變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨的制作方法

專利名稱：變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨涉及一種振動磨，特別是一種具 有變剛度、雙質(zhì)體、二級動擺的混沌振動磨，屬于振動利用工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]振動磨是利用振動原理來完成物料粉碎作業(yè)的振動機械設(shè)備，普通振動磨(含 特大型振動磨)多采用線性螺旋彈簧與單質(zhì)體結(jié)構(gòu)，由支承在彈簧上的一個或多個筒形 容器構(gòu)成，此容器通過在其重心旋轉(zhuǎn)或偏置在重心一側(cè)上的普通振動電機(或激振器)， 作振動的不平衡運動，裝在磨機容器中的磨介與被磨物料產(chǎn)生碰撞和摩擦，破碎是由于 磨介自身相互之間以及磨介、物料、容器壁之間的碰撞和摩擦帶來的結(jié)果。磨機裝料 作與振動電機的旋轉(zhuǎn)方向相同或相反的運動，使得物料的粉碎、流動和輸送工作正常進 行。[0003]普通振動電機的擺塊固結(jié)于振動電機軸上，最大激振力一經(jīng)調(diào)定，在運行過程 中即為定值，但其在啟動和停機過程中，當(dāng)振動頻率接近于系統(tǒng)的固有頻率時，振幅會 迅速增加而產(chǎn)生共振，不僅使系統(tǒng)失去穩(wěn)定性，且容易引起振動機械包括振動電機本身 結(jié)構(gòu)的損壞。[0004]在很多情況下，普通振動磨需要系統(tǒng)在啟停階段能順利通過共振點，以保障振 動系統(tǒng)的正常運行；需要系統(tǒng)在工作過程中產(chǎn)生的振動，具有寬的功率譜曲線或運動軌 跡的某些不規(guī)則性能等混沌振動特性，來完成一些特殊的作業(yè)內(nèi)容，如解決超細(xì)、超微 粉碎時出現(xiàn)的不細(xì)化、易團聚、反粉碎問題，解決對超硬、硬質(zhì)、金屬或非金屬脆性粉 體進行粉碎時效率低、能耗大等技術(shù)問題，普通振動磨或其它粉磨設(shè)備對于這些問題的 解決幾乎是無能為力的。[0005]除了上述啟停問題，不細(xì)化、粉碎效果問題以外，普通振動磨還會出現(xiàn)以下問 題，特別是大型化之后問題更加突出[0006](1)能耗高由于磨機為常剛度系統(tǒng)，使得變載荷特性下的磨機系統(tǒng)基本以最 大載荷驅(qū)動，故能耗較高、效率較低。[0007](2)結(jié)構(gòu)易損由于激振力大，局部機體結(jié)構(gòu)強度薄弱，易扭曲、損壞，造成 維修頻次高，或維修無效；若增加機體結(jié)構(gòu)強度，則會使載荷增加，驅(qū)動功率增加而效 率降低。[0008]C3)軸承問題軸承各零件間存在沖擊、碰撞、摩擦載荷，造成發(fā)熱、磨損及 潤滑油廢屑污染的惡性循環(huán)，大大提高軸承失效概率。[0009](4)彈簧問題現(xiàn)振動磨多采用的金屬螺旋彈簧、空氣彈簧或橡膠彈簧，存在 阻尼小時振幅很大而機體應(yīng)力很大，阻尼大時振幅又小而效率明顯降低。[0010](5)隔振問題單質(zhì)體振動系統(tǒng)工作時隔振效果差，在持續(xù)、較大、變化的沖 擊、碰撞、剪切等變載荷作用下，一方面會將振動直接傳給設(shè)備基礎(chǔ)且影響到周邊設(shè)備 與建筑，嚴(yán)重時會使機器損壞而停產(chǎn)，長期運行機器壽命縮短，易損件過早失效，維修頻次增加，影響振動磨正常工作；另一方面會產(chǎn)生大的噪聲，作為噪聲污染源使操作者 和周邊環(huán)境受到嚴(yán)重影響或使其無法忍受。[0011](6)大型化受制約上述問題一直是困擾振動磨發(fā)展的難題，更使其大型化或 特大型化受到嚴(yán)重制約。發(fā)明內(nèi)容[0012]本實用新型的目的正是針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，在進行大量的理論分析和 模擬的基礎(chǔ)上，發(fā)明一種變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，綜合解決上述問題。[0013]本實用新型的技術(shù)方案如下[0014]針對前述振動磨的線性螺旋彈簧與單質(zhì)體結(jié)構(gòu)，本實用新型采取非線性變剛度 螺旋金屬橡膠涂層主振彈簧、變剛度螺旋金屬橡膠復(fù)合隔振彈簧與雙質(zhì)體結(jié)構(gòu)，本實用 新型中至少有一個筒體，振動電機(或激振器，下同)作為激振源剛性固定在此筒體上， 偏置地在單側(cè)對筒體進行激振，即在筒體的重力軸線與重心之外對其激振，為平衡振動 電機質(zhì)量設(shè)置一配重體，激振側(cè)的彈簧軸線位于筒體和振動電機部件的重力軸線之間， 振動電機工作時筒體內(nèi)的磨介(含被磨物料，下同)不同時刻可產(chǎn)生由不同尺寸的圓形、 橢圓形和直線形振動組合而成的不均勻振動，此乃系統(tǒng)具有上述結(jié)構(gòu)的綜合作用，系統(tǒng) 載荷的變化會使得磨介振動軌跡的圓形、橢圓形、直線形的尺寸有一定幅度的變化，這 將有利于系統(tǒng)綜合解決現(xiàn)有技術(shù)中的能耗較高等問題，提高系統(tǒng)的粉碎效率。[0015]本實用新型中若振動電機是激振源，則它又是驅(qū)動源；若激振器是激振源，尚 需電動機驅(qū)動之。振動電機通過聯(lián)接架聯(lián)接在筒體一側(cè)，振動電機無論設(shè)在左或右側(cè)， 其轉(zhuǎn)向與筒體內(nèi)磨介的流向恰恰相反，這樣才能與一般的圓形振動的振動磨不同，實現(xiàn) 磨機裝料的旋轉(zhuǎn)運動。[0016]本實用新型的特點還在于，由于二級動擺振動電機及其偏置作用，筒體內(nèi)磨介 將產(chǎn)生不同時刻、不同位置、不同尺寸的圓形、橢圓、直線振動，此對于通過改變旋轉(zhuǎn) 速度以改善粉碎、傳送過程具有重要作用，對于磨碎效果具有決定意義。[0017]本實用新型變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨包括上質(zhì)體、主振彈簧、下質(zhì) 體、底座和隔振彈簧，其中上質(zhì)體主要包括振動電機、筒體、右聯(lián)接架、左聯(lián)接架和配 重體，筒體包括進料口、端蓋、出料口和磨介。[0018]上質(zhì)體與下質(zhì)體之間通過主振彈簧相聯(lián)接，主振彈簧內(nèi)徑與上、下質(zhì)體上的主 振彈簧導(dǎo)柱外徑相配合，起到在大振幅下仍能使主振彈簧穩(wěn)定工作的目的；[0019]工作時，振動電機帶動整個上質(zhì)體運動，由于主振彈簧與隔振彈簧的作用， 上、下質(zhì)體分別以不同的振幅和加速度振動。顯然，上質(zhì)體的振幅和加速度較大，可提 高磨筒內(nèi)介質(zhì)對物料的碰撞沖擊破碎能力；下質(zhì)體的振幅和加速度較小，再通過隔振彈 簧可大大減小傳給基礎(chǔ)的動載荷。[0020]筒體通過主振彈簧能動地支承在下質(zhì)體上。在筒體的右側(cè)用右聯(lián)接架剛性地固 結(jié)有振動電機，驅(qū)動側(cè)的主振彈簧的軸線位于筒體和振動電機的重力軸線之間。主振彈 簧的內(nèi)徑與其主振彈簧導(dǎo)柱的外徑相配合，起到支撐導(dǎo)向作用，達到使主振彈簧穩(wěn)定工 作的目的；下質(zhì)體通過隔振彈簧支承在底座上，隔振彈簧的內(nèi)徑與隔振彈簧導(dǎo)柱的外徑 相配合，同樣起到支撐導(dǎo)向作用。同理，在筒體的左側(cè)用左聯(lián)接架剛性固結(jié)有與右側(cè)質(zhì)4量相平衡的配重體，左側(cè)的主振彈簧的軸線位于筒體和配重體的重力軸線之間。筒體內(nèi) 部裝有不同粒徑的被磨物料和介質(zhì)球，即磨介，所述筒體上設(shè)置有端蓋、進料口和出料[0021]振動電機包括定子、轉(zhuǎn)子軸(振動電機軸)和動擺組件，動擺組件在轉(zhuǎn)子軸(振 動電機軸)左、右兩端呈對稱分布。[0022]所述動擺組件包括定擺、平鍵、軸套、一級動擺、軸承一、振動電機軸、二級 動擺軸、軸承二、二級動擺、定位銷一、定位銷二、定位銷三、定位銷四、定位銷孔 一、定位銷孔二、定位銷孔三和定位銷孔四。[0023]定擺形狀常為扇形，動擺形狀可為扇形亦可依據(jù)需要制作成其他形狀；定擺固 定在振動電機軸上，一級動擺活套在振動電機軸上或裝在定擺軸上，二級動擺則活套在 二級動擺軸上。定擺、一級動擺、二級動擺的質(zhì)量比一般為5 3.5 1.5，也可為其他 比值的質(zhì)量比，應(yīng)視系統(tǒng)需要、結(jié)構(gòu)允許、保障系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)和效率等因素綜合考慮。所 述振動電機的兩端裝有左、右動擺罩，它分別將左右動擺組件全部罩住，以保證運轉(zhuǎn)時 的安全。[0024]以下對本實用新型中的變剛度、雙質(zhì)體、二級動擺振動電機三要素的技術(shù)特 征、實施手段分別敘述之[0025]變剛度特性系統(tǒng)的變剛度特性主要體現(xiàn)在主振彈簧與隔振彈簧的設(shè)計及其應(yīng) 用效果。[0026]本實用新型中的主振彈簧為變螺距螺旋橡膠涂層金屬彈簧，由金屬螺旋壓縮彈 簧與橡膠涂層涂覆而成，金屬螺旋彈簧的螺距為變螺距，可由小到大單向排列，也可按 兩端小中間大雙向排列，其特性線為漸增型非線性線；橡膠采用百分之八十以上的天然 膠的合成膠制作而成。[0027]主振彈簧中由于構(gòu)成彈簧的螺旋結(jié)構(gòu)的螺距變化，再加上橡膠涂層，可使之具 有明顯的非線性和所需的變剛度特點，即利用非線性振動可構(gòu)成系統(tǒng)剛度具有隨載荷增 加而增加、隨載荷減少而減少的特點，能使系統(tǒng)驅(qū)動能耗明顯降低，實現(xiàn)系統(tǒng)效率增 加、有效節(jié)能、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的目的。從發(fā)明人實驗的功率譜曲線圖和加速度時域曲線圖可 以看出，利用非線性振動帶來的系統(tǒng)輸出加速度時域及頻域變化特性，可使得振動系統(tǒng) 慣性力明顯提高，達到相同粒度的振動時間較常規(guī)振動大為縮短，工作效率顯著增加， 粒度細(xì)化度明顯增加。[0028]主振彈簧中金屬螺旋彈簧起支承骨架作用，橡膠涂層起增加彈簧的非線性特性 和阻尼性作用，工作時特別是在系統(tǒng)載荷增加、突變或過載而發(fā)生并圈時能起到提高承 載能力、增加系統(tǒng)剛度及消音、降噪、減振的作用。[0029]本實用新型中的隔振彈簧為變螺距螺旋金屬橡膠復(fù)合彈簧，其由變螺距螺旋金 屬彈簧和橡膠彈簧兩部分復(fù)合而成。變螺距螺旋金屬彈簧由一根鋼絲卷繞構(gòu)成，所述的 鋼絲卷繞成螺旋結(jié)構(gòu)，是在專用模具中將橡膠硫化包覆金屬彈簧表面，形成變螺距螺旋 金屬橡膠復(fù)合彈簧。[0030]隔振彈簧中的金屬彈簧的特性線為非線性線，起到支承骨架作用；螺距的大小 可為各個圈之間取不同的螺距，也可為幾圈為一組取成幾種不同的螺距；螺距可由小到 大單向排列，也可按兩端小中間大雙向排列；橡膠包覆層將增加彈簧的非線性特性和阻尼性，利用非線性特性能起到提高承載能力、降低能耗的作用，增加的阻尼性有利于防 止系統(tǒng)共振和顫振的發(fā)生，起到隔振降噪作用，能最大限度地減少對設(shè)備基礎(chǔ)的影響。[0031]本實用新型中的變螺距螺旋金屬橡膠復(fù)合彈簧與橡膠彈簧相比有較大的剛性， 與金屬彈簧相比有較大的阻尼性，故其效果是積極、明顯和獨特的，故特別適用于大中 型振動磨及特大型振動磨等載荷較大且載荷變化范圍較寬的場合使用。[0032]雙質(zhì)體結(jié)構(gòu)本實用新型中的雙質(zhì)體可以使上、下質(zhì)體具有主振、隔振兩種模 態(tài)，使得主振系統(tǒng)振幅、振強、振頻提高，實現(xiàn)粉碎細(xì)化、效率提高，隔振系統(tǒng)隔振效 果明顯，故障機率降低，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性提高。從發(fā)明人的實驗研究可以看出，在上質(zhì) 體與基礎(chǔ)之間，由下質(zhì)體將其隔開，能起到很好的隔振作用，這較通常使用的單質(zhì)體振 動系統(tǒng)具有無法相比的隔振效果。[0033]雙質(zhì)體振動磨系統(tǒng)中隔振模態(tài)的頻率，通常遠(yuǎn)比主振模態(tài)的頻率為小，這時機 器傳給基礎(chǔ)的動載荷降低，機器工作時傳給基礎(chǔ)或樓板的振動也將隨著減少。[0034]本實用新型中上質(zhì)體是本身攜帶激振源的物體，由于振動磨系統(tǒng)多相物質(zhì)碰撞 的復(fù)雜性，系統(tǒng)構(gòu)建具有明顯隔振效果的雙質(zhì)體振動結(jié)構(gòu)，可減少系統(tǒng)引發(fā)故障的機 率，提高系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。[0035]二級動擺振動電機與普通振動電機的主要區(qū)別是有無動擺組件。動擺組件 在振動電機軸左右兩端呈對稱分布，包括定擺、一級動擺、二級動擺及其軸和軸承。定 擺形狀常為扇形，動擺形狀可為扇形亦可依據(jù)需要制作成其他形狀；定擺固定在振動電 機軸上，一級動擺活套在振動電機軸上或裝在定擺軸上，二級動擺則活套在一級動擺軸 上。定擺、一級動擺、二級動擺的質(zhì)量比一般為5 3.5 1.5，也可為其他比值的質(zhì)量 比，應(yīng)視系統(tǒng)需要、結(jié)構(gòu)允許、保障系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)和效率等因素綜合考慮。振動電機兩側(cè) 分別裝有動擺罩，動擺罩分別將左右動擺組件全部罩住，以保證運轉(zhuǎn)時的安全。[0036]本實用新型中的振動電機，在運行過程中兩動擺不僅相對于定擺的位置是自由 的，且兩動擺之間的相對位置也是自由的，即其一端的定擺、一級動擺、二級動擺共具 有3個自由度，由此可知本實用新型至少為3自由度機構(gòu)。[0037]由于動擺的作用，使振動電機各擺塊瞬時合成的總慣性力可在運行過程中發(fā)生 較大變化，特別是在啟動、停機過程中，基于本實用新型的結(jié)構(gòu)所致可使其總慣性力很 小或接近于零，從而使振動電機可以很小或接近于零的激振力情況下通過共振區(qū)，進而 避免系統(tǒng)的共振。[0038]運行過程中影響兩動擺的運動特性的因素很多，使振動電機具有確定輸入而不 確定輸出的混沌運動，混沌運動的特點就是具有寬的功率譜曲線和運動軌跡的某些不規(guī) 則性能，本實用新型恰是利用這些特點將混沌運動應(yīng)用于一些具有特殊作業(yè)要求的振動 磨系統(tǒng)。[0039]由于左右二級動擺組件的結(jié)構(gòu)為對稱分布，故僅對左動擺組件陳述之即可；還 是由于對稱性，運動時左右動擺組件易實現(xiàn)同步，偶有短時不同步的情況，則產(chǎn)生的軸 向力偶矩完全在系統(tǒng)承受范圍內(nèi)，故不另加說明。[0040]振動電機的二級動擺組件的結(jié)構(gòu)原理說明如下[0041]二級動擺組件安裝于振動電機軸軸端，定擺通過平鍵固結(jié)于振動電機軸；一級 動擺與定擺之間裝有軸套，它通過軸承與振動電機軸相鉸接，其下部裝有二級擺軸；二級動擺通過軸承與二級擺軸相鉸接。[0042]本實用新型啟動運轉(zhuǎn)時，由于振動電機中一、二級動擺的自由度不受限制，以 及定擺與定位裝置的作用，可使得啟動力矩降低，提高啟動的快速性；正常運轉(zhuǎn)時，其 相對位置和運動情況復(fù)雜；停機時定擺轉(zhuǎn)速減慢，一級動擺由于慣性會沿順時針方向 移至由定位裝置所限定的位置，此時一級動擺與定擺的偏心基本抵消，此時二級動擺無 論在任何角度，都使振動電機以很小的激振力通過其系統(tǒng)的共振區(qū)，從而防止共振的產(chǎn) 生；在定擺上設(shè)有許多定位孔，定位銷可以插在不同的定位孔內(nèi)，以調(diào)節(jié)動擺與定擺啟 停時的夾角，達到調(diào)節(jié)啟停激振力的目的；當(dāng)本實用新型振動電機按逆時針方向運轉(zhuǎn) 時，可采用定擺右側(cè)的定位銷孔，裝上定位銷即可達到上述相同的效果。[0043]在振動電機軸端裝有動擺罩，將動擺組件罩在動擺罩內(nèi)，動擺罩的徑向尺寸應(yīng) 依據(jù)所有擺塊的運動范圍尺寸而定。[0044]本實用新型的有益效果表現(xiàn)在[0045](1)具有的變剛度特性是利用彈簧的非線性特性構(gòu)成系統(tǒng)剛度具有隨載荷增加而 增加、隨載荷減少而減少的特點，能使系統(tǒng)驅(qū)動能耗明顯降低，實現(xiàn)系統(tǒng)效率增加、有 效節(jié)能、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的目的。[0046](2)雙質(zhì)體能使上、下質(zhì)體具有主振、隔振兩種模態(tài)，使得主振系統(tǒng)振幅、振 強、振頻提高，實現(xiàn)粉碎細(xì)化、效率提高，隔振系統(tǒng)隔振效果明顯，故障機率降低，系 統(tǒng)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性提高。[0047]C3)變剛度特性與雙質(zhì)體一起綜合形成的上述技術(shù)優(yōu)勢，能收到噪聲小、彈 簧-軸承壽命長、維修頻次明顯降低等效果，且為當(dāng)今特大型振動磨的進一步大型化提 供了條件。[0048](4) 二級動擺振動電機的有益效果[0049]a.由于系統(tǒng)載荷的變化、電源電壓波動、系統(tǒng)速度波動、加速度波動等因素的 影響，其一級、二級動擺會在復(fù)雜多變的情況下和定擺發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，使各擺塊質(zhì)心位 置和運動發(fā)生變化而產(chǎn)生混沌運動，使得系統(tǒng)的振頻、振幅、激振力、振動強度等性能 參數(shù)將發(fā)生較大變化，進而實現(xiàn)寬的功率譜或運動的某些不規(guī)則性能，如實現(xiàn)瞬態(tài)或在 某個短時段上的大振幅、大激振力、大振動強度等特殊慣性性能，由此產(chǎn)生的的瞬態(tài)大 振幅、高振動強度對實現(xiàn)超細(xì)粉體解團聚具有關(guān)鍵作用，且大大增強振動磨的顆粒細(xì)化 和粉碎效果。[0050]b.由于二級動擺振動電機及其偏置作用，筒體內(nèi)磨介將產(chǎn)生不同時刻、不同位 置、不同尺寸的圓形、橢圓、直線振動，此對于通過改變旋轉(zhuǎn)速度以改善粉碎、傳送過 程具有重要作用，對于磨碎效果具有決定意義。[0051]c.在變剛度雙質(zhì)體系統(tǒng)中，二級動擺振動電機產(chǎn)生的振動會明顯具有多頻多幅 的特點，結(jié)合上述出現(xiàn)的瞬態(tài)大振幅、高振動強度會進一步增強振動磨的粉碎效果。[0052]d.使系統(tǒng)在啟動階段以較小的激振力啟動，大大降低振動電機的啟動力矩，提 高振動機械啟動的快速性和可靠性；停機階段以很小的激振力通過其系統(tǒng)的共振區(qū)，從 而防止共振的產(chǎn)生，達到能耗低、壽命長的目的，對于啟動頻繁度場合尤為適用。


[0053]本實用新型所提出的具體結(jié)構(gòu)及實施例見附圖。[0054]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意主視圖。[0055]圖2是圖1中拆去左動擺罩的B-B剖視側(cè)視圖。[0056]圖3是圖1中振動電機的動擺結(jié)構(gòu)局部放大示意主視圖。[0057]圖4是圖2中振動電機的動擺結(jié)構(gòu)局部放大示意側(cè)視圖。[0058]圖5是示意表達振動電機偏置時磨介的振動軌跡分布。[0059]圖6是示意表達本實用新型振動磨具有一臺振動電機的實施形式。[0060]圖7是示意表達本實用新型振動磨的配重采用振動電機的實施形式。[0061]圖8是示意表達本實用新型振動磨具有二臺振動電機的實施形式。[0062]圖9是示意表達本實用新型振動磨具有四臺振動電機的實施形式。[0063]圖10是示意表達本實用新型振動磨的振動電機設(shè)置在筒體內(nèi)部的實施形式。[0064]圖11是示意表達本實用新型振動磨的振動電機設(shè)置在筒體下部的實施形式。
具體實施方式
[0065]參照附圖1-2，變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨包括振動電機1、筒體2、動 擺罩3、進料口 4、端蓋5、主振彈簧導(dǎo)柱6、主振彈簧7、下質(zhì)體8、底座9、隔振彈簧 10、隔振彈簧導(dǎo)柱11、出料口 12、動擺組件13、右聯(lián)接架14、磨介15、左聯(lián)接架16和 配重體17。其中上質(zhì)體包括振動電機1、筒體2、右聯(lián)接架14、磨介15、左聯(lián)接架16和 配重體17。所述振動電機1至少具有一臺。[0066]圖1-2所表示的結(jié)構(gòu)中，主振彈簧7可為非線性變剛度螺旋金屬橡膠涂層復(fù)合彈 簧，隔振彈簧10可為變剛度螺旋金屬橡膠復(fù)合彈簧，上、下質(zhì)體之間通過主振彈簧7相 聯(lián)接，主振彈簧7內(nèi)徑與上、下質(zhì)體上的彈簧導(dǎo)柱外徑相配合，起到在大振幅下仍能使 主振彈簧穩(wěn)定工作的目的，下質(zhì)體通過隔振彈簧支承在底座上，形成具有上、下質(zhì)體的 雙質(zhì)體結(jié)構(gòu)。筒體2通過主振彈簧7能動地支承在下質(zhì)體8上。在筒體2的右側(cè)用右聯(lián) 接架14剛性地固結(jié)有振動電機1，驅(qū)動側(cè)的主振彈簧7的軸線位于筒體2和振動電機1的 重力軸線之間。主振彈簧7的內(nèi)徑與其主振彈簧導(dǎo)柱6的外徑相配合，起到支撐導(dǎo)向作 用，達到使主振彈簧穩(wěn)定工作的目的；下質(zhì)體8通過隔振彈簧10支承在底座9上，隔振 彈簧10的內(nèi)徑與其主振彈簧導(dǎo)柱6的外徑相配合，同樣起到支撐導(dǎo)向作用。同理，在筒 體2的左側(cè)用左聯(lián)接架16剛性固結(jié)有與右側(cè)質(zhì)量相平衡的配重體17，左側(cè)的主振彈簧7 的軸線位于筒體2和配重體17的重力軸線之間。筒體2內(nèi)部裝有不同粒徑的被磨物料和 介質(zhì)球，圖2中表示的是振動電機1在順時針方向旋轉(zhuǎn)情況下，筒體2內(nèi)磨介15的運動 過程，圖1中表示了所述筒體2上設(shè)置有端蓋5、進料口 4、出料口 12。[0067]所述下質(zhì)體8可采用框架結(jié)構(gòu)。[0068]所述配重體17采用內(nèi)置重塊箱式結(jié)構(gòu)，用左聯(lián)接架16剛性固結(jié)于筒體左側(cè)，實 現(xiàn)與右側(cè)質(zhì)量相平衡，或振動電機35。[0069]工作時，振動電機1帶動整個上質(zhì)體運動，由于主振彈簧7與隔振彈簧10的作 用，上、下質(zhì)體分別以不同的振幅和加速度振動。顯然，上質(zhì)體的振幅和加速度較大， 可提高磨筒內(nèi)介質(zhì)對物料的碰撞沖擊粉碎能力；下質(zhì)體的振幅和加速度較小，再通過隔振彈簧可大大減小傳給基礎(chǔ)的動載荷。[0070]本實用新型中的所述主振彈簧7為變螺距螺旋橡膠涂層金屬彈簧，由金屬螺旋 壓縮彈簧與橡膠涂層涂覆而成，金屬螺旋彈簧的螺距為變螺距，可有小到大單向排列， 也可按兩端小中間大雙向排列，其特性線為漸增型非線性線；橡膠采用百分之八十以上 的天然膠的合成膠制作而成。[0071]所述主振彈簧7中由于構(gòu)成彈簧的螺旋結(jié)構(gòu)的螺距變化，再加上橡膠涂層，可 使之具有明顯的非線性和所需的變剛度特點，即利用非線性振動可構(gòu)成系統(tǒng)剛度具有隨 載荷增加而增加、隨載荷減少而減少的特點，能使系統(tǒng)驅(qū)動能耗明顯降低，實現(xiàn)系統(tǒng)效 率增加、有效節(jié)能、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的目的。[0072]本實用新型中的所述隔振彈簧10為變螺距螺旋金屬橡膠復(fù)合彈簧，其由變螺距 螺旋金屬彈簧和橡膠彈簧兩部分復(fù)合而成。變螺距螺旋金屬彈簧由一根鋼絲卷繞構(gòu)成， 所述的鋼絲卷繞成螺旋結(jié)構(gòu)，是在專用模具中將橡膠硫化包覆金屬彈簧表面，形成變螺 距螺旋金屬橡膠復(fù)合彈簧。[0073]所述隔振彈簧10中的金屬彈簧的特性線為非線性線，起到支承骨架作用；螺距的 大小可為各個圈之間取不同的螺距，也可為幾圈為一組取成幾種不同的螺距；螺距可有小 到大單向排列，也可按兩端小中間大雙向排列；橡膠包覆層將增加彈簧的非線性特性和阻 尼性，利用非線性特性能起到提高承載能力、降低能耗的作用，增加的阻尼性有利于防止 系統(tǒng)共振和顫振的發(fā)生，起到隔振降噪作用，能最大限度地減少對設(shè)備基礎(chǔ)的影響。[0074]本實用新型中的雙質(zhì)體可以使上、下質(zhì)體具有主振、隔振兩種模態(tài)，使得主振 系統(tǒng)振幅、振強、振頻提高，實現(xiàn)粉碎細(xì)化、效率提高，隔振系統(tǒng)隔振效果明顯，故障 機率降低，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性提高。[0075]圖1-2中的振動電機包括定子、轉(zhuǎn)子軸(振動電機軸)和動擺組件13，動擺組件 13在轉(zhuǎn)子軸(振動電機軸)23左、右兩端呈對稱分布。[0076]圖3-4中的動擺組件13包括定擺18、平鍵19、軸套20、一級動擺21、軸承一 22、振動電機軸23、二級動擺軸對、軸承二 25、二級動擺沈、定位銷一 27、定位銷二 28,定位銷三四、定位銷四30、定位銷孔一 31、定位銷孔二 32、定位銷孔三33、定位銷 孔四34。[0077]定擺18形狀常為扇形，一級動擺21、二級動擺沈形狀可為扇形亦可依據(jù)需要制 作成其他形狀；定擺18固定在振動電機軸上，一級動擺21活套在振動電機軸23上或裝 在定擺軸上，二級動擺沈則活套在二級動擺軸M上。定擺、一級動擺、二級動擺的質(zhì) 量比一般為5 3.5 1.5，也可為其他比值的質(zhì)量比，應(yīng)視系統(tǒng)需要、結(jié)構(gòu)允許、保障系 統(tǒng)的運轉(zhuǎn)和效率等因素綜合考慮。所述振動電機1的兩端裝有左、右動擺罩3，它分別將 左右動擺組件全部罩住，以保證運轉(zhuǎn)時的安全。[0078]振動電機的二級動擺組件的結(jié)構(gòu)原理說明如下[0079]由圖3知，動擺組件13安裝于轉(zhuǎn)子軸(振動電機軸)23軸端，定擺18通過平鍵 19固結(jié)于轉(zhuǎn)子軸(振動電機軸)23; —級動擺21與定擺18之間裝有軸套20，它通過軸 承一 22與轉(zhuǎn)子軸(振動電機軸)23相鉸接，其下部裝有二級擺軸M ； 二級動擺沈通過 軸承二 25與二級擺軸M相鉸接。[0080]由圖4知，本實用新型啟動運轉(zhuǎn)時，由于振動電機1中一、二級動擺21、沈的9自由度不受限制，以及定擺18與定位裝置的作用，可使得啟動力矩降低，提高啟動的快 速性；正常運轉(zhuǎn)時，其相對位置和運動情況復(fù)雜；停機時定擺18轉(zhuǎn)速減慢，一級動擺21 由于慣性會沿順時針方向移至由定位裝置所限定的位置，此時一級動擺21與定擺18的偏 心基本抵消，此時二級動擺沈無論在任何角度，都使振動電機以很小的激振力通過其系 統(tǒng)的共振區(qū)，從而防止共振的產(chǎn)生；在定擺18上設(shè)有許多定位孔，定位銷可以插在不同 的定位孔內(nèi)，以調(diào)節(jié)動擺21與定擺18啟停時的夾角，達到調(diào)節(jié)啟停激振力的目的；當(dāng)本 實用新型振動電機按逆時針方向運轉(zhuǎn)時，可采用定擺18右側(cè)的定位銷孔，裝上定位銷即 可達到上述相同的效果。[0081]在振動電機1兩側(cè)分別裝有動擺罩3，將動擺組件13罩在動擺罩3內(nèi)，動擺罩3 的徑向尺寸應(yīng)依據(jù)所有擺塊的運動范圍尺寸而定。[0082]本實用新型中的振動電機，在運行過程中兩動擺不僅相對于定擺的位置是自由 的，且兩動擺之間的相對位置也是自由的，即本實用新型一端的定擺、一級動擺、二級 動擺共具有3個自由度，由此可知本實用新型至少為3自由度機構(gòu)。[0083]運行過程中影響兩動擺的運動特性的因素很多，使振動電機具有確定輸入而不 確定輸出的混沌運動，混沌運動的特點就是其有寬的功率譜曲線和運動軌跡的某些不規(guī) 則性能，本實用新型恰是利用這些特點將混沌運動應(yīng)用于一些具有特殊作業(yè)要求的振動 磨系統(tǒng)。[0084]由于左右二級動擺組件的結(jié)構(gòu)為對稱分布，故僅對左動擺組件陳述之即可；還 是由于對稱性，運動時左右動擺組件易實現(xiàn)同步，偶有短時不同步的情況，則產(chǎn)生的軸 向力偶矩完全在系統(tǒng)承受范圍內(nèi)，故不另加說明。[0085]圖5所示，振動電機1為偏置時，其帶動整個上質(zhì)體運動，由于單側(cè)激振，筒體 2內(nèi)磨介15振動軌跡在振動電機1所在側(cè)呈圓形，經(jīng)過在中心的橢圓形振動，轉(zhuǎn)變?yōu)樵谕?體2與振動電機1相對一側(cè)的直線形振動；由于系統(tǒng)變剛度特性的作用，系統(tǒng)載荷的變化 使得磨介振動軌跡的圓形、橢圓形、直線形的尺寸會有一定幅度的變化，這將有利于提 高系統(tǒng)的粉碎效果。[0086]本實用新型變剛度特性的作單側(cè)激振，附加出現(xiàn)的不同時刻、不同位置、不同 尺寸的橢圓與直線振動對于通過提高旋轉(zhuǎn)速度以改善傳送過程具有重要作用，而這一點 對于磨碎效果具有決定意義。[0087]本實用新型具有的變剛度特性與雙質(zhì)體結(jié)構(gòu)一起，綜合形成較現(xiàn)有技術(shù)隔振性 能好、結(jié)構(gòu)可靠性高、噪聲小、彈簧-軸承壽命長的技術(shù)特點，為當(dāng)今特大型振動磨的 進一步大型化提供了條件。[0088]本實用新型可將具有直徑相同的筒體結(jié)構(gòu)單元連接成長度不同的磨機，以滿足 不同的磨碎作業(yè)和停留時間，這就使模塊化設(shè)計成為可能。[0089]以下介紹本實用新型的6種實施例，主振彈簧、隔振彈簧、雙質(zhì)體與二級動擺 振動電機結(jié)構(gòu)相同，不再贅述。[0090]圖6示意表示一種實施形式，它有一個可振動地支承著的磨機容器，此容器在 形式上是直徑可為1.8米的筒體2，它的一側(cè)在重力軸線與重心之外與一個振動電機1剛 性連接。振動電機質(zhì)量的平衡通過一個設(shè)在筒體相對側(cè)軸線與之平衡的配重體17來完 成。10[0091]圖7是示意表達本實用新型振動磨的配重采用振動電機的實施形式。[0092]即用緊鄰?fù)搀w2的第二臺振動電機35替代配重體17。振動磨可根據(jù)選擇由振動 電機1或振動電機35驅(qū)動，此時，另一臺振動電機(35或1)總是起平衡質(zhì)量的作用。這 種結(jié)構(gòu)形式允許振動磨機的工作具有不同的振動電機參數(shù)，如轉(zhuǎn)速和振動圓的直徑等。[0093]圖8表示本實用新型的另一種實施例。在該例中，筒體2的直徑可為3.7米，并 配備有兩個上下重疊單側(cè)地在重力軸線和重心之外起振動電機作用的同步工作的振動電 機(la、lb)。振動電機質(zhì)量的平衡用配重體17來完成。[0094]圖9中表示對應(yīng)于圖8的結(jié)構(gòu)單元的連接情況。為了適應(yīng)不同的磨碎作業(yè)，例 如在一個振動磨機中組合至少兩個結(jié)構(gòu)單元A和B，采用兩組振動電機(la、lb),共四 臺振動電機。[0095]圖10表示本實用新型的另一種實施例。在該例中，振動電機1設(shè)置在筒體2內(nèi) 部中心位置，振動電機重力軸線與筒體重心軸線相重合，振動電機的旋轉(zhuǎn)方向與筒體內(nèi) 磨介的旋轉(zhuǎn)運動方向一致，筒體作一般圓形振動的不平衡運動。[0096]圖11表示本實用新型的另一種實施例。在該例中，振動電機1設(shè)置在筒體2下 部，振動電機重力軸線與筒體重心軸線相重合，振動電機的旋轉(zhuǎn)方向與筒體內(nèi)磨介的旋 轉(zhuǎn)運動方向一致，筒體作近似圓形振動的不平衡運動。
權(quán)利要求1.一種變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于包括上質(zhì)體、主振彈簧、下 質(zhì)體、隔振彈簧和底座，其中上質(zhì)體包括振動電機、筒體、右聯(lián)接架、左聯(lián)接架和配重 體，筒體包括進料口、端蓋、出料口和磨介；上質(zhì)體與下質(zhì)體之間通過主振彈簧相聯(lián)接，主振彈簧內(nèi)徑與上、下質(zhì)體上的主振彈 簧導(dǎo)柱外徑相配合，起到在大振幅下仍能使主振彈簧穩(wěn)定工作的目的；筒體通過主振彈簧能動地支承在下質(zhì)體上，在筒體的右側(cè)用右聯(lián)接架剛性地固結(jié)有 振動電機，驅(qū)動側(cè)的主振彈簧的軸線位于筒體和振動電機的重力軸線之間，主振彈簧的 內(nèi)徑與其主振彈簧導(dǎo)柱的外徑相配合，起到支撐導(dǎo)向作用；下質(zhì)體通過隔振彈簧支承 在底座上，隔振彈簧的內(nèi)徑與隔振彈簧導(dǎo)柱的外徑相配合，同樣起到支撐導(dǎo)向作用，在 筒體的左側(cè)用左聯(lián)接架剛性固結(jié)有與右側(cè)質(zhì)量相平衡的配重體，左側(cè)的主振彈簧的軸線 位于筒體和配重體的重力軸線之間，筒體內(nèi)部裝有不同粒徑的被磨物料和介質(zhì)球，即磨 介；所述振動電機包括定子、轉(zhuǎn)子軸和動擺組件，動擺組件在轉(zhuǎn)子軸左、右兩端呈對稱 分布，所述動擺組件包括定擺、平鍵、軸套、一級動擺、軸承一、振動電機軸、二級動 擺軸、軸承二和二級動擺；定擺固定在振動電機軸上，一級動擺活套在振動電機軸上或 裝在定擺軸上，二級動擺則活套在二級動擺軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述振動電 機兩側(cè)分別裝有動擺罩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述筒體上 設(shè)置有端蓋、進料口和出料口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述定擺、 一級動擺、二級動擺的質(zhì)量比一般為5 3.5 1.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述主振彈 簧為變螺距螺旋橡膠涂層金屬彈簧，由金屬螺旋壓縮彈簧與橡膠涂層涂覆而成，金屬螺 旋彈簧的螺距為變螺距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述隔振彈 簧為變螺距螺旋金屬橡膠復(fù)合彈簧，其由變螺距螺旋金屬彈簧和橡膠彈簧兩部分復(fù)合而 成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述下質(zhì)體 采用框架結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述振動電 機至少具有一臺。
專利摘要本實用新型變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨涉及一種振動磨，特別是一種具有變剛度、雙質(zhì)體、二級動擺的混沌振動磨。包括上質(zhì)體、下質(zhì)體、主振彈簧、隔振彈簧、底座等，其中上質(zhì)體主要包括振動電機、筒體、右聯(lián)接架、左聯(lián)接架和配重體，筒體主要包括進料口、端蓋、出料口和磨介。上質(zhì)體與下質(zhì)體之間通過主振彈簧相聯(lián)接，主振彈簧內(nèi)徑與上、下質(zhì)體上的彈簧導(dǎo)柱外徑相配合；下質(zhì)體通過隔振彈簧支承在底座上；所述振動電機包括動擺組件，動擺組件在振動電機軸左右兩端呈對稱分布，所述動擺組件包括定擺、平鍵、軸套、一級動擺、軸承一、振動電機軸、二級動擺軸、軸承二和二級動擺。
文檔編號B02C17/14GK201807413SQ201020556898
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者劉極峰, 史金飛, 楊小蘭 申請人:南京工程學(xué)院