CN101947486A - 变刚度双质体二级动摆混沌振动磨 - Google Patents

Abstract

本发明变刚度双质体二级动摆混沌振动磨涉及一种振动磨，特别是一种具有变刚度、双质体、二级动摆的混沌振动磨。包括上质体、下质体、主振弹簧、隔振弹簧、底座等，其中上质体主要包括振动电机、筒体、右联接架、左联接架和配重体，筒体主要包括进料口、端盖、出料口和磨介。上质体与下质体之间通过主振弹簧相联接，主振弹簧内径与上、下质体上的弹簧导柱外径相配合；下质体通过隔振弹簧支承在底座上；所述振动电机包括动摆组件，动摆组件在振动电机轴左右两端呈对称分布，所述动摆组件包括定摆、平键、轴套、一级动摆、轴承一、振动电机轴、二级动摆轴、轴承二和二级动摆。

Description

变刚度双质体二级动摆混沌振动磨

技术领域

本发明变刚度双质体二级动摆混沌振动磨涉及一种振动磨，特别是一种具有变刚度、双质体、二级动摆的混沌振动磨，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碎作业的振动机械设备，普通振动磨(含特大型振动磨)多采用线性螺旋弹簧与单质体结构，由支承在弹簧上的一个或多个筒形容器构成，此容器通过在其重心旋转或偏置在重心一侧上的普通振动电机(或激振器)，作振动的不平衡运动，装在磨机容器中的磨介与被磨物料产生碰撞和摩擦，破碎是由于磨介自身相互之间以及磨介、物料、容器壁之间的碰撞和摩擦带来的结果。磨机装料作与振动电机的旋转方向相同或相反的运动，使得物料的粉碎、流动和输送工作正常进行。

普通振动电机的摆块固结于振动电机轴上，最大激振力一经调定，在运行过程中即为定值，但其在启动和停机过程中，当振动频率接近于系统的固有频率时，振幅会迅速增加而产生共振，不仅使系统失去稳定性，且容易引起振动机械包括振动电机本身结构的损坏。

在很多情况下，普通振动磨需要系统在启停阶段能顺利通过共振点，以保障振动系统的正常运行；需要系统在工作过程中产生的振动，具有宽的功率谱曲线或运动轨迹的某些不规则性能等混沌振动特性，来完成一些特殊的作业内容，如解决超细、超微粉碎时出现的不细化、易团聚、反粉碎问题，解决对超硬、硬质、金属或非金属脆性粉体进行粉碎时效率低、能耗大等技术问题，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。

除了上述启停问题，不细化、粉碎效果问题以外，普通振动磨还会出现以下问题，特别是大型化之后问题更加突出：

(1)能耗高：由于磨机为常刚度系统，使得变载荷特性下的磨机系统基本以最大载荷驱动，故能耗较高、效率较低。

(2)结构易损：由于激振力大，局部机体结构强度薄弱，易扭曲、损坏，造成维修频次高，或维修无效；若增加机体结构强度，则会使载荷增加，驱动功率增加而效率降低。

(3)轴承问题：轴承各零件间存在冲击、碰撞、摩擦载荷，造成发热、磨损及润滑油废屑污染的恶性循环，大大提高轴承失效概率。

(4)弹簧问题：现振动磨多采用的金属螺旋弹簧、空气弹簧或橡胶弹簧，存在阻尼小时振幅很大而机体应力很大，阻尼大时振幅又小而效率明显降低。

(5)隔振问题：单质体振动系统工作时隔振效果差，在持续、较大、变化的冲击、碰撞、剪切等变载荷作用下，一方面会将振动直接传给设备基础且影响到周边设备与建筑，严重时会使机器损坏而停产，长期运行机器寿命缩短，易损件过早失效，维修频次增加，影响振动磨正常工作；另一方面会产生大的噪声，作为噪声污染源使操作者和周边环境受到严重影响或使其无法忍受。

(6)大型化受制约：上述问题一直是困扰振动磨发展的难题，更使其大型化或特大型化受到严重制约。

发明内容

本发明的目的正是针对现有技术中的上述问题，在进行大量的理论分析和模拟的基础上，发明一种变刚度双质体二级动摆混沌振动磨，综合解决上述问题。

本发明的技术方案如下：

针对前述振动磨的线性螺旋弹簧与单质体结构，本发明采取非线性变刚度螺旋金属橡胶涂层主振弹簧、变刚度螺旋金属橡胶复合隔振弹簧与双质体结构，本发明中至少有一个筒体，振动电机(或激振器，下同)作为激振源刚性固定在此筒体上，偏置地在单侧对筒体进行激振，即在筒体的重力轴线与重心之外对其激振，为平衡振动电机质量设置一配重体，激振侧的弹簧轴线位于筒体和振动电机部件的重力轴线之间，振动电机工作时筒体内的磨介(含被磨物料，下同)不同时刻可产生由不同尺寸的圆形、椭圆形和直线形振动组合而成的不均匀振动，此乃系统具有上述结构的综合作用，系统载荷的变化会使得磨介振动轨迹的圆形、椭圆形、直线形的尺寸有一定幅度的变化，这将有利于系统综合解决现有技术中的能耗较高等问题，提高系统的粉碎效率。

本发明中若振动电机是激振源，则它又是驱动源；若激振器是激振源，尚需电动机驱动之。振动电机通过联接架联接在筒体一侧，振动电机无论设在左或右侧，其转向与筒体内磨介的流向恰恰相反，这样才能与一般的圆形振动的振动磨不同，实现磨机装料的旋转运动。

本发明的特点还在于，由于二级动摆振动电机及其偏置作用，筒体内磨介将产生不同时刻、不同位置、不同尺寸的圆形、椭圆、直线振动，此对于通过改变旋转速度以改善粉碎、传送过程具有重要作用，对于磨碎效果具有决定意义。

本发明变刚度双质体二级动摆混沌振动磨包括上质体、主振弹簧、下质体、底座和隔振弹簧，其中上质体主要包括振动电机、筒体、右联接架、左联接架和配重体，筒体包括进料口、端盖、出料口和磨介。

上质体与下质体之间通过主振弹簧相联接，主振弹簧内径与上、下质体上的主振弹簧导柱外径相配合，起到在大振幅下仍能使主振弹簧稳定工作的目的；

工作时，振动电机带动整个上质体运动，由于主振弹簧与隔振弹簧的作用，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。

筒体通过主振弹簧能动地支承在下质体上。在筒体的右侧用右联接架刚性地固结有振动电机，驱动侧的主振弹簧的轴线位于筒体和振动电机的重力轴线之间。主振弹簧的内径与其主振弹簧导柱的外径相配合，起到支撑导向作用，达到使主振弹簧稳定工作的目的；下质体通过隔振弹簧支承在底座上，隔振弹簧的内径与隔振弹簧导柱的外径相配合，同样起到支撑导向作用。同理，在筒体的左侧用左联接架刚性固结有与右侧质量相平衡的配重体，左侧的主振弹簧的轴线位于筒体和配重体的重力轴线之间。筒体内部装有不同粒径的被磨物料和介质球，即磨介，所述筒体上设置有端盖、进料口和出料口。

振动电机包括定子、转子轴(振动电机轴)和动摆组件，动摆组件在转子轴(振动电机轴)左、右两端呈对称分布。

所述动摆组件包括定摆、平键、轴套、一级动摆、轴承一、振动电机轴、二级动摆轴、轴承二、二级动摆、定位销一、定位销二、定位销三、定位销四、定位销孔一、定位销孔二、定位销孔三和定位销孔四。

定摆形状常为扇形，动摆形状可为扇形亦可依据需要制作成其他形状；定摆固定在振动电机轴上，一级动摆活套在振动电机轴上或装在定摆轴上，二级动摆则活套在二级动摆轴上。定摆、一级动摆、二级动摆的质量比一般为5∶3.5∶1.5，也可为其他比值的质量比，应视系统需要、结构允许、保障系统的运转和效率等因素综合考虑。所述振动电机的两端装有左、右动摆罩，它分别将左右动摆组件全部罩住，以保证运转时的安全。

以下对本发明中的变刚度、双质体、二级动摆振动电机三要素的技术特征、实施手段分别叙述之：

变刚度特性：系统的变刚度特性主要体现在主振弹簧与隔振弹簧的设计及其应用效果。

本发明中的主振弹簧为变螺距螺旋橡胶涂层金属弹簧，由金属螺旋压缩弹簧与橡胶涂层涂覆而成，金属螺旋弹簧的螺距为变螺距，可由小到大单向排列，也可按两端小中间大双向排列，其特性线为渐增型非线性线；橡胶采用百分之八十以上的天然胶的合成胶制作而成。

主振弹簧中由于构成弹簧的螺旋结构的螺距变化，再加上橡胶涂层，可使之具有明显的非线性和所需的变刚度特点，即利用非线性振动可构成系统刚度具有随载荷增加而增加、随载荷减少而减少的特点，能使系统驱动能耗明显降低，实现系统效率增加、有效节能、稳定运转的目的。从发明人实验的功率谱曲线图和加速度时域曲线图可以看出，利用非线性振动带来的系统输出加速度时域及频域变化特性，可使得振动系统惯性力明显提高，达到相同粒度的振动时间较常规振动大为缩短，工作效率显著增加，粒度细化度明显增加。

主振弹簧中金属螺旋弹簧起支承骨架作用，橡胶涂层起增加弹簧的非线性特性和阻尼性作用，工作时特别是在系统载荷增加、突变或过载而发生并圈时能起到提高承载能力、增加系统刚度及消音、降噪、减振的作用。

本发明中的隔振弹簧为变螺距螺旋金属橡胶复合弹簧，其由变螺距螺旋金属弹簧和橡胶弹簧两部分复合而成。变螺距螺旋金属弹簧由一根钢丝卷绕构成，所述的钢丝卷绕成螺旋结构，是在专用模具中将橡胶硫化包覆金属弹簧表面，形成变螺距螺旋金属橡胶复合弹簧。

隔振弹簧中的金属弹簧的特性线为非线性线，起到支承骨架作用；螺距的大小可为各个圈之间取不同的螺距，也可为几圈为一组取成几种不同的螺距；螺距可由小到大单向排列，也可按两端小中间大双向排列；橡胶包覆层将增加弹簧的非线性特性和阻尼性，利用非线性特性能起到提高承载能力、降低能耗的作用，增加的阻尼性有利于防止系统共振和颤振的发生，起到隔振降噪作用，能最大限度地减少对设备基础的影响。

本发明中的变螺距螺旋金属橡胶复合弹簧与橡胶弹簧相比有较大的刚性，与金属弹簧相比有较大的阻尼性，故其效果是积极、明显和独特的，故特别适用于大中型振动磨及特大型振动磨等载荷较大且载荷变化范围较宽的场合使用。

双质体结构：本发明中的双质体可以使上、下质体具有主振、隔振两种模态，使得主振系统振幅、振强、振频提高，实现粉碎细化、效率提高，隔振系统隔振效果明显，故障机率降低，系统运转稳定性提高。从发明人的实验研究可以看出，在上质体与基础之间，由下质体将其隔开，能起到很好的隔振作用，这较通常使用的单质体振动系统具有无法相比的隔振效果。

双质体振动磨系统中隔振模态的频率，通常远比主振模态的频率为小，这时机器传给基础的动载荷降低，机器工作时传给基础或楼板的振动也将随着减少。

本发明中上质体是本身携带激振源的物体，由于振动磨系统多相物质碰撞的复杂性，系统构建具有明显隔振效果的双质体振动结构，可减少系统引发故障的机率，提高系统运转的稳定性。

二级动摆振动电机：与普通振动电机的主要区别是有无动摆组件。动摆组件在振动电机轴左右两端呈对称分布，包括定摆、一级动摆、二级动摆及其轴和轴承。定摆形状常为扇形，动摆形状可为扇形亦可依据需要制作成其他形状；定摆固定在振动电机轴上，一级动摆活套在振动电机轴上或装在定摆轴上，二级动摆则活套在一级动摆轴上。定摆、一级动摆、二级动摆的质量比一般为5∶3.5∶1.5，也可为其他比值的质量比，应视系统需要、结构允许、保障系统的运转和效率等因素综合考虑。振动电机两侧分别装有动摆罩，动摆罩分别将左右动摆组件全部罩住，以保证运转时的安全。

本发明中的振动电机，在运行过程中两动摆不仅相对于定摆的位置是自由的，且两动摆之间的相对位置也是自由的，即其一端的定摆、一级动摆、二级动摆共具有3个自由度，由此可知本发明至少为3自由度机构。

由于动摆的作用，使振动电机各摆块瞬时合成的总惯性力可在运行过程中发生较大变化，特别是在启动、停机过程中，基于本发明的结构所致可使其总惯性力很小或接近于零，从而使振动电机可以很小或接近于零的激振力情况下通过共振区，进而避免系统的共振。

运行过程中影响两动摆的运动特性的因素很多，使振动电机具有确定输入而不确定输出的混沌运动，混沌运动的特点就是具有宽的功率谱曲线和运动轨迹的某些不规则性能，本发明恰是利用这些特点将混沌运动应用于一些具有特殊作业要求的振动磨系统。

由于左右二级动摆组件的结构为对称分布，故仅对左动摆组件陈述之即可；还是由于对称性，运动时左右动摆组件易实现同步，偶有短时不同步的情况，则产生的轴向力偶矩完全在系统承受范围内，故不另加说明。

振动电机的二级动摆组件的结构原理说明如下：

二级动摆组件安装于振动电机轴轴端，定摆通过平键固结于振动电机轴；一级动摆与定摆之间装有轴套，它通过轴承与振动电机轴相铰接，其下部装有二级摆轴；二级动摆通过轴承与二级摆轴相铰接。

本发明启动运转时，由于振动电机中一、二级动摆的自由度不受限制，以及定摆与定位装置的作用，可使得启动力矩降低，提高启动的快速性；正常运转时，其相对位置和运动情况复杂；停机时定摆转速减慢，一级动摆由于惯性会沿顺时针方向移至由定位装置所限定的位置，此时一级动摆与定摆的偏心基本抵消，此时二级动摆无论在任何角度，都使振动电机以很小的激振力通过其系统的共振区，从而防止共振的产生；在定摆上设有许多定位孔，定位销可以插在不同的定位孔内，以调节动摆与定摆启停时的夹角，达到调节启停激振力的目的；当本发明振动电机按逆时针方向运转时，可采用定摆右侧的定位销孔，装上定位销即可达到上述相同的效果。

在振动电机轴端装有动摆罩，将动摆组件罩在动摆罩内，动摆罩的径向尺寸应依据所有摆块的运动范围尺寸而定。

本发明的有益效果表现在：

(1)具有的变刚度特性是利用弹簧的非线性特性构成系统刚度具有随载荷增加而增加、随载荷减少而减少的特点，能使系统驱动能耗明显降低，实现系统效率增加、有效节能、稳定运转的目的。

(2)双质体能使上、下质体具有主振、隔振两种模态，使得主振系统振幅、振强、振频提高，实现粉碎细化、效率提高，隔振系统隔振效果明显，故障机率降低，系统运转稳定性提高。

(3)变刚度特性与双质体一起综合形成的上述技术优势，能收到噪声小、弹簧-轴承寿命长、维修频次明显降低等效果，且为当今特大型振动磨的进一步大型化提供了条件。

(4)二级动摆振动电机的有益效果：

a.由于系统载荷的变化、电源电压波动、系统速度波动、加速度波动等因素的影响，其一级、二级动摆会在复杂多变的情况下和定摆发生相对转动，使各摆块质心位置和运动发生变化而产生混沌运动，使得系统的振频、振幅、激振力、振动强度等性能参数将发生较大变化，进而实现宽的功率谱或运动的某些不规则性能，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，由此产生的的瞬态大振幅、高振动强度对实现超细粉体解团聚具有关键作用，且大大增强振动磨的颗粒细化和粉碎效果。

b.由于二级动摆振动电机及其偏置作用，筒体内磨介将产生不同时刻、不同位置、不同尺寸的圆形、椭圆、直线振动，此对于通过改变旋转速度以改善粉碎、传送过程具有重要作用，对于磨碎效果具有决定意义。

c.在变刚度双质体系统中，二级动摆振动电机产生的振动会明显具有多频多幅的特点，结合上述出现的瞬态大振幅、高振动强度会进一步增强振动磨的粉碎效果。

d.使系统在启动阶段以较小的激振力启动，大大降低振动电机的启动力矩，提高振动机械启动的快速性和可靠性；停机阶段以很小的激振力通过其系统的共振区，从而防止共振的产生，达到能耗低、寿命长的目的，对于启动频繁度场合尤为适用。

附图说明

本发明所提出的具体结构及实施例见附图。

图1是本发明的结构示意主视图。

图2是图1中拆去左动摆罩的B-B剖视侧视图。

图3是图1中振动电机的动摆结构局部放大示意主视图。

图4是图2中振动电机的动摆结构局部放大示意侧视图。

图5是示意表达振动电机偏置时磨介的振动轨迹分布。

图6是示意表达本发明振动磨具有一台振动电机的实施形式。

图7是示意表达本发明振动磨的配重采用振动电机的实施形式。

图8是示意表达本发明振动磨具有二台振动电机的实施形式。

图9是示意表达本发明振动磨具有四台振动电机的实施形式。

图10是示意表达本发明振动磨的振动电机设置在筒体内部的实施形式。

图11是示意表达本发明振动磨的振动电机设置在筒体下部的实施形式。

具体实施方式

参照附图1-2，变刚度双质体二级动摆混沌振动磨包括振动电机1、筒体2、动摆罩3、进料口4、端盖5、主振弹簧导柱6、主振弹簧7、下质体8、底座9、隔振弹簧10、隔振弹簧导柱11、出料口12、动摆组件13、右联接架14、磨介15、左联接架16和配重体17。其中上质体包括振动电机1、筒体2、右联接架14、磨介15、左联接架16和配重体17。所述振动电机1至少具有一台。

图1-2所表示的结构中，主振弹簧7可为非线性变刚度螺旋金属橡胶涂层复合弹簧，隔振弹簧10可为变刚度螺旋金属橡胶复合弹簧，上、下质体之间通过主振弹簧7相联接，主振弹簧7内径与上、下质体上的弹簧导柱外径相配合，起到在大振幅下仍能使主振弹簧稳定工作的目的，下质体通过隔振弹簧支承在底座上，形成具有上、下质体的双质体结构。筒体2通过主振弹簧7能动地支承在下质体8上。在筒体2的右侧用右联接架14刚性地固结有振动电机1，驱动侧的主振弹簧7的轴线位于筒体2和振动电机1的重力轴线之间。主振弹簧7的内径与其主振弹簧导柱6的外径相配合，起到支撑导向作用，达到使主振弹簧稳定工作的目的；下质体8通过隔振弹簧10支承在底座9上，隔振弹簧10的内径与其主振弹簧导柱6的外径相配合，同样起到支撑导向作用。同理，在筒体2的左侧用左联接架16刚性固结有与右侧质量相平衡的配重体17，左侧的主振弹簧7的轴线位于筒体2和配重体17的重力轴线之间。筒体2内部装有不同粒径的被磨物料和介质球，图2中表示的是振动电机1在顺时针方向旋转情况下，筒体2内磨介15的运动过程，图1中表示了所述筒体2上设置有端盖5、进料口4、出料口12。

所述下质体8可采用框架结构。

所述配重体17采用内置重块箱式结构，用左联接架16刚性固结于筒体左侧，实现与右侧质量相平衡，或振动电机35。

工作时，振动电机1带动整个上质体运动，由于主振弹簧7与隔振弹簧10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粉碎能力；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。

本发明中的所述主振弹簧7为变螺距螺旋橡胶涂层金属弹簧，由金属螺旋压缩弹簧与橡胶涂层涂覆而成，金属螺旋弹簧的螺距为变螺距，可有小到大单向排列，也可按两端小中间大双向排列，其特性线为渐增型非线性线；橡胶采用百分之八十以上的天然胶的合成胶制作而成。

所述主振弹簧7中由于构成弹簧的螺旋结构的螺距变化，再加上橡胶涂层，可使之具有明显的非线性和所需的变刚度特点，即利用非线性振动可构成系统刚度具有随载荷增加而增加、随载荷减少而减少的特点，能使系统驱动能耗明显降低，实现系统效率增加、有效节能、稳定运转的目的。

本发明中的所述隔振弹簧10为变螺距螺旋金属橡胶复合弹簧，其由变螺距螺旋金属弹簧和橡胶弹簧两部分复合而成。变螺距螺旋金属弹簧由一根钢丝卷绕构成，所述的钢丝卷绕成螺旋结构，是在专用模具中将橡胶硫化包覆金属弹簧表面，形成变螺距螺旋金属橡胶复合弹簧。

所述隔振弹簧10中的金属弹簧的特性线为非线性线，起到支承骨架作用；螺距的大小可为各个圈之间取不同的螺距，也可为几圈为一组取成几种不同的螺距；螺距可有小到大单向排列，也可按两端小中间大双向排列；橡胶包覆层将增加弹簧的非线性特性和阻尼性，利用非线性特性能起到提高承载能力、降低能耗的作用，增加的阻尼性有利于防止系统共振和颤振的发生，起到隔振降噪作用，能最大限度地减少对设备基础的影响。

本发明中的双质体可以使上、下质体具有主振、隔振两种模态，使得主振系统振幅、振强、振频提高，实现粉碎细化、效率提高，隔振系统隔振效果明显，故障机率降低，系统运转稳定性提高。

图1-2中的振动电机包括定子、转子轴(振动电机轴)和动摆组件13，动摆组件13在转子轴(振动电机轴)23左、右两端呈对称分布。

图3-4中的动摆组件13包括定摆18、平键19、轴套20、一级动摆21、轴承一22、振动电机轴23、二级动摆轴24、轴承二25、二级动摆26、定位销一27、定位销二28、定位销三29、定位销四30、定位销孔一31、定位销孔二32、定位销孔三33、定位销孔四34。

定摆18形状常为扇形，一级动摆21、二级动摆26形状可为扇形亦可依据需要制作成其他形状；定摆18固定在振动电机轴上，一级动摆21活套在振动电机轴23上或装在定摆轴上，二级动摆26则活套在二级动摆轴24上。定摆、一级动摆、二级动摆的质量比一般为5∶3.5∶1.5，也可为其他比值的质量比，应视系统需要、结构允许、保障系统的运转和效率等因素综合考虑。所述振动电机1的两端装有左、右动摆罩3，它分别将左右动摆组件全部罩住，以保证运转时的安全。

振动电机的二级动摆组件的结构原理说明如下：

由图3知，动摆组件13安装于转子轴(振动电机轴)23轴端，定摆18通过平键19固结于转子轴(振动电机轴)23；一级动摆21与定摆18之间装有轴套20，它通过轴承一22与转子轴(振动电机轴)23相铰接，其下部装有二级摆轴24；二级动摆26通过轴承二25与二级摆轴24相铰接。

由图4知，本发明启动运转时，由于振动电机1中一、二级动摆21、26的自由度不受限制，以及定摆18与定位装置的作用，可使得启动力矩降低，提高启动的快速性；正常运转时，其相对位置和运动情况复杂；停机时定摆18转速减慢，一级动摆21由于惯性会沿顺时针方向移至由定位装置所限定的位置，此时一级动摆21与定摆18的偏心基本抵消，此时二级动摆26无论在任何角度，都使振动电机以很小的激振力通过其系统的共振区，从而防止共振的产生；在定摆18上设有许多定位孔，定位销可以插在不同的定位孔内，以调节动摆21与定摆18启停时的夹角，达到调节启停激振力的目的；当本发明振动电机按逆时针方向运转时，可采用定摆18右侧的定位销孔，装上定位销即可达到上述相同的效果。

在振动电机1两侧分别装有动摆罩3，将动摆组件13罩在动摆罩3内，动摆罩3的径向尺寸应依据所有摆块的运动范围尺寸而定。

本发明中的振动电机，在运行过程中两动摆不仅相对于定摆的位置是自由的，且两动摆之间的相对位置也是自由的，即本发明一端的定摆、一级动摆、二级动摆共具有3个自由度，由此可知本发明至少为3自由度机构。

运行过程中影响两动摆的运动特性的因素很多，使振动电机具有确定输入而不确定输出的混沌运动，混沌运动的特点就是具有宽的功率谱曲线和运动轨迹的某些不规则性能，本发明恰是利用这些特点将混沌运动应用于一些具有特殊作业要求的振动磨系统。

由于左右二级动摆组件的结构为对称分布，故仅对左动摆组件陈述之即可；还是由于对称性，运动时左右动摆组件易实现同步，偶有短时不同步的情况，则产生的轴向力偶矩完全在系统承受范围内，故不另加说明。

图5所示，振动电机1为偏置时，其带动整个上质体运动，由于单侧激振，筒体2内磨介15振动轨迹在振动电机1所在侧呈圆形，经过在中心的椭圆形振动，转变为在筒体2与振动电机1相对一侧的直线形振动；由于系统变刚度特性的作用，系统载荷的变化使得磨介振动轨迹的圆形、椭圆形、直线形的尺寸会有一定幅度的变化，这将有利于提高系统的粉碎效果。

本发明变刚度特性的作单侧激振，附加出现的不同时刻、不同位置、不同尺寸的椭圆与直线振动对于通过提高旋转速度以改善传送过程具有重要作用，而这一点对于磨碎效果具有决定意义。

本发明具有的变刚度特性与双质体结构一起，综合形成较现有技术隔振性能好、结构可靠性高、噪声小、弹簧-轴承寿命长的技术特点，为当今特大型振动磨的进一步大型化提供了条件。

本发明可将具有直径相同的筒体结构单元连接成长度不同的磨机，以满足不同的磨碎作业和停留时间，这就使模块化设计成为可能。

以下介绍本发明的6种实施例，主振弹簧、隔振弹簧、双质体与二级动摆振动电机结构相同，不再赘述。

图6示意表示一种实施形式，它有一个可振动地支承着的磨机容器，此容器在形式上是直径可为1.8米的筒体2，它的一侧在重力轴线与重心之外与一个振动电机1刚性连接。振动电机质量的平衡通过一个设在筒体相对侧轴线与之平衡的配重体17来完成。

图7是示意表达本发明振动磨的配重采用振动电机的实施形式。

即用紧邻筒体2的第二台振动电机35替代配重体17。振动磨可根据选择由振动电机1或振动电机35驱动，此时，另一台振动电机(35或1)总是起平衡质量的作用。这种结构形式允许振动磨机的工作具有不同的振动电机参数，如转速和振动圆的直径等。

图8表示本发明的另一种实施例。在该例中，筒体2的直径可为3.7米，并配备有两个上下重叠单侧地在重力轴线和重心之外起振动电机作用的同步工作的振动电机(1a、1b)。振动电机质量的平衡用配重体17来完成。

图9中表示对应于图8的结构单元的连接情况。为了适应不同的磨碎作业，例如在一个振动磨机中组合至少两个结构单元A和B，采用两组振动电机(1a、1b)，共四台振动电机。

图10表示本发明的另一种实施例。在该例中，振动电机1设置在筒体2内部中心位置，振动电机重力轴线与筒体重心轴线相重合，振动电机的旋转方向与筒体内磨介的旋转运动方向一致，筒体作一般圆形振动的不平衡运动。

图11表示本发明的另一种实施例。在该例中，振动电机1设置在筒体2下部，振动电机重力轴线与筒体重心轴线相重合，振动电机的旋转方向与筒体内磨介的旋转运动方向一致，筒体作近似圆形振动的不平衡运动。

Claims (8)

1.一种变刚度双质体二级动摆混沌振动磨，其特征在于包括上质体、主振弹簧、下质体、隔振弹簧和底座，其中上质体包括振动电机、筒体、右联接架、左联接架和配重体，筒体包括进料口、端盖、出料口和磨介；

上质体与下质体之间通过主振弹簧相联接，主振弹簧内径与上、下质体上的主振弹簧导柱外径相配合，起到在大振幅下仍能使主振弹簧稳定工作的目的；

筒体通过主振弹簧能动地支承在下质体上，在筒体的右侧用右联接架刚性地固结有振动电机，驱动侧的主振弹簧的轴线位于筒体和振动电机的重力轴线之间，主振弹簧的内径与其主振弹簧导柱的外径相配合，起到支撑导向作用；下质体通过隔振弹簧支承在底座上，隔振弹簧的内径与隔振弹簧导柱的外径相配合，同样起到支撑导向作用，在筒体的左侧用左联接架刚性固结有与右侧质量相平衡的配重体，左侧的主振弹簧的轴线位于筒体和配重体的重力轴线之间，筒体内部装有不同粒径的被磨物料和介质球，即磨介。

所述振动电机包括定子、转子轴和动摆组件，动摆组件在转子轴左、右两端呈对称分布，所述动摆组件包括定摆、平键、轴套、一级动摆、轴承一、振动电机轴、二级动摆轴、轴承二和二级动摆；定摆固定在振动电机轴上，一级动摆活套在振动电机轴上或装在定摆轴上，二级动摆则活套在二级动摆轴上。

2.根据权利要求1所述的变刚度双质体二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述振动电机两侧分别装有动摆罩。

3.根据权利要求1所述的变刚度双质体二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述筒体上设置有端盖、进料口和出料口。

4.根据权利要求1所述的变刚度双质体二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述定摆、一级动摆、二级动摆的质量比一般为5∶3.5∶1.5。

5.根据权利要求1所述的变刚度双质体二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述主振弹簧为变螺距螺旋橡胶涂层金属弹簧，由金属螺旋压缩弹簧与橡胶涂层涂覆而成，金属螺旋弹簧的螺距为变螺距。

6.根据权利要求1所述的变刚度双质体二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述隔振弹簧为变螺距螺旋金属橡胶复合弹簧，其由变螺距螺旋金属弹簧和橡胶弹簧两部分复合而成。

7.根据权利要求1所述的变刚度双质体二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述下质体采用框架结构。

8.根据权利要求1所述的变刚度双质体二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述振动电机至少具有一台。

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