CN103920866A - 双质体振动鼓 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双质体振动鼓。包括单侧翼筒体、条形驱动梁、振动电机、右机座、左机座、连杆、主振弹簧、隔振弹簧、支撑弹簧、平衡块和落砂圆筒，振动电机和条形驱动梁固装，单侧翼筒体固装平衡块和落砂圆筒，单侧翼筒体与右、左机座之间分别用支撑弹簧连接，与条形驱动梁之间用主振弹簧连接，主振弹簧的轴线正交方向上有连杆约束，条形驱动梁两端与右、左机座之间各用隔振弹簧连接，且隔振弹簧的轴线正交方向上有连杆约束，右、左机座分别设有固定连接立柱弹簧座的右、左立柱，单侧翼筒体的侧翼的两端分别用位移速度调整弹簧与对应的立柱弹簧座连接，本发明的双质体振动鼓节能，对基础震动小，铸件和型砂分离效果好且对铸件保护性好。

Description

双质体振动鼓

技术领域

本发明涉及铸造生产振动落砂领域，特别是双质体振动鼓。

背景技术

湿型铸造流水线通常配置输送式振动落砂机。输送式振动落砂机存在的主要问题是铸件落砂过程太快，高温铸件过早地暴露在空气中，快速冷却，致使金相组织激冷致硬，恶化金加工性能。为了使铸件在合适的冷却速度下冷却，有些流水线选用落砂滚筒替代输送式振动落砂机。落砂滚筒的结构和工作原理类似球磨机，铸件相当于磨球，型砂相当于被粉磨物。落砂滚筒虽然较好地解决了铸件冷却问题，但却带来了新问题，这个新问题就是铸件与筒壁及铸件之间必然发生磕碰，磕碰使铸件受到机械损伤。针对落砂滚筒存在的问题，德国申克公司推出了SST振动鼓（参见《砂型铸造设备》239页， 万仁芳主编，机械工业出版社，2007.10）。SST振动鼓属于单质体振动机械。SST振动鼓的最大特点是：砂型进入振动鼓后，铸件被型砂包裹着沿一条近似水平方向螺旋线缓慢地向出口处移动，铸件冷却速度适中，几乎不会被磕碰损伤。在实际使用中，SST振动鼓在铸件被保护性方面的优势十分明显，但也存在一些问题，例如存在能耗高，对基础有冲击等单质体振动机械固有问题，除此之外，还存在2个问题：

1、铸件移动速度不能单独被调整问题。振动鼓的基本功能之一是使砂型溃散。砂型溃散程度对提高型砂质量有重要意义。砂型溃散程度既取决其自身的工作状态又取决于造型线的生产率。造型线的实际生产率是一个变量，一般明显小于名义生产率。造型线实际生产率大致确定之后，振动鼓的工作状态应被调整。振动鼓的工作状态可分解成铸件沿筒壁提升和塌落的翻滚状态（下文简称翻滚状态）和铸件向出口处的位移速度（下文简称位移速度），翻滚状态越强烈越好，但位移速度不是越快越好，因为位移速度快，可以提高生产率，但对型砂充分溃散不利，而位移速度慢有利于型砂溃散但降低生产率，合理的位移速度是刚好满足生产率要求。合理的位移速度需要在现场调整才能实现。SST振动鼓翻滚状态只能由激振器的激振力调整，位移速度也只能由激振器的激振力调整，激振力大，翻滚状态好，位移速度快，反之，激振力小，翻滚状态差，位移速度慢，也就是说，位移速度和翻滚状态捆绑在一起，不能单独被调整，振动鼓溃散型砂的潜能得不到充分发挥。

2、铸件和型砂的分离问题。振动鼓的基本功能之二是使铸件和砂型分离。振动鼓如果设置能使铸件和型砂分离的栅格板，必设置于铸件出口端。铸件和型砂分离是一个过程，需要一定的时间，如果铸件移动速度快，在栅格板停留时间短，铸件和型砂分离不干净，铸件会带出型砂离开振动鼓，为了避免出现这种情况，SST振动鼓的铸件出口方向被设置在筒体轴线的垂直方向，这样做的目的是让铸件拐弯减速，延长铸件在出口处的停留时间，便于铸件和型砂分离。铸件出口垂直设置带来的问题是折损了筒体的有效长度。筒体的有效长度等于筒体实际长度减去铸件出口宽度，如果筒体实际长度为6米，铸件出口宽度为1米，则筒体有效长度被缩短成5米。筒体长度是振动鼓的一个重要参数，筒体长，有利于砂型溃散，但是，筒体长度受到该振动系统能否实现较好振动状态的制约，不能无限制地加长，实际使用中总有“振动鼓再长一点就好了”的感觉，问题是再加长筒体在技术上有困难。为了充分利用筒体长度，德国ConviTec振动与输送技术有限公司生产的单质体振动鼓取消了铸件和型砂分离功能，不设置栅格板，也不拐弯，铸件和型砂的出口就是筒体的直通口，铸件和型砂离开振动鼓后进入输送式振动落砂机，用输送式振动落砂机完成铸件和型砂的分离，显然，多用1台机器不是一个好的替代方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种双质体振动鼓，该振动鼓除了能解决单质体振动鼓能耗高、对基础有冲击的问题，还能解决位移速度不能单独被调整的问题，还能解决铸件和型砂有效分离的问题。

为实现上述目的，本发明技术方案是一种双质体振动鼓，包括单侧翼筒体、条形驱动梁、振动电机、右机座、左机座、连杆、主振弹簧、隔振弹簧、支撑弹簧、平衡块和落砂圆筒，两个振动电机和条形驱动梁固装，单侧翼筒体固装平衡块和落砂圆筒，单侧翼筒体的下部和右机座及左机座之间分别用四组支撑弹簧连接，单侧翼筒体的侧翼和条形驱动梁之间用一组主振弹簧连接，条形驱动梁两端下部和右机座及左机座之间各用一组隔振弹簧连接，条形驱动梁两端和右机座及左机座之间在隔振弹簧的轴线正交方向上各用一个连杆约束，条形驱动梁和单侧翼筒体之间在主振弹簧的轴线正交方向上用若干个连杆约束，其创新在于：所述左机座设有左立柱，左立柱固定连接一个垫板和一个立柱弹簧座，所述右机座设有右立柱，右立柱固定连接另一个垫板和另一个立柱弹簧座，单侧翼筒体的侧翼的左端和固定连接在左立柱上的立柱弹簧座之间用一组位移速度调整弹簧连接，单侧翼筒体的侧翼的右端和固定连接在右立柱上的立柱弹簧座之间用另一组位移速度调整弹簧连接。

所述落砂圆筒铺设直角形栅格板，直角形栅格板用若干个长锯齿折弯钢板和若干个短锯齿折弯钢板平铺排列搭接而成。

所述落砂圆筒铸件出口端面切半圆角的切角法平面用半椭圆钢板封挡。

本发明的有益效果是：双质体振动鼓振动系统的振动参数按主振型亚近共振取值。位移速度调整弹簧为螺栓紧固型弹簧。调整垫板的厚度即可调整位移速度调整弹簧的静变形值。调整垫板的厚度使变小，静变形值为正值时，位移速度调整弹簧起着阻尼弹簧作用，阻尼弹簧使振幅变小，调整垫板的厚度使变大，静变形值为负值时，位移速度调整弹簧起着刚度弹簧的作用，刚度弹簧在亚近共振情况下使振幅变大。这样就解决了位移速度不能单独被调整的问题。

由锯齿折弯钢板平铺排列搭接而成的栅格板的落砂孔为梯形孔。和圆形孔和方形孔相比，栅格板的梯形孔的周长值最大，周长值大，有利于落砂。

落砂圆筒铸件出口端面切半圆角的角度可在60度至70度的范围内取值，落砂圆筒铸件出口端面切半圆角可以切大半圆角，也可以切小半圆角，切角大小和筒体直径及铸件尺寸有关，在制作上切半圆角比较方便。非切角端面上四分之一半圆用钢板封挡，非切角端面上四分之一半圆的下部为矩形铸件出口。

半椭圆钢板对落砂圆筒内的铸件和型砂起着减速拐弯导向作用，切角的角度大，减速作用大，反之则小，取值60度至70度可获得比较适宜的减速效果。直角形栅格板起着在拐弯处继续落砂的作用；直角形栅格板和半椭圆钢板协同作用，可使铸件获得二次拐弯减速和延长位移路径的双重效应，该双重效应有利于提高型砂和铸件的分离效果。

附图说明

图1是本发明双质体振动鼓的一个实施例立体结构示意图。

图2是图1的前视结构示意图。

图3是图1的俯视结构示意图。

图4是图1的左视结构示意图。

图5是图2中F—F剖视结构示意图。

图6是图2中D—D剖视结构示意图。

图7是图2中E—E剖视结构示意图。

图8是图1中直角形栅格板的立体结构示意图。

图9是图8中直角形栅格板的长锯齿折弯钢板立体结构示意图。

图10是图8中直角形栅格板的短锯齿折弯钢板立体结构示意图。

图11是图1中位移速度调整弹簧立体结构示意图。

图12是图1中垫板的立体结构示意图。

图13是图1中直角形栅格板的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出的实施例对本发明的双质体振动鼓作进一步详细描述。

参见图1、2、3、4、5、6、7，一种双质体振动鼓，包括单侧翼筒体1、条形驱动梁2、振动电机3、右机座4、左机座5、连杆6、主振弹簧8、隔振弹簧9、支撑弹簧10、平衡块11和落砂圆筒12，两个振动电机3和条形驱动梁2固装，单侧翼筒体1固装平衡块11和落砂圆筒12，单侧翼筒体1的下部和右机座4及左机座5之间分别用支撑弹簧10连接，单侧翼筒体1的侧翼1-1和条形驱动梁2之间用一组主振弹簧8连接，条形驱动梁2两端下部和右机座4及左机座5之间分别用隔振弹簧9连接，条形驱动梁2两端和右机座4及左机座5之间在隔振弹簧9的轴线正交方向上各用一个连杆6约束，条形驱动梁2和单侧翼筒体1之间在主振弹簧8的轴线正交方向上用若干个连杆6约束，所述左机座5设有左立柱5-1，左立柱5-1固定连接一个垫板7-1和一个立柱弹簧座7固装，所述右机座4设有右立柱4-1，右立柱4-1固定连接另一个垫板7-1和另一个立柱弹簧座7，所述单侧翼筒体1的侧翼1-1的左端和固定连接在左立柱5-1上的立柱弹簧座7之间用一组位移速度调整弹簧13连接，单侧翼筒体1的侧翼1-1的右端和固定连接在右立柱4-1上的立柱弹簧座7之间用另一组位移速度调整弹簧13连接。

参见图8、9、10、13，所述落砂圆筒12铺设直角形栅格板12-1，直角形栅格板12-1用若干个长锯齿折弯钢板12-1-1和若干个短锯齿折弯钢板12-1-2平铺排列搭接而成。

参见图1、图6所述落砂圆筒（12）铸件出口端面切半圆角的切角法平面用半椭圆钢板12-2封挡。

参见图1、2、11、12，位移速度调整弹簧13为螺栓紧固型弹簧。调整垫板7-1的厚度即可调整位移速度调整弹簧13的静变形值。当调整垫板的厚度变小，静变形值为正值时，位移速度调整弹簧13起着阻尼弹簧作用，当调整垫板的厚度变大，静变形值为负值时，位移速度调整弹簧13起着刚度弹簧作用。

参见图1、3、6，落砂圆筒12铸件出口端面切半圆角的角度可在60度至70度的范围内取值，落砂圆筒铸件出口端面切半圆角可以切大半圆角，也可以切小半圆角，切角大小和筒体直径及铸件尺寸有关，在制作上且半圆角比较方便，非切角端面上四分之一半圆用钢板12-3封挡，非切角端面上四分之一半圆的下部为矩形铸件出口。

半椭圆钢板12-2对落砂圆筒内的铸件和型砂起着减速拐弯导向作用，切角的角度大，减速作用大，反之则小，取值60度至70度可获得比较适宜的减速效果。直角形栅格板12-1起着在拐弯处继续落砂的作用；直角形栅格板12-1和半椭圆钢板12-2协同作用，可使铸件获得二次拐弯减速和延长位移路径（见C1曲线）的双重效应，该双重效应有利于提高型砂和铸件的分离效果。

本发明双质体振动鼓的振动系统的振动参数按主振型亚近共振取值。

双质体振动鼓的运行机理：振动机械的物料从小振幅处向大振幅处振动位移。该运行机理源于实验观察。

双质体振动鼓运行过程描述如下：双质体振动鼓的驱动力作用于单侧翼圆筒1的侧翼1-1，使侧翼1-1处的振幅大于平衡块11处的振幅，驱使圆筒内的物料沿筒壁向侧翼1-1处振动位移并提升，提升到一定高度后产生塌方，连续提升和塌方，形成翻滚状态（参见图7中的C2曲线）；另一方面，在振动鼓运行的初始阶段，物料由进口处1-2进入单侧翼筒体1，单侧翼筒体1的进口处1-2负荷重量大于落砂圆筒12的铸件出口处12-4的负荷重量，负荷重则振幅小，驱使物料向落砂圆筒12振动位移；在振动鼓运行的稳态阶段，由于型砂出口12-5置于铸件出口12-4之前，型砂重量又远大于铸件重量，使落砂圆筒12提前卸去大部分负荷重量，负荷变轻，则振幅变大，致使铸件不断地向铸件出口处1-4振动位移（参见图6中的C1曲线）；

位移速度调整过程描述如下：当稳态运行后物料振动位移速度和生产率要求相比偏快时，停机调整右立柱4-1上的垫板7-1的厚度，使垫板7-1的厚度变小，使右端的位移速度调整弹簧13的静变形值为正值，使位移速度调整弹簧13变成阻尼弹簧，阻尼弹簧使落砂圆筒12的振幅变小，致使物料移动速度变慢。反向调整同样有效，左端调整亦可进行，总之，改变位移速度调整弹簧13静变形值可使物料位移速度在一定范围内变快或变慢。

铸件和型砂分离过程描述如下：物料实际运动是翻滚状态和位移状态的叠加，如同C1曲线和C2曲线的叠加，形成近似螺旋线的运动状态。该螺旋线始终紧靠单侧翼侧（参见图6和图7）。当物料进入落砂圆筒12后，已被溃散的型砂穿落直角形栅格板12-1，从出砂口12-5流出落砂圆筒12，铸件则在直角形栅格板12-1继续振动前移，碰到半椭圆钢板12-2后在半椭圆钢板导向下进行2次拐弯，2次拐弯延长了铸件在落砂圆筒12内的路程和停留时间，有利于铸件和型砂的分离，最后铸件在直角形栅格板12-1上被振出落砂圆筒12的铸件出口12-4。

双质体振动鼓有如下优良特性： 

铸件在筒体内裹砂螺旋前进，铸件不易被磕碰损伤，不裸露在空气中，冷却速度适中，有利于获得预期的材质性能（参见双质体振动鼓运行过程描述及铸件和型砂分离过程描述。铸件冷却速度和位移速度密切相关，根据经验数值，铸件在C1曲线上的位移速度一般在750毫米/分钟左右，该位移值可作为设计依据）；

电耗比单质体振动鼓节省50%左右（主振型亚近共振具有非常明显的节能效应。单质体振动机械因振幅稳定性差，不能在主振型亚近共振处运行，双质体振动鼓可以在主振型亚近共振状态下稳定运行）；

对基础震动小（隔振弹簧9起着隔振作用）

调整位移速度调整弹簧的静变形值即可控制物料在筒体内的位移速度（参见位移速度调整过程描述）；

铸件和型砂的分离效果得到明显提高（参见铸件和型砂分离过程描述。另外，由锯齿折弯钢板平铺排列搭接而成的栅格板的落砂孔为梯形孔。和圆形孔及方形孔相比，栅格板的梯形孔的周长值最大，周长值大，有利于落砂）。

Claims (3)

1. 一种双质体振动鼓，包括单侧翼筒体（1）、条形驱动梁（2）、振动电机（3）、右机座（4）、左机座（5）、连杆（6）、主振弹簧（8）、隔振弹簧（9）、支撑弹簧（10）、平衡块（11）和落砂圆筒（12），两个振动电机（3）和条形驱动梁（2）固装，单侧翼筒体（1）固装平衡块（11）和落砂圆筒（12），单侧翼筒体（1）的下部和右机座（4）及左机座（5）之间分别用四组支撑弹簧（10）连接，单侧翼筒体（1）的侧翼（1-1）和条形驱动梁（2）之间用一组主振弹簧（8）连接，条形驱动梁（2）两端下部和右机座（4）及左机座（5）之间分别各用一组隔振弹簧（9）连接，条形驱动梁（2）两端和右机座（4）及左机座（5）之间在隔振弹簧（9）的轴线正交方向上各用一个连杆（6）约束，条形驱动梁（2）和单侧翼筒体（1）之间在主振弹簧（8）的轴线正交方向上用若干个连杆（6）约束，其特征在于：所述左机座（5）设有左立柱（5-1），左立柱（5-1）固定连接一个垫板（7-1）和一个立柱弹簧座（7），所述右机座（4）设有右立柱（4-1），右立柱（4-1）固定连接另一个垫板（7-1）和另一个立柱弹簧座（7），所述单侧翼筒体（1）的侧翼（1-1）的左端和固定连接在左立柱（5-1）上的立柱弹簧座（7）之间用1组位移速度调整弹簧（13）连接，单侧翼筒体（1）的侧翼（1-1）的右端和固定连接在右立柱（4-1）上的立柱弹簧座（7）之间用另一组位移速度调整弹簧（13）连接。

2. 根据权利要求1所述的双质体振动鼓，其特征在于：所述落砂圆筒（12）铺设直角形栅格板（12-1），直角形栅格板（12-1）用若干个锯齿折弯钢板（12-1-1）和若干个短锯齿折弯钢板（12-1-2）平铺排列搭接而成。

3. 根据权利要求1所述的双质体振动鼓，其特征在于：所述落砂圆筒（12）铸件出口端面切半圆角的切角法平面用半椭圆钢板（12-2）封挡。