專利名稱：變剛度雙質(zhì)體激振器式特大型振動磨的制作方法
技術領域：
變剛度雙質(zhì)體激振器式特大型振動磨技術領域[0001]本實用新型變剛度雙質(zhì)體激振器式特大型振動磨涉及一種振動磨，特別是一種 具有變剛度、雙質(zhì)體、激振器激振形式的一般振動磨或特大型振動磨，屬于振動利用工 程技術領域。
背景技術：
[0002]振動磨是利用振動原理來完成物料粉碎作業(yè)的振動機械設備，普通振動磨由支 承在彈簧上的一個或多個筒形或其他形狀的容器構成，此容器或通過一個在重心旋轉或 通過多個調(diào)諧在重心上的激振器，作近似于圓形振動的不平衡運動，裝在磨機容器中的 磨介(被磨物料與介質(zhì))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與容器 壁之間的碰撞和摩擦帶來的結果。磨介塑著激振器的工作方向運動，使得物料的粉碎、 流動和輸送工作正常進行。[0003]目前，國內(nèi)外振動磨特別是特大型振動磨(筒體直徑> 1.5m，容積>10kL， 裝機功率> 200kW)多采用單筒單質(zhì)體常剛度偏心振動磨(張世禮，特大型振動磨及其 應用，冶金工業(yè)出版社，2007)，其原理不再贅述，它可以產(chǎn)生由圓形、橢圓形和直線 形振動組合而成的不均勻振動，較普通振動磨附加出現(xiàn)的橢圓與直線振動，可提高磨介 速度、沖擊力和摩擦力，增加粉碎效果，但由于磨機筒體內(nèi)部物料、介質(zhì)與筒壁等多相 物體復雜的沖擊、碰撞、摩擦、流動等運動，加之系統(tǒng)速度波動、加速度波動、電源電 壓波動等因素的影響，會使系統(tǒng)的振頻、振幅、激振力、振動強度等性能參數(shù)將發(fā)生變 化，構成的系統(tǒng)變載荷特性。現(xiàn)在有技術的單質(zhì)體常剛度振動磨會出現(xiàn)以下問題，特別 是大型化之后問題更加突出[0004](1)能耗高由于磨機筒體內(nèi)部存在低能區(qū)，且為常剛度系統(tǒng)，使得變載荷特 性下的磨機系統(tǒng)能耗仍然較高、效率較低。[0005](2)結構易損局部機體結構強度薄弱，易扭曲、易損壞；造成修復頻次高， 或修復無效。[0006]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。[0007](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力很大，阻尼大時振幅又小而效率明顯降低。[0008](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備基礎且影響到周邊設備 與建筑，嚴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)境受到嚴重影響或使其無法忍受。[0009](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 特大型化受到嚴重制約。發(fā)明內(nèi)容[0010]本實用新型正是要解決現(xiàn)有技術中的上述問題，在進行大量的理論分析和模擬 的基礎上，本實用新型一種具有變剛度、雙質(zhì)體、激振器激振形式的一般振動磨及特大 型振動磨。[0011]本實用新型的技術方案如下[0012]針對前述振動磨的線性螺旋彈簧與單質(zhì)體結構，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合隔振彈簧與上下雙振動質(zhì)體式 (簡稱雙質(zhì)體)結構，本實用新型至少有一個筒體，激振器部件作為激振裝置剛性地固定 在筒體上，偏置地在單側對筒體進行激振，即在筒體的重力軸線與重心之外對其激振， 為平衡激振器質(zhì)量設置一平衡體，激振側的彈簧軸線位于筒體和激振器部件的重力軸線 之間，驅動激振器部件，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)的粉碎效率。[0013]本實用新型中電動機是動力源，激振器是激振源。它們通過聯(lián)軸器連接起來， 聯(lián)軸器可為萬向節(jié)、撓性或輪胎聯(lián)軸器，激振器無論設在左或右側，其轉向與筒體內(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)磨機裝料的旋轉運 動。[0014]本實用新型作單側激振的優(yōu)點在于，附加出現(xiàn)的不同時刻不同尺寸的橢圓與直 線振動對于通過提高旋轉速度以改善傳送過程具有重要作用，而這一點對于磨碎的效果 具有決定意義。[0015]本實用新型變剛度雙質(zhì)體激振器式特大型振動磨包括上質(zhì)體、下質(zhì)體、電動 機、電機座、聯(lián)軸器、聯(lián)軸器罩、主振彈簧、隔振彈簧和底座，其中上質(zhì)體包括筒體、 進料口、端蓋、出料口、激振器、右聯(lián)接架、磨介、左聯(lián)接架和配重體。上、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)體上的主振彈簧導柱外徑相配合。[0016]所述筒體通過主振彈簧可能動地支承在下質(zhì)體上，在筒體的右側用右聯(lián)接架剛 性固結有激振器，激振側主振彈簧的軸線位于筒體和激振器的重力軸線之間。主振彈簧 內(nèi)徑與筒體、下質(zhì)體上的彈簧導柱外徑相配合，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，隔振彈簧的內(nèi)徑與隔振彈簧導柱的外徑 相配合，同樣起到支撐導向作用。同理，在筒體的左側通過左聯(lián)接架剛性固結有與右側 質(zhì)量相平衡的配重體，左側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) 部裝有被磨物料和不同粒徑的介質(zhì)球組成的磨介。所述筒體上設置有端蓋、進料口、出 料口。[0017]工作時，電動機通過聯(lián)軸器帶動激振器產(chǎn)生激振力，進而驅動筒體及其整個上 質(zhì)體產(chǎn)生振動運動，由于主振彈簧與減振彈簧的作用，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的動載 荷。[0018]所述激振器包括激振器軸、軸承座和左、右偏塊組。激振器軸通過軸承安裝在軸承座上，在激振器軸兩端分別安裝有左、右偏塊組，電動機通過聯(lián)軸器與激振器軸相 連。所述聯(lián)軸器外部裝有聯(lián)軸器罩。[0019]本實用新型具有的變剛度特性可明顯減小筒體弱能量區(qū)的比例，進而降低能 耗，提高振動磨的能量利用率，變剛度特性與雙質(zhì)體一起，與現(xiàn)有技術相比，可形成隔 振性能和結構可靠性顯著提高、噪聲明顯減小、彈簧-軸承壽命大大延長的綜合效果和 技術特點，為當今特大型振動磨的進一步大型化提供了條件。[0020]以下對本實用新型中的雙質(zhì)體、主振彈簧、隔振彈簧三要素的技術特征、實施 手段詳細敘述之[0021](1)雙質(zhì)體結構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)，實現(xiàn)不同的振幅和振動加速度。從發(fā)明人的實驗研究可以看出，在上質(zhì)體與基 礎之間，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。[0022]雙質(zhì)體振動磨系統(tǒng)中隔振模態(tài)的頻率，通常遠比主振模態(tài)的頻率為小，這時機 器傳給基礎的動載荷降低，機器工作時傳給基礎的振動也將顯著減少。[0023]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 的復雜性，系統(tǒng)構建具有明顯隔振效果的雙質(zhì)體振動結構，可減少系統(tǒng)引發(fā)故障的機 率，提高系統(tǒng)運轉的穩(wěn)定性。[0024]( 主振彈簧本實用新型中的主振彈簧為變節(jié)距螺旋金屬橡膠涂層彈簧，由 金屬螺旋壓縮彈簧與橡膠涂層涂覆而成，金屬螺旋彈簧的節(jié)距為變節(jié)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。[0025]主振彈簧中由于構成彈簧的螺旋結構的節(jié)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， 粒度細化度明顯增加。[0026]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。[0027](3)隔振彈簧本實用新型中的隔振彈簧為變節(jié)距螺旋金屬橡膠復合彈簧，其 由變節(jié)距螺旋金屬彈簧和橡膠彈簧兩部分復合而成。變節(jié)距螺旋金屬彈簧由一根鋼絲卷 繞構成，所述的鋼絲卷繞成螺旋結構，是在專用模具中將橡膠硫化包覆金屬彈簧表面， 形成變節(jié)距螺旋金屬橡膠復合彈簧。[0028]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；節(jié)距的大小 可為各個圈之間取不同的節(jié)距，也可為幾圈為一組取成幾種不同的節(jié)距；節(jié)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備基礎的影響。[0029]本實用新型中的變節(jié)距螺旋金屬橡膠涂層彈簧和變節(jié)距螺旋金屬橡膠復合彈簧 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，其分別作為主振彈簧 和隔振彈簧，其效果是積極、明顯和獨特的，故特別適用于礦山機械、重型車輛的懸架 結構、特大型振動機如特大型振動磨、振動篩、給料機等載荷較大且載荷變化范圍較寬 的場合使用。
[0030]以下將結合附圖對本實用新型作進一步說明[0031]本實用新型所提出的具體結構及實施例見附圖。[0032]圖1是本實用新型振動磨主視圖。[0033]圖2是圖1中本實用新型振動磨的B-B剖視圖。[0034]圖3是示意表達本實用新型振動磨的工作原理。[0035]圖4是示意表達本實用新型振動磨具有一臺激振器的實施形式。[0036]圖5是示意表達本實用新型振動磨的配重也采用激振器的實施形式。
具體實施方式
[0037]參照附圖1-2，變剛度雙質(zhì)體激振器式特大型振動磨包括筒體1、進料口 2、端 蓋3、聯(lián)軸器4、聯(lián)軸器罩5、電動機6、隔振彈簧7、底座8、電機座9、下質(zhì)體10、隔 振彈簧導柱11、主振彈簧12、主振彈簧導柱13、出料口 14、激振器15、右聯(lián)接架16、 磨介17、左聯(lián)接架18和配重體19。其中上質(zhì)體包括筒體1、進料口 2、端壁3、出料口 14、激振器15、右聯(lián)接架16、磨介17、左聯(lián)接架18、配重體19。[0038]附圖1-2所表示的結構中，上、下質(zhì)體10之間通過主振彈簧12相聯(lián)接，主振彈 簧12內(nèi)徑與上、下質(zhì)體上的主振彈簧導柱13外徑相配合；[0039]筒體1通過主振彈簧12可能動地支承在下質(zhì)體10上。在筒體1的右側用右聯(lián) 接架16剛性固結有激振器15，驅動側的主振彈簧12的軸線位于筒體1和激振器15的重 力軸線之間。主振彈簧12的內(nèi)徑與其主振彈簧導柱13的外徑相配合，起到支撐導向作 用，達到使主振彈簧穩(wěn)定工作的目的；下質(zhì)體10通過隔振彈簧7支承在底座8上，隔振 彈簧7的內(nèi)徑與隔振彈簧導柱11的外徑相配合，同樣起到支撐導向作用。同理，在筒體 1的左側通過左聯(lián)接架18剛性固結有與右側質(zhì)量相平衡的配重體19，左側的主振彈簧12 的軸線位于筒體1和配重體19的重力軸線之間。筒體內(nèi)部裝有不同粒徑的介質(zhì)球和被 磨物料，圖中表示的是激振器在順時針方向旋轉情況下，筒體內(nèi)磨介的運動過程，圖中 表示了所述筒體上設置有端蓋3、進料口 2、出料口 14。所述下質(zhì)體10可以采用框架結 構。[0040]所述激振器15包括激振器軸15-4、軸承座15-1和左偏塊組15_3、右偏塊組 15-2。激振器軸15-4、通過軸承安裝在軸承座15-1上，在激振器軸15_4兩側分別安裝 有左偏塊組15-3、右偏塊組15-2，電動機6通過聯(lián)軸器4與激振器軸15-4相連。所述 聯(lián)軸器4外部裝有聯(lián)軸器罩5。所述激振器15至少設置有一臺。[0041]所述主振彈簧12為變節(jié)距螺旋金屬橡膠涂層彈簧，由金屬螺旋壓縮彈簧與橡膠6涂層涂覆而成，金屬螺旋彈簧的節(jié)距為變節(jié)距。[0042]所述隔振彈簧7為變節(jié)距螺旋金屬橡膠復合彈簧，其由變節(jié)距螺旋金屬彈簧和 橡膠彈簧兩部分復合而成。[0043]工作時，激振器15帶動整個上質(zhì)體運動，結合圖3、4看，由于單側激振，筒體 1內(nèi)磨介17振動軌跡在激振器15所在側呈圓形，經(jīng)過在中心的橢圓形振動，轉變?yōu)樵谕?體1與激振器15相對一側的直線形振動；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)的粉碎效率。[0044]由于主振彈簧12與隔振彈簧7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，可提高筒體1內(nèi)介質(zhì)對物料的沖擊碰撞破碎 能力；下質(zhì)體10的振幅和加速度較小，再通過隔振彈簧7、底座8可大大減小傳給基礎 的動載荷。[0045]附圖3表示，當激振器15設在重力軸線與重心之外的左側并被驅動作逆時針方 向旋轉時，筒體1內(nèi)的磨介17作順時針方向的轉動，在激振器一側磨介作圓形旋轉振動 時，筒體中心及右側分別作橢圓、直線振動，與筒體軸線平行的激振器軸線的距離大于 筒體中點與筒體內(nèi)壁之間的最小距離。[0046]與振動磨現(xiàn)有技術相比具有的優(yōu)點如下[0047]本實用新型變剛度特性的作單側激振，附加出現(xiàn)的不同時刻不同尺寸的橢圓與 直線振動對于通過提高旋轉速度以改善傳送過程具有重要作用，而這一點對于磨碎的效 果具有決定意義；[0048]本實用新型具有的變剛度特性可減小筒體弱能量區(qū)的比例，進而降低能耗，提 高振動磨的能量利用率；[0049]本實用新型具有的主振、隔振彈簧的變剛度特性與雙質(zhì)體結構一起，綜合形成 較現(xiàn)有技術隔振性能好、結構可靠性高、噪聲小、彈簧-軸承壽命長的技術特點，為當 今一般振動磨或特大型振動磨的進一步大型化提供了條件。[0050]可將具有直徑相同的筒體結構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，這就使模塊化設計成為可能。[0051]以下介紹本發(fā)明的四種實施例，其中主振彈簧、隔振彈簧與雙質(zhì)體結構相同， 不再贅述[0052]附圖4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 在形式上為可達直徑1.8米的特大型振動磨筒體1，它的一側在重力軸線與重心之外與一 個二級動擺激振器15剛性連接。二級動擺激振器質(zhì)量的平衡通過一個設在筒體相對側軸 線與之平衡的配重體19來完成。所述配重體19采用內(nèi)置塊箱式結構，用左聯(lián)接架18剛 性固結于筒體左側，實現(xiàn)與右側質(zhì)量的平衡。[0053]附圖5是示意表達本實用新型振動磨的配重采用激振器的實施形式。即筒體1右 側的配重體19，以第二臺激振器及其驅動系統(tǒng)20替代之。振動磨可選擇或由激振器15 或激振器20驅動，此時，另一臺激振器(20或15)總是起平衡質(zhì)量的作用。這種結構形 式允許振動磨機的工作具有不同的激振器參數(shù)，如轉速和振動圓的直徑。
權利要求1.一種變剛度雙質(zhì)體激振器式特大型振動磨，其特征在于包括上質(zhì)體、下質(zhì)體、 電動機、電機座、聯(lián)軸器、聯(lián)軸器罩、主振彈簧、隔振彈簧和底座，其中上質(zhì)體包括筒 體、進料口、端蓋、出料口、激振器、右聯(lián)接架、磨介、左聯(lián)接架和配重體；上、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)體上的主振彈簧導柱外徑相配 合；所述筒體通過主振彈簧可能動地支承在下質(zhì)體上，在筒體的右側用右聯(lián)接架剛性固 結有激振器，激振側主振彈簧的軸線位于筒體和激振器的重力軸線之間，主振彈簧的內(nèi) 徑與其主振彈簧導柱的外徑相配合；下質(zhì)體通過隔振彈簧支承在底座上，隔振彈簧的內(nèi) 徑與隔振彈簧導柱的外徑相配合，在筒體的左側通過左聯(lián)接架剛性固結有與右側質(zhì)量相 平衡的配重體，左側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 有被磨物料和不同粒徑的介質(zhì)球組成的磨介。
2.根據(jù)權利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺激振器式特大型振動磨，其特征在于 所述激振器包括激振器軸、軸承座、左偏塊組和右偏塊組，激振器軸通過軸承安裝在軸 承座上，在激振器軸兩端分別安裝有左偏塊組、右偏塊組，電動機通過聯(lián)軸器與激振器 軸相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體激振器式特大型振動磨，其特征在于所述聯(lián)軸 器外部裝有聯(lián)軸器罩。
4.根據(jù)權利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體激振器式特大型振動磨，其特征在于所述筒體 上設置有端蓋、進料口和出料口。
5.根據(jù)權利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體激振器式特大型振動磨，其特征在于所述主振 彈簧為變節(jié)距螺旋金屬橡膠涂層彈簧，由金屬螺旋壓縮彈簧與橡膠涂層涂覆而成，金屬 螺旋彈簧的節(jié)距為變節(jié)距。
6.根據(jù)權利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體激振器式特大型振動磨，其特征在于所述隔振 彈簧為變節(jié)距螺旋金屬橡膠復合彈簧，其由變節(jié)距螺旋金屬彈簧和橡膠彈簧兩部分復合 而成。
7.根據(jù)權利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體激振器式特大型振動磨，其特征在于所述激振 器至少設置有一臺。
專利摘要本實用新型變剛度雙質(zhì)體激振器式特大型振動磨涉及一種振動磨，特別是一種具有變剛度、雙質(zhì)體、激振器式的一般振動磨或特大型振動磨，屬于振動利用工程技術領域。包括上質(zhì)體、下質(zhì)體、電動機、電機座、聯(lián)軸器、聯(lián)軸器罩、主振彈簧、隔振彈簧和底座，其中上質(zhì)體包括筒體、進料口、端蓋、出料口、激振器、右聯(lián)接架、磨介、左聯(lián)接架和配重體；上、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)體上的主振彈簧導柱外徑相配合；下質(zhì)體通過減振彈簧支承在底座上。所述筒體通過主振彈簧可能動地支承在下質(zhì)體上，在筒體的右側用右聯(lián)接架剛性固結有激振器。
文檔編號B02C17/24GK201807415SQ201020556909
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權日2010年10月8日
發(fā)明者劉東升, 劉極峰, 呂鵬杰, 楊保成, 楊小蘭, 鄒景超 申請人:南京工程學院