CN101804379A - 多级偏块双筒振动磨 - Google Patents

Abstract

本发明多级偏块双筒振动磨涉及的是一种多级偏心块(以下简称偏块)双筒振动磨，是一种能产生特殊惯性激振能力的振动磨。包括上筒、下筒、联接板、左激振器、右激振器、连接套、电动机、主振弹簧、减振弹簧、支座和底板；上筒与下筒之间装有连接管，上筒上部设有进料口，下筒上设有出料口，上筒与下筒通过联接板固定连接；上筒与下筒的联接板与支座之间装有弹簧上导柱、弹簧下导柱，弹簧导柱上装有主振弹簧，上筒与下筒的联接板通过主振弹簧与支座相连接；支座与底板之间装有减振弹簧，支座通过减振弹簧支承在底板上；左激振器与右激振器分别装在上质体的联接板之间；左激振器和右激振器均包括一级轴即激振器轴、轴承座、轴承和多级偏块组件。

Description

多级偏块双筒振动磨

技术领域

本发明多级偏块双筒振动磨涉及的是一种多级偏心块(以下简称偏块)双筒振动磨，是一种能产生特殊惯性激振能力的振动磨，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振动电机或普通机械偏块激振器(简称激振器)。

振动电机作为激振源，同时具有动力源的功能，一般用于单筒振动磨。双筒振动磨由于体积大、质量重，支撑或悬挂多有不便，通常采用激振器作为激振源，普通电机是动力源，它们可通过联轴器连接起来。一般偏块激振器具有激振力较大且可调、体积小、重量轻、结构简单、使用维护方便等优点，近年来在振动机械及振动磨中得到广泛应用。

普通激振器中的主、副偏块均与激振器轴相联接，为单轴式惯性激振装置，其自由度数为1，故主、副偏块又称为一级偏块。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和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

本发明目的在于针对上述不足，提供一种为制备超细超微粉体的新型多级偏块双筒振动磨系统，系统可为单质体或双质体、磨筒为双筒结构形式，具有多频多幅等特殊振动效果，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的振动磨；由于振动磨为单质体(将双质体系统中的减振系统及底板去掉，其余基本相同)时适合的工况条件如物料、细度、振动强度等限制较多，且结构简单，故以下以双质体为主进行介绍。

本发明是将振动磨中使用的激振器的一级偏块改为多级偏块(级数k≥2)，也就是将多个偏块进行串接，串接级数受结构限制，一般取k＝2、3…，分别称为二、三…级偏块激振器，串接后的激振器自由度数即是偏块的级数，以多级偏块组成的激振器为激振源的振动磨称为多级偏块振动磨。

本发明是采取以下技术方案实现的：

多级偏块双筒振动磨包括上筒、下筒、联接板、左激振器、右激振器、连接套、电动机、主振弹簧、减振弹簧、支座和底板；上筒上部设有进料口，上筒与下筒左侧装有连接管，通过法兰连接，下筒上设有出料口，上筒与下筒中间通过联接板固定连接；联接板下端与支座上端分别装有弹簧上导柱、弹簧下导柱，弹簧上导柱、弹簧下导柱分别与连接板下端面、支座上端面固结，弹簧上导柱与弹簧下导柱上装有主振弹簧，上筒、下筒和联接板通过主振弹簧与支座相连接；支座与底板之间装有减振弹簧，支座通过减振弹簧支承在底板上；左激振器与右激振器的座体为轴承座，分别固结在上筒与下筒之间的联接板上，左、右激振器结构基本相同。

左激振器和右激振器均包括一级轴即激振器轴、轴承座、轴承和多级偏块组件；轴承座与联接板相固结，轴承座内装有轴承和一级轴；一级轴一端与联轴器相连接，另一端与两激振器之间的连接套相连接，通过两轴承A支撑在连接板之间的轴承座上；各个激振器轴即一级轴左、右两端分别装有多级偏块组件，多级偏块组件基本呈对称布置。

所述多级偏块组件由多个偏块通过偏块轴进行串接构成，一级轴左右两端一般对称分布，级数k≥2，多级偏块组件包括主偏块、副偏块即一级偏块、多级偏块、多级偏块轴和多级轴承(以B、C…表示)，主、副偏块分别通过键或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。因各多级偏块的转动自由度均不受限制，故多级偏块组件为多自由度系统。所述K为偏块串接级数。

电动机装在电机支架上，电机支架与底板间装有减振弹簧。电动机输出轴通过联轴节、连接套与左右激振器轴(一级轴)相连，将运动和动力依次传递给右、左激振器；在振动磨外部装有隔音罩，隔音罩固定在底板上，可显著降低系统噪声向罩外地传播。

上质体包括上筒、联接板、下筒、左激振器、右激振器；激振器包括激振器座、主偏块、副偏块、多级偏块轴、多级偏块和连接套；下质体包括座板、支座等。由于主振弹簧、减振弹簧等因素，工作时，上下质体会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冲击破碎能力；下质体的振幅和加速度较小，再通过减振弹簧可大大减小传给基础的动载荷。所述双筒振动磨可为双质体或单质体的质体结构。

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。采用环形橡胶弹簧作为减振弹簧，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。

在实际运行过程中，由于振动磨系统本身具有的速度、加速度波动，使得各级偏块在空间的质心位置变化复杂，也可采用控制系统对其进行变频控制，使系统的振幅、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。

所述多级偏块组件结构原理以二级偏块组件为例说明之：

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。激振器轴通过两个轴承A被支撑在激振器座中，其左右两端的偏块结构基本呈对称布置；主、副偏块均通过锁紧螺栓与激振器轴相联接，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。

三级偏块组件与二级偏块的结构区别表现为：在二级偏块的端部安装三级轴，再串接三级偏块，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。

另外，振幅、激振力、振动强度等参数变化范围、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。

本发明上述性能的实现，可达到在粉磨作业中产生冲击、剪切、挤压等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是本发明的结构示意图，图中名称标号：1、座板，2、支座，3、主振弹簧，4、连接管，5、法兰，6、上筒，7、联接板，8、左激振器，9、中水管，10、进水接头，11、激振器轴，12、进料口，13、橡胶接管，14、吊环，15、联轴器，16、隔音罩，17、电动机，18、电机支架，19、下筒，20、出料口，21、激振器座，22、主偏块，23、副偏块，24、多级偏块轴，25、多级偏块，26、偏块罩，27、连接套，28减振弹簧，29、底板，30、隔音材料，31、右激振器，32、弹簧上导柱，33、弹簧上导柱，34、轴承A。

图2是本发明的侧视图，可进一步了解振动磨传动结构。

图3、4分别是本发明的二、三级偏块机构原理图，图中构件I′、I、II、III分别为一、二、三级偏块，0、A、B分别为一、二、三级偏块的转动中心、A′、B′、C′、A₀′分别为主偏块、二、三级偏块及副偏块的质心。

具体实施方式

参照附图1～4，多级偏块双筒振动磨包括上筒6、下筒19、联接板7、左激振器8、右激振器31、连接套27、电动机17、主振弹簧3、减振弹簧28、支座2和底板29；上筒6与下筒19之间装有连接管4，通过法兰5连接，所述上筒6上部设有进料口12，进料口12通过橡胶接管13与上筒6连通，下筒19上设有出料口20，上筒6与下筒19通过联接板7固定连接；上筒6与下筒19的联接板7与支座2之间装有弹簧上导柱32、弹簧下导柱33，弹簧上导柱32、弹簧下导柱33分别与连接板下端面、支座上端面固结；弹簧上导柱32、弹簧下导柱33上装有主振弹簧3，上筒6、下筒19和联接板7通过主振弹簧3与支座2相连接；支座2与底板29之间装有减振弹簧28，支座2通过减振弹簧28支承在底板29上；左激振器8与右激振器31分别装在上筒6与下筒19之间的4块联接板7之间，其结构基本相同。所述减振弹簧28采用橡胶材料制成减振弹簧。

左激振器8和右激振器31均包括一级轴即激振器轴11、轴承座、轴承A34和多级偏块25组件；轴承座与两联接板7相固结，轴承座内装有轴承A34和一级轴；一级轴一端与联轴器15相连接，另一端与两激振器之间的连接套27相连接，通过两轴承A34支撑在上筒下部的轴承座上，激振器轴11即一级轴左、右两端装有多级偏块组件，多级偏块组件基本呈对称布置。左、右激振器通过连接套27相连接，同轴同步转动构成激振源。

所述多级偏块组件由多个偏块通过偏块轴进行串接构成，在一级轴左右两端一般对称分布，级数k≥2，多级偏块组件包括主偏块22、副偏块23即一级偏块、多级偏块25和多级偏块轴24，主、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。因各多级偏块的转动自由度均不受限制，故多级偏块组件为多自由度系统。K为偏块串接级数。

电动机17装电机支架18上，电机支架与底板之间装有减振弹簧，以保障电动机与激振器轴线在工作中的同步性；电动机17输出轴通过联轴器15、连接套27与左右激振器轴(一级轴)11相连，将运动和动力传递给左、右激振器；在振动磨外部装有隔音罩16，隔音罩16固定在底板29上。所述隔音罩16内装有隔音材料30。隔音罩16上装有吊环14。

所述多级偏块组件由多个偏块通过偏块轴进行串接构成，在一级轴左右两端一般对称分布，级数k≥2，多级偏块组件包括主偏块、副偏块即一级偏块、多级偏块、多级偏块轴和多级轴承，主、副偏块分别通过键或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。

上质体包括上筒6、联接板7、下筒19、左激振器、右激振器；左激振器、右激振器包括激振器座21、主偏块22、副偏块23、多级偏块轴24、多级偏块25和连接套；下质体包括座板1、支座2等。

附图1～2中多级偏块激振器以二级示出，偏块激振器包括二级偏块组件和激振器轴即一级轴11；激振器轴即一级轴11通过两轴承A34支撑在上、下筒之间的激振器座21上，激振器轴即一级轴11左、右两端装有二级偏块组件，二级偏块组件呈对称布置。二级偏块组件包括主偏块22、副偏块23、多级偏块25和多级偏块轴24，主偏块22和副偏块23分别通过锁紧螺栓与激振器轴11联为一体，副偏块23可通过锁紧螺栓调整与主偏块22的相对角度，改变系统激振力的大小；副偏块23上装有多级偏块轴24，多级偏块轴24通过轴承B与多级偏块25相连接，构成二级偏块组件。在多级偏块组件外部装有偏块罩26。

电动机17装在电机支架18上，电动机17输出轴通过联轴节15与激振器轴即一级轴11相连，将动力传递给激振器轴11，在上筒、下筒与激振器外部装有隔音罩16，隔音罩16固定在底板29上。

所述双筒振动磨可为双质体或单质体的质体结构。

如图1所示，物料由进料口12连续加入，在振动过程中经过上筒6、下筒19及各筒筛网筛分，成品由出料口20连续排出；根据研磨物料的不同，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3～30mm，，其磨碎效率较高。振动磨机的振动频率在650～3000次/min，其振幅为5～30mm。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。

所述上筒6与下筒19的筒体外壁制有环形通水冷却层，冷却水经水泵至进水接头10进入上筒6筒体冷却层，经中水管9流入下筒19，再经出水口流入储水池，实现水循环。循环过程中，水会将磨介产生传导至上、下筒体的热量及时带走实现冷却，以保障物料的粉磨质量。

图1所示，电动机17通过联轴器15将动力传递给激振器轴11，左、右激振器是利用激振器轴11上的偏块旋转时所产生的振动驱动上、下筒工作的。上、下筒内装有介质和粉料，振动使上、下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。

左、右激振器中由于左、右偏块部分的结构基本对称，故具体实施方式中主要对左偏块部分陈述之，右偏块部分与之实施方式相同；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，由于激振器轴具有足够的刚度与强度，故产生的轴向力偶矩完全在系统承受范围内。

图2、3表达的二、三级偏块机构原理图，由图可得其机构自由度分别为2、3，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。

以二级偏块组件为例简要说明：二级偏块组件由偏块罩26、二级偏块、二级轴、激振器轴11、副偏块23、主偏块22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。副偏块通过其上的二级轴，装有可以自由转动的二级偏块。

当左、右激振器带动主、副偏块转动时，二级偏块在复杂变化的惯性力的作用下和副偏块发生相对转动，使偏块机构和整个转子轴的质心发生变化，导致系统的总惯性力、激振力、振幅及振动强度发生变化；又由于系统可经过变频器的变频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。

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，通过变频器可对其大小、作用时间进行有效控制。

振动磨机工作运转时，磨介的中高频冲击和强烈的研磨作用将物料磨细，这个过程主要由于筒体内磨介与磨料的反复冲击致使颗粒产生裂纹。在固体发生变形时，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，固体就会产生宏观的破坏。而振动磨内磨介对磨料的冲击作用，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、冲击来进行固体材料的细磨是有效的。

由于本发明的结构尺寸大、产量高、工作连续，且存在随机最大载荷的影响，故产生的噪声较大，若不采取适当的隔振措施，必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或中低频率，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，减振弹簧25可采用橡胶材料弹簧，具有非线性特性，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，使系统产生的噪声大大减小；一方面采用具有良好隔音效果的隔音罩16将整个工作机罩住，达到进一步有效降噪，同时起到提高粉磨效率，改善工作环境的目的。

Claims (9)

1.一种多级偏块双筒振动磨，其特征在于包括上筒、下筒、联接板、左激振器、右激振器、连接套、电动机、主振弹簧、减振弹簧、支座和底板；上筒与下筒之间装有连接管，通过法兰连接，上筒上部设有进料口，下筒上设有出料口，上筒与下筒通过联接板固定连接；联接板下端与支座上端分别装有弹簧上导柱、弹簧下导柱，弹簧上导柱、弹簧下导柱分别与连接板下端面、支座上端面固结，弹簧上导柱与弹簧下导柱上装有主振弹簧，上筒、下筒和联接板通过主振弹簧与支座相连接；支座下端与底板之间装有减振弹簧，支座通过减振弹簧支承在底板上；左激振器与右激振器分别装在上筒与下筒之间的联接板上；

左激振器和右激振器均包括一级轴即激振器轴、轴承座、轴承和多级偏块组件；轴承座与联接板相固结，轴承座内装有轴承和一级轴；一级轴一端与联轴器相连接，另一端与两激振器之间的连接套相连接，通过两轴承A支撑在连接板之间的轴承座上；各个激振器轴即一级轴左、右两端分别装有多级偏块组件，多级偏块组件基本呈对称布置。

2.根据权利要求1所述的多级偏块双筒振动磨，其特征在于所述上筒上部装有进料口，进料口通过橡胶接管与上筒连通，下筒上装有出料口。

3.根据权利要求1所述的多级偏块双筒振动磨，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，在一级轴左右两端一般对称分布，串接级数k≥2，多级偏块组件包括主偏块、副偏块即一级偏块、多级偏块、多级偏块轴和多级轴承，主、副偏块分别通过键或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。

4.根据权利要求1所述的多级偏块双筒振动磨，其特征在于在振动磨外部装有隔音罩，隔音罩固定在底板上。

5.根据权利要求1所述的多级偏块双筒振动磨，其特征在于所述隔音罩内装有隔音材料；隔音罩上装有吊环。

6.根据权利要求1所述的多级偏块双筒振动磨，其特征在于在多级偏块组件外部装有偏块罩。

7.根据权利要求1所述的多级偏块双筒振动磨，其特征在于所述减振弹簧可采用橡胶材料制成减振弹簧。

8.根据权利要求1所述的多级偏块双筒振动磨，其特征在于所述上筒与下筒的筒体外壁制有环形通水冷却层。

9.根据权利要求1所述多级偏块双筒振动磨，其特征在于所述双筒振动磨可为双质体或单质体的质体结构。

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