CN102452130B - 砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置。该装置采取将箱式振动台安装布置在砌块成型机械的机架基座上，由调频振动电机依次连接同步齿轮箱、动力传动轴和激振器；将激振器安装布置在箱式振动台下方，由激振器的激振凸轮直接驱动箱式振动台进行周期性强力振动；由频率自动调整程控装置，通过调节控制调频振动电机频率改变激振器转速，调节控制振频振幅和激振力；较好地解决了四轴同步高效强力激振、振频振幅激振力无级调整、轻振与强振瞬间转换等技术难题。该装置主要用于配置砌块自动成型机生产混凝土砌块制品，具有振动加速度高、激振力有效覆盖面积大、振动成型周期短、制品质量性能等级高等突出优点。

Description

砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置

技术领域

本发明涉及一种建筑材料机械设备，具体说是一种为混凝土砌块自动成型机械配备的砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置。

背景技术

混凝土砌块，是一种不使用粘土做原料，不需要烧制成型的低耗能、广用途新型建筑砌休结构材料；特别是利用煤矸石、煤渣、尾矿渣、炉渣、粉煤灰等工业固体废弃物做骨料制成的高性能混凝土砌块制品，对节约土地、保护环境、利用资源、节省能源都具有十分重要意义，是世界各国都在积极大力推广发展的重大环保节能新型建筑材料项目。

混凝土砌块制品品的生产和应用，在国外已有一百多年的历史，特别是在德国、意大利、日本、美国等工业发达国家，已把混凝土砌块制品当成是主要建筑砌体结构材料，广泛应用在房屋、市政、港口、河堤、路坡等领域中的建筑砌体工程，在房屋建筑工程中已达到全部墙体结构材料的80％以上。

我国混凝土砌块制品的生产应用起步较晚，但发展较快。自1988年建设部、农业部、国家土地局、国家建材局联合发出《严格限制毁田烧砖积极推进墙体改革意见的通知》，明确提出“积极推广应用新型墙体材料，逐步取代传统实心粘土砖”的改革发展方向后，我国的混凝土砌块制品产业，在短短的二十多年时间内，经历了萌芽、扩展、提高、勃兴等不同发展阶段，现已初具规模，蔚然可观。据有关资料介绍，到2008年我国专业从事混凝土砌块制品生产的企业已有4800多家，全国每个省、市、自治区内均设有最少几十家、最多几百家的生产企业，北京市就有生产企业288家；全国混凝土砌块制品总产量已高达18000万m³，居世界各国之冠；全国使用混凝土砌块的各类建筑工程总面积已有37000万m²；全国混凝土砌块制品的总产值高达1000多亿元。目前，混凝土砌块制品已成为我国建筑材料中最具市场发展潜力的新型砌体结构材料。

生产制造出高性能、广用途的混凝土砌块制品，必须依靠高性能砌块自动成型机械设备。西方工业发达国家凭借先进科学技术水平和强大生产制造能力，经过一百多年的发展完善，使砌块自动成型机械设备成为一种技术学科独立、品种规格齐全、制造技术成熟的优势商品；在托板传输更换、供料布料控制、压实成型运行等关键技术控制环节上，已全部实现了自动化、程控化；特别是在核心关键技术强力激振成型方面，已普遍采用了2机4轴8点同步高效强力激动、振频振幅激振力无级调整、轻振与强振瞬间转换、多级有效隔振减振措施等世界先进技术；生产制造的激振装置，已能使模箱振动加速度最大达到38G，混凝土砌块制品强度等级最高达到MU20.0级，每模成型块数最多达到28块，成型周期最短达到15S。目前，西方工业发达国家生产制造的砌块自动成型机械设备，在产品结构布置、技术发展方向、自动化配置、技术参数选择、甚至产品交易价格等诸多方面，都依然发挥着引领、导向和规范作用。

我国的砌块成型机械设备与西方工业发达国家相比起步较晚，技术水平差距较大。现在市场上普遍应用的产品，绝大多数都是在原制砖机基础上经过改进完善提高后定型生产，在换板、布料、压型、脱模等工艺环节上，普遍存在着技术陈旧落后问题，在振动成型技术方面技术差距更大。

振动成型技术，是砌块自动成型机械设备的核心关键技术，不仅能决定和代表砌块成型机械设备的技术性能水平，而且也能直接决定和反映混凝土砌块制品的质量性能结果。我国砌块成型机械设备中的现有激振装置与西方工业发达国家相比，至少存在以下四方面差距：

一是在激振装置的结构布置方面，绝大多数产品都采用着传统的2机2轴4点振动的结构布置形式，由于受结构限制，普遍存在着振动源驱动点少，激振力有效覆盖面积小等技术缺陷，致使砌块成型机械设备的振动台面积不大，生产能力不高，一般每模成型块数只能布置4块或6块，最高仅能达到9块。

二是在激振装置的同步振动控制方面，绝大多数产品都缺乏有效调整控制手段，普遍存在轴转速差过大，激振驱动时间差过长、振动台面振幅偏差量过高等技术缺陷，致使砌块成型机械设备的振动成型周期过长，生产效率不高，一般每模振动成型周期都在75S以上，最快仅能达到28S。

三是在激振装置的隔振减振措施方面，绝大多数产品都缺乏减轻或吸纳振动能量向机架、振动电机等基础部件传递的有效手段，为减小振动对砌块成型机械设备的损害，延长使用保修时间，降低成本费用，都不得不设计选择使用功率较小的振动电机做动力源，一般单机动力都不超过7.5KW，最大也仅能达到12KW；结果使模箱振动加速度一般都不超过8G，最好也仅能达到17G，因此影响到混凝土砌块制品的强度等级最高也仅能达到MU7.5级。

四是在激振装置的技术调整控制方面，由于受到设计思想、技术水平、综合生产制造能力等方面的限制，绝大多数产品的控制手段都处于较低水平，只有极少数引进技术产品能实现振频振幅激振力无级调整、轻振与强振瞬间转换的先进技术调控水平要求，很难推广应用西方工业发达国家普遍采用的布料同时进行轻振与加压同时进行强振相结合的振动成型技术最新成果，因此也影响制约了我国混凝土砌块制品技术性能、质量水平的快速提升。

本发明通过认真分析研究，针对我国砌块成型机械用激振装置存在的不足或弱点，发明设计出一种以大功率调频振动电机做动力源，具有四轴同步高效强力振动、振频振幅激振力无级调控、轻振与强振瞬间转换、有效隔振减振措施等功能的砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置。

发明内容

本发明解决的技术问题：

本发明研究设计的砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置，拟解决以下主要技术问题。

本发明拟通过在整体结构布置、操纵驱动、安装连接等方面采取的独创技术措施，研究设计出一种能为我国不同类型的砌块成型机械设备配装，能解决好我国砌块成型机械在振动成型技术方面长期存在的多轴同步高效强力激振、振频振幅激振力无级调节控制、轻振与强振瞬间完成转换、消减振动能量向机架传递等关键技术难题，为我国砌块自动成型机械的更新换代和技术发展进步，提供一种具有国内技术领先水平的高性能四轴同步强力激振装置。

解决技术问题采取的技术方案：

本发明对拟解决的技术问题，采取以下技术方案预以解决。

本发明研究设计出的砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置，包括调频振动电机、同步齿轮箱、硬质橡胶纤维联轴器、动力传动轴、激振器、箱式振动台、硬质橡胶纤维减振块、安装固定基座、频率自动调整程控装置。该强力激振装置，采取用2台大功率调频振动电机做动力源，由2台调频振动电机直接连接同步齿轮箱，由同步齿轮箱连接4根动力传动轴，再由4根动力传动轴分别连接安装布置在箱式振动台下方的4台激振器，用激振器上均匀分布的8块激振凸轮直接驱动箱式振动台进行周期性上、下强力振动的整体结构布置形式，较好地实现了四轴同步高效强力振动技术目标。该强力激振装置，在砌块自动成型机械操纵控制系统中设有频率自动调整程控装置，通过调节控制调频振动电机频率，操纵控制改变激振器转速的操纵驱动形式，实现了振频振幅激振力无级调整、轻振与强振瞬间完成转换的技术目标，使砌块自动成型机械有条件推广应用布料同时进行轻振与加压同时进行强振相结合的振动成型新技术。该强力激振装置，采取通过特殊设计的硬质橡胶纤维联轴器，依次将大功率调频振动电机的动力输出轴与同步齿轮轴的动力输入端，将同步齿轮轴的动力输出端与动力传动轴，再将动力传动轴与激振器轴紧密连接；采取将已实现紧密连接的调频振动电机和同步齿轮箱，通过安装固定基座向时安装固定在砌块自动成型机械的设备基础上；采取通过硬质橡胶纤维减振块，将箱式振动台连接安装在砌块自动成型机械的机架基座上等多级组合隔振减振安装连接形式，实现了消减或吸纳强力振动作业向机架、同步齿轮箱、调频振动电机等基础部件传递振动能量的技术目标。

所述的同步齿轮箱，是为了实现强力激振装置能由2台调频振动电机，驱动4根动力传动轴，带动4台激振器，以等同转速进行四轴同步转动而研究设计的同步控制部件；同步齿轮箱与大功率调频电机实现紧密连接后，通过安装固定基座同时安装固定在砌块自动成型机械的设备基础上。同步齿轮箱包括箱体、同步齿轮、同步齿轮轴、轴承、端盖；同步齿轮箱的箱体，用铸造方法成型后加工制成，内装4只依次排列啮合的同步齿轮；4只同步齿轮，通过4根同步齿轮轴安装布置箱体侧壁上，其中有2根同步齿轮轴既有动力输入端又有动力输出端，有2根同步齿轮轴只有动力输出端没有动力输入端；同步齿轮箱中的2根同步齿轮轴动力输入端，通过硬质橡胶纤维联轴器分别与2台大功率调频振动电机的动力输出轴相连接；同步齿轮箱中的4根同步齿轮轴动力输出端，通过硬质橡胶纤维联轴器分别与4根动力传动轴相连接。

所述的激振器，是为了实现强力激振装置的振动源驱动激振点多，有效激振力覆盖面积大，而研究设计的强力激振作业部件；激振器设计布置共有4台，每台激振器都有1根激振器轴，每根激振器轴上都安装固定有2块激振凸轮；4台激振器的激振器轴，均通过硬质橡胶纤维联轴器分别与4根动力传动轴相连接。4台激振器，安装布置在箱式振动台下表面的激振器安装吊座上，由均匀分布的8块激振凸轮直接驱动箱式振动台进行周期性上、下强力振动。

所述的箱式振动台，是为了实现强力激振装置通过完成周期性上、下强力振动，使承载的混凝土砌块模箱能获得最高振动加速度，而且振动均匀、振幅偏离量小，而研究设计的振动作业部件。箱式振动台，用厚钢板通过全约束焊接方法焊装制造成一个刚性连接整体；为限制减小各激振点产生激振力的衍射干扰，箱式振动台的上表面设计制造成多条并列、单体呈梁脊式结构形式；下表面设计制造成平板式结构，设计布置焊装有安装吊座，用于安装固定激振器，并直接接受激振器中8块激振凸轮的激振驱动；箱式振动台的左、右两侧，分别设计布置有顺序排列的硬质橡胶纤维减振块安装连接支座，用于通过硬质橡胶纤维减振块将箱式振动台连接安装在砌块自动成型机械的机架基座上；在每个安装连接支座上，都设计布置有硬质橡胶纤维减振块压力间隙调节装置，用于通过调节各硬质橡胶纤维减振块的安装压力间隙，平衡减小箱式振动台上表面各点的振幅偏差，消减箱式振动台向机架传递振动能量。

本发明具有的优点及达到的效果：

1、本发明砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置，采取由2台大功率调频振动电机直接连接同步齿轮箱，带动4根动力传动轴和装有8块激振凸轮的4台激振器，直接驱动箱式振动台进行周期性上、下强力振动的独创整体结构布置形式，较好地解决了现有砌块成型机械长期存在的振动源驱动激振点少、激振力有效覆盖面积小、生产能力低等技术难题；配置该强力激振装置的混凝土砌块自动成型机，激振点达到8处，激振力有效覆盖面积达到1400×1250mm，每模成型标准砌块的块数达到15块，生产能力达到38m³／h以上；全年连续生产总能力可高达10万m³。

2、本发明砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置，采取用2台37kw的大功率调频振动电机做动力源，用同步齿轮箱和频率自动调整程控装置调节控制频率、转速的驱动控制形式，使该强力激振装置具有了四轴同步高效强力振动、振频振幅激振力无级调整、轻振与强振瞬间完成转换等优异振动成型作业功能，较好地解决了现有砌块成型机械长期存在的激振轴转速差较大、激振力驱动时间差较长、振动台振幅偏差量高、振动成型周期长、生产效率低等技术难题，配置该强力激振装置的混凝土自动成型机，振动台面振幅偏差量达到≤0.2mm,振动加速度达到28G，混凝土砌块强度等级达到MU15.0级，生产效率达到振动成型周期仅用15S。

3、本发明砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置，采取了各种轴类之间传递动力均通过硬质橡胶纤维联轴器进行连接，箱式振动台通过硬质橡胶纤维减振块与砌块成型机械的机架基座进行连接，调频振动电极与同步齿轮箱紧密连接后通过安装固定基座共同安装固定在砌块成型机械的设备基础上等多级组合隔振减振安装连接形式，有效地消减了强力振动作业向机架、同步齿轮箱和调频振动电机等基础部件传递的振动能量；配置该强力激振装置的混凝土自动成型机，使用可靠度达到90％以上，平均无故障时间达到100h以上。

附图说明

附图1：强力激振装置结构布置示意图。

附图2：强力激振装置连接安装示意图。

附图3：同步齿轮箱结构布置示意图。

附图4：箱式振动台结构示意图。

具体实施方式

如附图1所示，本发明砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置，包括调频振动电机(12)、同步齿轮箱(11)、硬质橡胶纤维联轴器(7)、动力传动轴(9)、激振器(4)、箱式振动台(3)、硬质橡胶纤维减振块(8)、安装固定基座(10)、频率自动调整程控装置。

如附图1、附图2所示，本发明砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置，选择使用2台37kw大功率调频振动电机(12)做动力源，将2台调频振动电机(12)的动力输出轴，通过硬质橡胶纤维联轴器(7)分别与同步齿轮箱(11)中2根同步齿轮轴(17)的动力输入端相连接；将同步齿轮箱(11)中4根同步齿轮轴(17)的动力输出端，通过硬质橡胶纤维联轴器(7)分别与4根动力传动轴(9)相连接，再通过硬质橡胶纤维联轴器(7)分别与安装布置在箱式振动台(3)下方的4台激振器(4)相连接；由激振器(4)中的8块激振凸轮(5)直接驱动箱式振动台(3)进行周期性上、下振动，实现四轴同步强力激振；通过设置在砌块自动成型机械操纵控制系统中的频率自动调整程控装置，操纵调节控制调频振动电机(12)频率，完成改变调节激振器轴转速，实现振频振幅激振力无级调整，轻振与强振瞬间完成转换；将已经实现连接的调频振动电机(12)和向步齿轮箱(11)，通过安装固定基座(10)同时安装固定在砌块自动成型机械的设备基础上；将箱式振动台(3)，通过2排硬质橡胶纤维减振块(8)连接安装在砌块自动成型机械的机架基座上(2)，能有效消减强力激振作业向机架、同步齿轮箱、调频振动电机等基础部件传递振动能量。

如附图3所示，所述的同步齿轮箱(11)，包括箱体(15)、同步齿轮(16)、同步齿轮轴(17)、轴承(13)、端盖(14)。同步齿轮箱(11)的箱体(15)，用铸造方法成型后加工制成，内装4只依次排列啮合的同步齿轮(16)；4只同步齿轮(16)均通过同步齿轮轴(17)及轴承(13)、端盖(14)安装固定在箱体(15)的侧壁上,其中有2根向步齿轮轴(17)既有动力输入端又有动力输出端,有2根同步齿轮轴(17)只有动方输出端没有动力输入端;2根同步齿轮轴(17)的动力输入端，通过硬质橡胶纤维联轴器（7）分别与2台调频振动电机(12)的动力输出轴相连接；4根同步齿轮轴(17)的动力输出端，通过硬质橡胶纤维联轴器(7)再分别与4根动力传动轴(9)相连接。

如附图1、附图2所示，所述的激振器(4)，包括激振器轴、激振凸轮(5)。强力激振装置设计布置的激振器(4)共有4台，分别安装固定在箱式振动台(3)下表面设有的2块激振器安装吊座(6)上；每台激振器(4)，均设有1根激振器轴，每根激振器轴上均安装固定有2块激振凸轮(5)；4根激振器轴均通过硬质橡胶纤维联轴器(7)分别与4根动力传动轴(9)相连接，接受传递到的激振动力；均匀分布安装固定在激振器轴上的8块激振凸轮(5)，直接驱动箱式振动台(3)进行周期性上、下强力振动。

如附图4所示，所述的箱式振动台(3)，用厚钢板通过全约束焊接方法焊装固定制造成一个刚性连接整体；箱式振动台(3)的上表面，为限制减小各激振点产生激振力的衍射干扰，设计制造成多条并列、单体呈梁脊式结构形式，直接与混凝土砌块托板全面接触，传递振频振幅和激振力；箱式振动台(3)的下表面，设计制造成平板式结构形式，并焊装有2块激振器安装吊座(6)，用于安装固定配置的4台激振器(4)，并直接接受激振器(6)中8块激振凸轮(5)的激振驱动；箱式振动台(3)的左、右两侧，分别设计焊装有2排顺序排列的硬质橡胶纤维减振块安装连接支座(18)，用于通过硬质橡胶纤维减振块(8)将箱式振动台(3)连接安装在砌块自动成型机械的机架基座(2)上；在安装连接支座(18)中,设计有硬质橡胶纤维减振块压力间隙调节装置(19)，通过精细调节每块硬质橡胶纤维减振块(8)的压力间隙,能有效平衡消减强力激振作业向机架传递振动能量，保持整机稳定。

Claims (4)

1.一种砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置，其特征在于：该强力激振装置包括调频振动电机(12)、同步齿轮箱(11)、硬质橡胶纤维联轴器(7)、动力传动轴(9)、激振器(4)、箱式振动台(3)、硬质橡胶纤维减振块(8)、安装固定基座(10)和频率自动调整程控装置；该强力激振装置，选择使用调频振动电机(12)做动力源，将调频振动电机(12)的动力输出轴通过硬质橡胶纤维联轴器(7)与同步齿轮轴(17)的动力输入端相连接与同步齿轮箱(11)中的同步齿轮轴(17)的动力输出端通过硬质橡胶纤维联轴器(7)与动力传动轴(9)相连接，再通过硬质橡胶纤维联轴器(7)与安装布置在箱式振动台(3)下方的激振器(4)相连接，由激振器(4)中的激振凸轮(5)直接驱动箱式振动台(3)进行周期性上、下振动；通过设置在砌块自动成型机械操纵控制系统中的频率自动调整程控装置操纵调节控制调频振动电机(12)频率，改变调节激振器转速，实现振频振幅激振力无级调整、轻振与强振瞬间转换；调频振动电机(12)和同步齿轮箱(11)通过安装固定基座(10)同时安装固定在砌块自动成型机械的设备基础上；箱式振动台(3)，通过硬质橡胶纤维减振块(8)连接安装在砌块自动成型机械的机架基座上(2)，能有效消减强力激振作业向机架、同步齿轮箱、调频振动电机基础部件传递振动能量。

2.根据权利要求1所述的砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置，其特征在于：所述的同步齿轮箱(11)包括箱体(15)、同步齿轮(16)、同步齿轮轴(17)、轴承(13)和端盖(14)；同步齿轮箱箱体(15),用铸造方法成型后加工制成，内装依次排列啮合的同步齿轮(16)，同步齿轮(16)均通过同步齿轮轴(17)、轴承(13)及端盖(14)安装固定在箱体(15)的侧壁上。

3.根据权利要求1所述的砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置，其特征在于：所述的激振器(4)包括激振器轴和激振凸轮(5)，激振器(4)安装固定在箱式振动台(3)下表面设有的激振器安装吊座(6)上。

4.根据权利要求1所述的砌块自动成型机械用四轴同步强力激振装置其特征在于：所述的箱式振动台(3)，用厚钢板通过全约束焊接方法焊装成一个刚性连接整体；箱式振动台(3)的上表面，为限制减小各激振点产生激振力的衍射干扰，设计制造成多条并列、单体呈梁脊式结构形式，直接与混凝土砌块托板全面接触，传递振频振幅和激振力；箱式振动台(3)的下表面，设计制造成平板式结构形式，焊装有激振器安装吊座(6)，直接接受激振凸轮(5)的激振驱动；箱式振动台(3)的左、右两侧，分别设计焊装有顺序排列的硬质橡胶纤维减振块安装连接支座(18)；在安装连接支座(18)中，设计有硬质橡胶纤维减振块压力间隙调节装置(19)通过精细调节每块硬质橡胶纤维减振块(8)的压力间隙，能有效平衡消减强力激振作业向机架传递振动能量，保持整机稳定。

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