

    3.2.1 Displacement, Velocity and Acceleration

    of Vibrating Bed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

    3.2.2 Theory of Material Sliding Movements . . . . . . . . . . . . . . . 91

    3.2.3 Theory of Material Throwing Movements . . . . . . . . . . . . . 96

    Contents xiii

    3.3 Basic Characteristics of Material Movement

    in Non-harmonic Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

    3.3.1 Initial Conditions for Positive and Negative Sliding

    Movements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

    3.3.2 Stopping Conditions for Positive and Negative

    Sliding Movements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

    3.3.3 Calculations of Averaged Material Velocity . . . . . . . . . . . . 104

    3.4 Theory on Material Movement in Vibrating Centrifugal

    Hydroextractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

    3.4.1 Basic Characteristics of Material Movement

    on Upright Vibration Hydroextractor . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

    3.4.2 Characteristics of Material Movement

    on Horizontal Vibration Hydroextractor . . . . . . . . . . . . . . . 114

    3.4.3 Computation of Kinematics and Technological

    Parameters of Vibration Centrifugal Hydroextractor . . . . . 115

    3.5 Probability Theory on Material Screening Process . . . . . . . . . . . . . . 119

    3.5.1 Probability of Screening for Material Particle Per

    Jump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

    3.5.2 Falling Incline Angle and Number of Jumps

    of Materials on Screen Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

    3.5.3 Calculation of Probability of Material Going

    Through Screens for a General Vibration Screen . . . . . . . . 124

    3.5.4 Calculation of Probability of Material Going

    Through Screens for a Multi-screen Vibrating

    Screen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

    3.6 Classification of Screening Method and Probability

    Thick-Layer Screening Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

    3.6.1 Screening Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

    3.6.2 Screening Methods for Probability Thick Layer

    Screens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

    3.7 Dynamic Theory of Vibrating Machine Technological

    Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

    4 Linear and Pseudo Linear Vibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

    4.1 Dynamics of Non-resonant Vibrating Machines of Planer

    Single-Axis Inertial Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

    4.2 Dynamics of Non-resonant Vibrating Machines of Spatial

    Single-Axis Inertial Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

    4.3 Dynamics of Non-resonant Vibration Machines

    of Double-Axis Inertial Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

    4.3.1 Dynamics of Non-resonant Vibrating Machines

    of Planer Double-Axis Inertial Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

    4.3.2 Dynamics of Non-resonant Vibration Machines

    of Spatial Double-Axis Inertial Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

    xiv Contents

    4.4 Dynamics of Non-resonant Vibration Machines of Multi-axis

    Inertial Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

    4.4.1 General Pattern of Planer Movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

    4.4.2 Values of Displacement, Velocity and Acceleration

    Curves and Differential Coefficients When θ2 is

    Equal to /2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

    4.5 Dynamics of Inertial Near-Resonant Type of Vibration

    Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

    4.5.1 Dynamics of Single Body Near-Resonant Vibration

    Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

    4.5.2 Dynamics of Double Body Near-Resonant

    Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

    4.6 Dynamics of Single Body Elastic Connecting Rod Type

    of Near Resonance Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

    4.7 Dynamics of Double Body Elastic Connecting Rod Type

    of Near Resonance Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

    4.7.1 Balanced Type of Vibration Machines with Double

    Body Elastically Connecting Rod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

    4.7.2 Non-balance Double Body Type of Elastically

    Connecting Rod Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

    4.8 Multi-body Elastic-Connecting Rod Type of Near-Resonant

    Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

    4.9 Dynamics of Electric–Magnetic Resonant Type of Vibrating

    Machines with Harmonic Electric–Magnetic Force . . . . . . . . . . . . . 180

    4.9.1 Basic Categories of Electric–Magnetic Forces

    of Electric–Magnetic Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . 180

    4.9.2 Dynamics of Electric–Magnetic Type of Vibrating

    Machines with Harmonic Electric–Magnetic Force . . . . . 180

    4.9.3 Amplitudes and Phase Angle Differentials

    of One-Half-Period Rectification EMTVM . . . . . . . . . . . . 184

    4.9.4 Amplitudes and Phase Angle Differentials

    of One-Half-Period Plus One-Period Rectification

    EMTVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

    4.10 Dynamics of Electric–Magnetic Type of Near-Resonant

    Vibration Machines with Non-Harmonic Electric–Magnetic

    Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

    4.10.1 Relationships Between Electric–Magnetic Force

    and Amplitudes of Controlled One-Half-Period

    Rectification EMTVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

    4.10.2 Relationships Between Electric–Magnetic Force

    and Amplitudes of the Decreased Frequency

    EMTVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

    Contents xv

    5 Utilization of Nonlinear Vibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

    5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

    5.2 Utilization of Smooth Nonlinear Vibration Systems . . . . . . . . . . . . 201

    5.2.1 Measurement of Dry Friction Coefficients Between

    Axis and Its Bushing Using Double Pendulum . . . . . . . . . 201

    5.2.2 Measurement of Dynamic Friction Coefficients

    of Rolling Bearing Using Flode Pendulum . . . . . . . . . . . . . 203

    5.2.3 Increase the Stability of Vibrating Machines Using

    Hard-Smooth Nonlinear Vibrating Systems . . . . . . . . . . . . 207

    5.3 Engineering Utilization of Piece-Wise-Linear Nonlinear

    Vibration Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

    5.3.1 Hard-Symmetric Piece-Wise Linear Vibration

    Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

    5.3.2 Soft-Asymmetric Piece-Wise Linear Vibration

    Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

    5.3.3 Nonlinear Vibration Systems with Complex

    Piece-Wise Linearity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

    5.4 Utilization of Vibration Systems with Hysteresis Nonlinear

    Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

    5.4.1 Simplest Hysteresis Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

    5.4.2 Hysteresis Systems with Gaps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

    5.5 Utilization of Self-excited Vibration Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

    5.6 Utilization of Nonlinear Vibration Systems with Impact . . . . . . . . . 233

    5.7 Utilization of Frequency-Entrainment Principles . . . . . . . . . . . . . . . 236

    5.7.1 Synchronous Theory of Self-synchronous Vibrating

    Machine with Eccentric Exciter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

    5.7.2 Double Frequency Synchronization of Nonlinear

    Self-synchronous Vibration Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

    5.8 Utilization of Nonlinear Vibration Systems with Nonlinear

    Inertial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

    5.8.1 Movement Equations for Vibration Centrifugal

    Hydro-Extractor with Nonlinear Inertial Force . . . . . . . . . 259

    5.8.2 Nonlinear Vibration Responses of Vibration

    Centrifugal Hydro-Extractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

    5.8.3 Frequency-Magnitude Characteristics of Vibration

    Centrifugal Hydro-Extractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

    5.8.4 Experiment Vibration Responses of Vibration

    Centrifugal Hydro-Extractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

    5.9 Utilization of Slowly-Changing Parameter Nonlinear

    Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

    5.9.1 Slowly-Changing Systems Formed in Processes

    of Starting and Stopping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

    5.9.2 Slowly-Changing Rotor Systems Formed in Active

    Control Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

    xvi Contents

    5.10 Utilization of Chaos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

    5.10.1 Major Methods for Studying Chaos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

    5.10.2 Software of Studying Chaos Problems . . . . . . . . . . . . . . . . 273

    5.10.3 Application Examples of Chaos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

    6 Utilization of Wave and Wave Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

    6.1 Utilization of Tidal Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

    6.2 Utilization of Sea Wave Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

    6.3 Utilization of Stress Wave in Vibrating Oil Exploration . . . . . . . . . 288

    6.3.1 Mechanism and Working Principles of Controllable

    Super-Low Frequency Vibration Exciters . . . . . . . . . . . . . . 289

    6.3.2 Effect of Stress Wave on Oil Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

    6.3.3 Experiment Results and Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

    6.3.4 Elastic Stress Wave Propagation When

    a Controllable Vibration Source is Working . . . . . . . . . . . . 305

    7 Utilization of Vibrating Phenomena and Patterns in Nature

    and Society . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

    7.1 Utilization of Vibration Phenomena and Patterns

    in Meteorology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

    7.2 Periodical Vibration and Utilization of the Tide . . . . . . . . . . . . . . . . 316

    7.3 Vibration Patterns and Utilization in Other Natural

    Phenomena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

    7.3.1 Periodical Phenomenon of Tree Year-Rings . . . . . . . . . . . . 318

    7.3.2 Bee’s Communications Using Vibrations . . . . . . . . . . . . . . 319

    7.4 Utilization of Vibration Phenomena and Patterns in Some

    Economy Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

    7.4.1 Fluctuation and Nonlinear Characteristics in Social

    Economy Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

    7.4.2 Growth and Decline Period in Social Economy

    Development Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

    7.4.3 Active Role of Macro-adjustment in Preventing

    Big Economy Fluctuations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

    7.5 Utilization of Vibration Phenomena and Patterns in Stock

    Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

    7.5.1 Stock Fluctuation is One of Typical Types

    of Economy Change Form in Social Economy Fields . . . . 326

    7.5.2 Stock Market Characteristics and General Patterns

    of Oscillation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

    7.5.3 Some Principles in Stock Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

    7.6 Obey the General Rules in the Stock Operations . . . . . . . . . . . . . . . 332

    7.7 The Entering Point and Withdrawing Points in the Stock

    Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

    Contents xvii

    7.8 Utilization of Vibration Phenomena and Pattern in Human

    Body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

    7.8.1 Vibration is a Basic Existing Form of Many Human

    Organs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

    7.8.2 Some Diseases Make Abnormal Fluctuations

    (Vibration) in Human Organs Physical Parameters . . . . . . 336

    7.8.3 Medical Devices and Equipment Based

    on Vibration Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341

    7.8.4 Artificial Organs and Devices Using Vibration

    Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342

    7.9 Prospect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

    References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 
查看详情
12
您可能感兴趣 / 更多