CN101773865A - 多级偏块单筒振动磨 - Google Patents

Abstract

本发明多级偏块单筒振动磨涉及一种能产生特殊惯性激振能力的振动电机驱动的振动磨，属于振动利用工程技术领域。包括磨筒、上质体、下质体、振动电机、主振弹簧、减振弹簧和底板；磨筒安装在上质体上；上质体与下质体之间通过主振弹簧及上质体和下质体上的弹簧导柱相联接；下质体通过减振弹簧支承在底座上；振动电机倒装在上质体的托板下；所述振动电机包括定子部分、转子部分和多级偏块组件，定子部分由定子铁心、定子绕组、轴承座和机壳组成；转子部分由转子轴、转子铁心、转子绕组所组成；在转子轴两端分别装有多级偏块组件；所述多级偏块组件安装在转子轴左右两端，包括主偏块、副偏块、多级偏块、多级偏块轴和多级轴承。

Description

多级偏块单筒振动磨

技术领域

本发明多级偏块单筒振动磨涉及一种能产生特殊惯性激振能力的振动电机驱动的振动磨，属于振动利用工程技术领域。

背景技术

振动磨是利用振动原理来完成物料粉磨作业的振动机械设备，普通振动磨的激振源一般采用普通振动电机或激振器加普通电机。

普通振动电机作为激振源，同时具有动力源的功能，它是在普通电机基础上于转子轴的两端，分别装有两组偏心块(简称偏块)，每组偏块2个分为主副偏块，形状常为扇形，偏块均固结于转子轴上，称为普通振动电机或一级偏块振动电机；普通振动电机在回转时产生激振力，通过电机底座带动振动机械系统产生振动；转子轴可承受一定频率的振动，可产生一定的激振力作用；使用过程中，也可根据负荷需要调整轴端偏块相对夹角，以调节振动磨的激振力。

激振器加普通电机的振动磨，普通电机是动力源，激振器是激振源。它们通过联轴器连接起来，一般偏块激振器具有激振力较大且在停机后可调、体积小、重量轻、结构简单、使用维护方便等优点，故近年来在很多振动机械或振动利用工程中得到应用。

上述普通振动电机或激振器的偏块一般固结于转轴上，为单轴式惯性激振装置，其自由度数为1，其偏块可称为一级偏块。它通常产生沿圆周方向变化的激振力，通电前最大激振力调定后，工作中其振动频率保持基本稳定。

在很多情况下，振动机械需要系统具有宽的功率谱曲线或运动轨迹的某些不规则性能，来完成一些特殊的作业内容，如振动磨或其它粉磨设备对粉体特别是超硬、硬质、金属或非金属脆性粉体进行超细、超微粉碎时的不细化、易团聚、反粉碎、效率低、耗能大等问题，普通振动磨或其它粉磨设备对于这些问题的解决几乎是无能为力的。

发明内容

本发明目的是针对上述不足之处，提供一种多级偏块单筒振动磨，将振动磨使用的普通振动电机的一级偏块改为多级偏块(二级以上统称多级)，也就是将多个偏块进行串接，串接后的振动电机自由度数即是偏块的级数，串接级数k受结构限制，以各运动构件不产生相互干涉为原则，一般取k＝2、3、4，分别称为二、三、四级偏块振动电机，用于振动磨即称为多级偏块振动磨。该振动磨为单筒双质体结构形式，具有多频多幅等特殊振动效果，能实现一些特殊作业内容的振动利用技术，即：使系统能实现比较宽的功率谱，或能完成运动轨迹某些不规则性能，来实现一些特殊作业内容。

本发明多级偏块单筒振动磨是采取以下技术方案实现的：

多级偏块单筒振动磨包括磨筒、上质体、上质体托板、下质体、振动电机、主振弹簧、减振弹簧和底座；磨筒内装有粉体与介质，磨筒固定在上质体的托板上，振动电机倒装在上质体的托板下；上、下质体之间通过主振弹簧相联接，主振弹簧内径与上质体和下质体上的弹簧导柱外径为动配合；下质体通过减振弹簧支承在底座上；工作时，振动电机带动上质体运动，由于主振弹簧与减振弹簧的作用，上、下质体分别以不同的振幅和加速度振动。显然，上质体的振幅和加速度较大，可提高磨筒内介质对物料的碰撞冲击破碎能力；下质体的振幅和加速度较小，再通过隔振弹簧可大大减小传给基础的动载荷。

所述振动电机包括定子部分、转子部分和多级偏块组件，定子部分由定子铁心、定子绕组、轴承座和机壳组成，定子铁心装在机壳内，定子绕组装在定子铁心上，在机壳两端装有轴承座；转子部分由转子轴、转子铁心、转子绕组所组成，转子绕组装在转子铁心上，转子铁心固结于转子轴上，转子轴通过轴承A装在轴承座内，轴承座两侧分别装有内压盖、外压盖，在转子轴左右两端分别装有多级偏块组件；所述多级偏块组件由多个偏块通过偏块轴进行串接构成，在一级轴即转子轴左右两端一般对称分布，级数应为k≥2，多级偏块组件包括主、副偏块即一级偏块、多级偏块、多级偏块轴和多级轴承(以A、B、C……表示)，主偏块、副偏块分别通过锁紧螺栓固定安装在一级轴上，第k级偏块轴分别通过k级轴承固定安装在k-1级偏块上，k级偏块通过k级轴承分别装在k级偏块轴上，并可自由转动而不受转子轴的影响。所述k为偏块串接级数。

所述主、副偏块均通过锁紧螺栓与转子轴相联接，其余各级偏块通过锁紧螺栓与对应级数轴相联接，主、副偏块还可通过锁紧螺栓调整其相对角度，进而改变激振力的大小。

在所述振动电机的机壳两端轴承座上装有左右偏块罩，它分别将左右偏块组件全部罩住，以保证运转时的安全。

所述多级偏块组件结构原理以二级偏块组件为例加以说明：

二级偏块组件包括主偏块、副偏块(一级偏块)、二级偏块轴、二级偏块等。电机转子轴通过两个轴承A被支撑在振动磨中，其左右两端的偏块结构呈对称布置；主、副偏块均通过键或锁紧螺栓与转子轴相联接，主、副偏块可通过锁紧螺栓调整其相对角度，进而改变激振力的大小；副偏块通过轴承B装有可转动的二级轴，二级轴与二级偏块通过锁紧螺栓相联接，构成二级偏块组件。

在运动过程中由于二级偏块的转动自由度不受限制，故为2自由度系统。在实际运行过程中，由于系统本身具有的速度、加速度波动，使得一、二级偏块在空间的质心位置变化复杂，也可采用控制装置对其进行频幅控制，使系统的振频、振幅、激振力、振动强度等性能参数发生变化，以实现宽的功率谱或运动轨迹某些不规则性能，如实现瞬态或在某个短时段上的大振幅、大激振力、大振动强度等特殊惯性性能。

三级偏块组件与二级偏块组件的结构区别表现为：在二级偏块的端部通过轴承C装有可转动的三级轴，三级轴与三级偏块通过锁紧螺栓相联接，构成三级偏块组件，组成为3自由度机构，此时各级偏块在空间的质心位置变化更复杂，产生的振幅、激振力、振动强度等参数值可能更大，特殊惯性性能更明显。照此再串接四级轴、四级偏块，成为4自由度机构，即四级偏块组件。

另外，振幅、激振力、振动强度等参数最大值、作用时间还与各级偏块质心的偏心距、偏块质量、激振器的瞬时转速、速度及加速度波动的规律等因素有关，由此产生的振动具有多频多幅的特点，即同一时刻有多个频率和振幅作用于系统，相当于多个频率和振幅的合成振动。

本发明多级偏块单筒振动磨，主振系统采用圆柱螺旋弹簧，以适应系统近共振的工作需求，达到系统稳定工作、节能高效的目的。减振系统采用环形橡胶弹簧作为减振系统的减振弹簧，弹性模量小，可获得较大的弹性变形，易实现理想的非线性特性；系统具有高内阻，对突加载荷的吸收及隔振效果良好。可达到在粉磨作业中产生冲击、剪切、挤压等多种力的组合力场作用的实际效果，对于克服振动机械的某些工作阻障，解决振动机械特别是振动磨的某些关键技术或制约发展的瓶颈问题，如解决振动磨中能耗大、粉磨效率低、系统噪声大，粉体颗粒不细化、易团聚，分布带较寛等问题，实现物料的超细或超微粉碎，具有明显的工程效果和适用意义。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1是多级偏块单筒振动磨去掉偏块罩主视图。

图2是多级偏块单筒振动磨左视图。

图3是多级偏块单筒振动磨的二级偏块机构原理图。

图4是多级偏块单筒振动磨的三级偏块机构原理图。

图5是多级偏块单筒振动磨的四级偏块机构原理图。

图中：1、磨筒，2、上质体，3、振动电机，4、副偏块，5、主偏块，6、主振弹簧，7、弹簧导柱，8、下质体，9、二级偏块，10、减振弹簧，11、底座，12、锁紧螺栓一，13、锁紧螺栓二，14、锁紧螺栓三，15、转子轴，16、二级轴(偏块轴)，17、托板。

图3～5中：I′、I、II、III、IV、VI分别为主偏块5、一、二、三、四级偏块，O、A、B、C分别为一、二、三、四级偏块的转动中心、A′、B′、C′、D′、A₀′分别为主偏块、二、三、四级偏块及副偏块的质心。

具体实施方式

参照附图1～5，本发明多级偏块单筒振动磨包括磨筒1、上质体2、下质体8、振动电机3、主振弹簧6、减振弹簧10和底座11；磨筒1固结于上质体2之上；上质体2与下质体8之间通过主振弹簧6及上质体2和下质体8上的弹簧导柱7相联接；下质体8通过减振弹簧10支承在底座11上；振动电机3倒装在上质体2的托板17下，既是动力源又是激振源；工作时，上质体2和下质体8分别以不同的振幅和加速度振动。显然，上质体2的振幅和加速度较大，可提高磨筒内介质对物料的冲击破碎能力；下质体8的振幅和加速度较小，再通过减振弹簧10可大大减小传给基础的动载荷。

所述振动电机3包括定子部分、转子部分和多级偏块组件，定子部分由定子铁心、定子绕组、轴承座和机壳组成，定子铁心装在机壳内，定子绕组装在定子铁心上，在机壳两端装有轴承座；转子部分由转子轴、转子铁心、转子绕组所组成，转子绕组装在转子铁心上，转子铁心固结于转子轴上，转子轴通过轴承A装在轴承座内，轴承座两侧分别装有内压盖、外压盖，在转子轴两端分别装有多级偏块组件。

所述多级偏块组件由多个偏块通过偏块轴进行串接构成，在一级轴即转子轴左右两端一般对称分布，级数应为k≥2，多级偏块组件包括主、副偏块即一级偏块、多级偏块、多级偏块轴和多级轴承，主偏块、副偏块分别通过锁紧螺栓固定安装在一级轴上，第k级偏块轴分别通过k级轴承固定安装在k-1级偏块上，k级偏块通过k级轴承分别装在k级偏块轴上，并可自由转动而不受转子轴的影响。所述k为偏块串接级数。

所述多级偏块组件级数为二级或以上，多级偏块组件包括主偏块5、副偏块4、多级偏块和多级偏块轴，主偏块5和副偏块4分别固定安装在转子轴15上，二级及以上多级偏块轴通过对应轴承分别固定安装在一级及以上级数偏块上，各多级偏块通过锁紧螺栓分别装在对应的多级偏块轴上。

所述多级偏块组件级数至少为二级，亦可三、四等多级。

所述多级偏块组件由多个偏块通过偏块轴进行串接构成。

所述主偏块5通过锁紧螺栓三14与转子轴15相联接，副偏块4可通过锁紧螺栓二13与转子轴15相联接，副偏块4可通过锁紧螺栓二13调整主、副偏块的相对角度。

所述振动电机的机壳两端的轴承座上分别固结有左偏块罩、右偏块罩。

所述多级偏块组件由多个偏块通过偏块轴进行串接构成。

所述振动电机的机壳两端的轴承座上分别固结有左偏块罩、右偏块罩。

所述多级偏块单筒振动磨可为双质体或单质体的质体结构。

偏块组件的结构原理以二级偏块组件为例加以说明：

二级偏块组件包括二级偏块轴16、主偏块5、副偏块(一级偏块)4、二级偏块9等。电机转子轴(一级轴)15通过两个轴承A与轴承座被支撑在振动电机中，其左右两端的偏块组件呈对称布置。以左端的偏块组件加以说明。

所述主偏块5通过锁紧螺栓三14与转子轴15相联接，副偏块4可通过锁紧螺栓二13与转子轴15相联接，副偏块5可通过锁紧螺栓二13调整主、副偏块的相对角度，进而改变系统激振力的大小；副偏块4通过轴承B与二级轴16相联接，二级轴16通过锁紧螺栓一12与二级偏块9相联接，构成二级偏块组件。

如图1所示，根据研磨物料的不同，本振动磨筒体的磨介充填率一般为65-80％，球料比取8-10。磨介为耐磨钢球、钢棒、钢段、氧化球、瓷球或其它材料的棒、球体，磨介的直径一般为1～12mm，其磨碎效率较高。振动磨机的振动频率在750～3000次/min，其振幅为2～30mm。实际产生的振动频率与振动振幅的大小，对磨介的粉碎效果有很大的影响。

由于振动电机的左、右偏块组件的结构基本对称，故具体实施方式中主要对左偏块组件陈述之，右偏块组件与之实施方式相同；还是由于对称性，运动时左右偏块部分易实现同步，偶有短时不同步的情况，由于电机转子轴具有足够的刚度与强度，故产生的扭振完全在系统承受范围内。

左偏块组件由偏块罩、二级偏块9、二级轴(偏块轴)16、转子轴15、副偏块4和主偏块5等所组成，主、副偏块可通过其上的锁紧螺栓调节两偏块间的夹角，以满足振动所需的激振力，且实现锁紧。副偏块5通过轴承装有可以自由转动的的二级轴16，二级偏块可通过其上的锁紧螺栓与二级轴16相联接。

参照附图2～4，可得偏块组件自由度分别为2、3、4，自由度数越多，系统的运动越复杂；主、副偏块的夹角θ可根据系统所需最大激振力进行调整，调定后需用锁紧螺栓分别锁紧；偏块罩的径向尺寸应依据所有偏块的运动空间而定。

当转子轴15带动主、副偏块5、4转动时，二级偏块9在复杂变化的惯性力的作用下和副偏块4发生相对转动，使偏块组件和整个转子轴15的质心发生变化，导致系统的总惯性力、激振力、振幅及振动强度发生变化；又由于系统可经控制装置的频幅控制以及负载系统自身产生的速度波动，使系统实现较宽的功率谱或实现运动轨迹某些不规则性能，如实现瞬态或在某个短时段上的大振幅、大激振力、大振动强度等特殊惯性性能。

三级偏块组件与二级偏块组件的结构区别表现为：在二级偏块的端部通过轴承C装有可转动的三级轴，三级轴与三级偏块通过锁紧螺栓相联接，构成三级偏块组件，组成为3自由度机构，此时各级偏块在空间的质心位置变化更复杂，产生的振幅、激振力、振动强度等参数值可能更大，特殊惯性性能更明显。照此再串接四级轴、四级偏块，成为4自由度机构，即四级偏块组件。

本发明的主要特点是激振力、振幅、振频、振动强度等参数变化范围大，通过变频控制系统可对其大小、作用时间进行有效控制。

如图所示，振动电机上各偏块旋转时所产生的振动直接驱动上质体与磨筒，磨筒内装有介质和粉体原料，振动使磨筒内的钢球等磨介对物料产生碰撞、冲击、剪切、挤压和搓磨，达到对物料进行粉碎和细磨的目的。通过调节主、副偏块的夹角、改变磨介的级配选择、实施变频控制等措施，可达到控制产品粒度和生产率的目的。

振动磨机工作运转时，筒体内磨介等多相物质的冲击碰撞将产生强烈的研磨作用，这个过程可使得颗粒产生裂纹、发生变形，此时新的表面就以这些裂纹为基础逐渐发展起来，卸载后，在分子力的作用下，它们又重新“愈合”，当个别最薄弱的地方也就是缺陷最大的地方发生突变时，颗粒就会产生宏观的破坏。而振动磨内磨介对粉体的冲击作用，使这些显微裂缝来不及“愈合”就受到连续不断的冲击，迅速扩大微细裂缝，裂纹的不断扩展以至粉碎，故以此振动、碰撞、冲击来进行粉体材料的细磨是有效的。

由工程现场情况知，由于随机最大载荷的影响，若不采取适当的隔振措施，会将很大的动载荷传给基础，使地基和建筑物产生有害的振动，不仅产生噪音污染环境，严重的情况下，会使机器损坏而停产，且长期连续的运行，不仅本机寿命大大缩短，还会对周边设备和建筑物产生影响。

鉴之于此本发明设计一般为双质体振动磨机，不仅有主振模态，且有隔振模态。主振模态采用大小适宜的中等左右频率，以满足系统在近共振状态下工作需要，使机械产生振动所需的驱动力，较远离共振状态下工作的振动磨机减少，以实现系统节能，达到小功率大驱动的目的。

隔振模态频率远较主振模态为小，采用具有非线性特性的橡胶弹簧，可减少激振源与基础的动态耦合和激振力、振动强度向基础的传递，起到有效地吸振作用，降低传给基础的动载荷，使系统产生的噪声也大大减小，起到提高粉磨效率，改善工作环境的目的。

当系统所需振幅、激振力、振动强度等参数值不太大时，亦可采用单质体结构形式，即将上述双质体中的减振弹簧与底板部分撤去即可。

Claims (6)

1.一种多级偏块单筒振动磨，其特征在于包括磨筒、上质体、下质体、振动电机、主振弹簧、减振弹簧和底板；磨筒安装在上质体之上；上质体与下质体之间通过主振弹簧及上质体和下质体上的弹簧导柱相联接；下质体通过减振弹簧支承在底座上；振动电机倒装在上质体的托板下；所述振动电机包括定子部分、转子部分和多级偏块组件，定子部分由定子铁心、定子绕组、轴承座和机壳组成，定子铁心装在机壳内，定子绕组装在定子铁心上，在机壳两端装有轴承座；转子部分由转子轴、转子铁心、转子绕组所组成，转子绕组装在转子铁心上，转子铁心固结于转子轴上，转子轴通过轴承A装在轴承座内，轴承座两侧分别装有内压盖、外压盖，在转子轴左右两端分别装有多级偏块组件；所述多级偏块组件由多个偏块通过偏块轴进行串接构成，在一级轴即转子轴左右两端一般对称分布，级数应为k≥2，多级偏块组件包括主、副偏块即一级偏块、多级偏块、多级偏块轴和多级轴承，主偏块、副偏块分别通过锁紧螺栓固定安装在一级轴上，第k级偏块轴分别通过k级轴承固定安装在k-1级偏块上，k级偏块通过k级轴承分别装在k级偏块轴上，并可自由转动而不受转子轴的影响。

2.根据权利要求1所述的多级偏块单筒振动磨，其特征在于所述多级偏块组件级数至少为二级。

3.根据权利要求1所述的多级偏块单筒振动磨，其特征在于所述多级偏块组件由多个偏块通过偏块轴进行串接构成。

4.根据权利要求1所述的多级偏块单筒振动磨，其特征在于所述主偏块通过锁紧螺栓三与转子轴相联接，副偏块通过锁紧螺栓二与转子轴相联接，副偏块可通过锁紧螺栓二调整主、副偏块的相对角度。

5.根据权利要求1所述的多级偏块单筒振动磨，其特征在于所述振动电机的机壳两端的轴承座上分别固结有左偏块罩、右偏块罩。

6.根据权利要求1所述的多级偏块单筒振动磨，其特征在于所述多级偏块单筒振动磨为双质体或单质体的质体结构。

Images