CN104324782B - 一种交流伺服驱动的搅拌与振动复合式纳米粉制备球磨机 - Google Patents
一种交流伺服驱动的搅拌与振动复合式纳米粉制备球磨机 Download PDFInfo
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Abstract
一种交流伺服驱动的搅拌与振动复合式纳米粉制备球磨机，其动力分别由搅拌用的第一交流永磁同步伺服电机、振动用第二交流永磁同步伺服电机提供，第一交流永磁同步伺服电机通过减速器输出端的中心小齿轮与三组空心搅拌轴组的端部大齿轮相啮合，三组空心搅拌轴组的另一端部的振动偏心轴驱动用的小齿轮通过中心大齿轮、升速器与第二交流永磁同步伺服电机相连，每组空心搅拌轴组的振动偏心轴装有两组偏心块，振动偏心轴支撑在空心轴的内孔，空心轴上焊接有螺旋搅拌叶片，由于采用三组可控振动搅拌轴组，既能进行搅拌、又能在振动偏心轴上施加振动，合理的控制搅拌的速度，提高搅拌效率。
Description
技术领域
本发明属于粉末制备球磨机技术领域，具体涉及一种交流伺服驱动的搅拌与振动复合式纳米粉制备球磨机。
背景技术
球磨机是当材料被加工或粉碎至一定尺寸后，再进行加工或粉碎至更小尺寸所用的关键设备。它运用自身的旋转或搅拌轴的搅拌作用带动其机身圆桶中的研磨体对物料进行搅拌和研磨，经过研磨体对物料不断的冲击和摩擦，将物料磨成理想尺寸的细粉。球磨机在水泥、化工、建筑、化肥、耐火材料、陶瓷产业等得到了广泛的应用。
球磨机可分为多种类型，常见的工业用球磨机是卧式大型球磨机。它是由水平的长筒体，进出料轴和磨头部分组成，筒内装有研磨体，筒体一般由钢板制造，筒内的研磨体一般是钢制小球，研磨时按照与物料基于一定的比例放入筒内进行研磨。钢球的直径由最终物料的目标尺寸来决定。当球磨机圆筒开始转动的时候，研磨体以及物料由于惯性、离心力和摩擦力的作用被筒体带到一定高度。当它们受到重力作用，两者均被抛落，下落的研磨体与处于筒体底部的研磨体相互碰撞击碎物料。
实验室球磨机在尺寸上与工业球磨机相比之下相对较小，但在打磨物料的原理上大致相同。实验室球磨机大致可分为卧式和立式两种类型。卧式实验室球磨机工作原理和工业卧式球磨机基本一致，通过筒体的转动带动筒内的研磨体对物料进行冲击和打磨。而立式实验室球磨机是通过伸入筒内的搅拌轴的旋转作用带动筒体内的研磨体对物料进行研磨和粉碎。
根据物料的物理及化学性质的不同，球磨机所选用的研磨体也各不相同。研磨体的材质一般可分为金属和非金属两大类型。常见的金属研磨体有不锈钢珠、钨钢珠和铬合金钢珠等。金属材料研磨体是最常见的研磨体之一，它性价比提高了它应用的广泛性。但是由于自身性质的关系，金属研磨体在研磨过程中会与物料产生一系列的化学反应，以至于污染物料。所以，在应用于研磨与金属会发生反应的物料时，非金属研磨体一般作为第一选择。常见的非金属研磨体有多数由陶瓷材料组成。例如氧化铝、碳化硅等等。平时常见的鹅暖石和大理石也可作为研磨体供球磨机使用。作为研磨物料的研磨体，其本身强度是第一个要考虑的因素。如果要研磨的物料自身强度比较大，则需选用比物料本身强度大，或者相同材质的研磨体对其进行研磨和粉碎。一是可以保持球磨机的工作效率，二是在研磨过程中不会对物料造成污染。例如碳化硅材料和碳化硅研磨体。
对于最终研磨后物料的直径大小，是由研磨体和球磨机自身的条件来决定。球磨机自身的转速可以控制研磨体之间相互碰撞的频率以及强度。转速越高，碰撞频率以及强度越大，物料直径则越小。同样，研磨体本身的直径大小也直接决定物料研磨后的尺寸。研磨体直径越小，物料被研磨后直径也越小。当增加了球磨的时间，物料被研磨的频率也同时增大，则物料被研磨后的尺寸也越小。
现有的球磨机存在球磨效率低的缺点。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种交流伺服驱动的搅拌与振动复合式纳米粉制备球磨机，大幅度地提高球磨效率。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种交流伺服驱动的搅拌与振动复合式纳米粉制备球磨机，其动力分别由搅拌用的第一交流永磁同步伺服电机1、振动用第二交流永磁同步伺服电机8提供，第一交流永磁同步伺服电机1连接至减速器2的输入端，减速器2的输出端与搅拌用的中心小齿轮11相连，中心小齿轮11分别与三组空心搅拌轴组10的端部大齿轮10-1相啮合，三组空心搅拌轴组10的另一端部的振动偏心轴驱动用的小齿轮10-8分别与中心大齿轮12相啮合，中心大齿轮12与升速器7的输出端相连，升速器7的输入端与第二交流永磁同步伺服电机8相连，三组空心搅拌轴组10均置于搅拌筒5内，搅拌筒5一端设有入料仓门6，入料仓门6与搅拌筒5相连，搅拌筒5另一端设有出料口9。
所述的每组空心搅拌轴组10包括振动偏心轴10-2，振动偏心轴10-2的端部与搅拌用的小齿轮10-8连接，振动偏心轴10-2上装有两组相同的偏心块10-3，振动偏心轴10-2通过两端完全相同的两个双列球面球轴承10-4支撑在空心轴10-5的内孔之中，空心轴10-5上焊接有螺旋搅拌叶片10-6，空心轴10-5左端与第一空心轴端头10-7相连，第一空心轴端头10-7与端部大齿轮10-1相连，第一空心轴端头10-7的中部通过两个深沟球轴承10-9支撑，两个深沟球轴承10-9的外圈支撑在滚动轴承支撑套筒10-10的内孔上，滚动轴承支撑套筒10-10焊接于端盖14上，端盖14与搅拌筒5相连，空心轴10-5另一端与第二空心端头10-11紧密相配合，第二空心端头10-11通过两个深沟球轴承10-9与滚动轴承支撑套筒10-10相连接，该端头的滚动轴承支撑套筒10-10焊接于该端端盖14上。
本发明的有益效果：由于本发明采用三组可控振动搅拌轴组10，既能进行搅拌、又能在振动偏心轴10-2上施加振动，实现振动与搅拌的复合，使得物料高效磨碎及搅拌混合更加充分，螺旋搅拌叶片10-6为螺旋叶片结构，提高了空心轴10-5与球磨机中材料的摩擦力，从而提高了搅拌效率；为避免细小的纳米粉粘在钢球或螺旋搅拌叶片10-6之上，施加了独立的振动装置，振动偏心轴10-2的振动传至空心轴10-5及螺旋搅拌叶片10-6，对球磨机中的材料产生机械搅拌和机械振动两种作用；本发明采用交流永磁同步伺服电机，交流永磁同步伺服电机可在球磨机搅拌过程中控制搅拌频率，合理的控制搅拌的速度，提高搅拌效率。
附图说明
图1为本发明的总体结构正视图。
图2为本发明的总体结构俯视图。
图3为隐去支架、端盖及搅拌筒后的三维结构斜视图。
图4为隐去支架、端盖及搅拌筒后的三维结构正视图。
图5为振动搅拌轴组10的中心剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
参照图1、图2、图3、图4和图5，一种交流伺服驱动的搅拌与振动复合式纳米粉制备球磨机，其动力分别由搅拌用的第一交流永磁同步伺服电机1、振动用第二交流永磁同步伺服电机8提供，第一交流永磁同步伺服电机1连接至减速器2的输入端，减速器2的输出端通过键与搅拌用的中心小齿轮11相连，中心小齿轮11分别与三组空心搅拌轴组10的端部大齿轮10-1相啮合，进行第二级减速，进一步放大了交流永磁伺服电机1的驱动力矩，使得搅拌轴有足够大的驱动转矩，大齿轮10-1带动空心搅拌轴10-5及其上的焊接的螺旋搅拌叶片10-6旋转，实现搅拌目的；三组空心搅拌轴组10的另一端部的振动偏心轴驱动用的小齿轮10-8分别与中心大齿轮12相啮合，中心大齿轮12通过键与升速器7的输出端相连，升速器7的输入端与第二交流永磁同步伺服电机8相连，三组空心搅拌轴组10均置于搅拌筒5内，搅拌筒5一端设有入料仓门6，入料仓门6通过合页13与搅拌筒5相连，搅拌筒5另一端设有出料口9。
参照图5，为避免细小的纳米粉粘在钢球或搅拌叶片之上，施加了独立的振动装置，所述的每组空心搅拌轴组10包括振动偏心轴10-2，振动偏心轴10-2的端部通过键与搅拌用的小齿轮10-8连接，振动偏心轴10-2上装有两组相同的偏心块10-3，振动偏心轴10-2通过两端完全相同的两个双列球面球轴承10-4支撑在空心轴10-5的内孔之中，空心轴10-5上焊接有螺旋搅拌叶片10-6，空心轴10-5左端通过键与第一空心轴端头10-7相连，第一空心轴端头10-7通过键与端部大齿轮10-1相连，空心轴10-5的左端部通过两个平键紧固在一起，保证第一空心轴端头10-7可靠地带动空心轴10-5旋转，第一空心轴端头10-7另一端通过平键与端部大齿轮10-1相联，第一空心轴端头10-7的中部通过两个深沟球轴承10-9支撑，两个深沟球轴承10-9的外圈支撑在滚动轴承支撑套筒10-10的内孔上，滚动轴承支撑套筒10-10焊接于端盖14上，端盖14通过螺钉与静止不动的搅拌筒5相连，空心轴10-5另一端与第二空心端头10-11紧密相配合，第二空心端头10-11通过两个深沟球轴承10-9与滚动轴承支撑套筒10-10相连接，该端头的滚动轴承支撑套筒10-10焊接于该端端盖14上。
本发明的工作原理为：
本设备主要是为了进一步提高球磨效率，缩短球磨时间。打开入料仓门6，将已混合好的物料和研磨体加入，于此同时，三组搅拌轴组10低速工作，将搅拌筒5内物料搅拌并向前送进，使物料充满搅拌筒5；加料完毕后，将入料仓门6关闭，进行搅拌，待搅拌完成后，将出料口9打开，再次低速运行三组空心搅拌轴组10，将搅拌完成的物料从出料口9处输出，并收集物料。
采用三组可控振动的空心搅拌轴组10，能够在搅拌系统工作时，既能进行搅拌、又能在振动偏心轴10-2上施加振动，避免细小的纳米粉粘在钢球或螺旋搅拌叶片10-6之上，实现振动与搅拌的复合，使得物料高效磨碎及搅拌混合更加充分。为了避免单根空心轴10-5造成的搅拌桶5中心部位和边缘部位径向速度的显著差异，造成搅拌桶5内外的磨碎效果存在显著差异，在搅拌桶5内采用了行星轮传动装置带动三组空心搅拌轴组10对球磨机中的物料进行高强度的搅拌，螺旋搅拌叶片10-6为螺旋叶片结构，提高了空心轴10-5与球磨机中材料的摩擦力，从而提高了搅拌效率。
将行星传动装置中的三组空心搅拌轴组10设计成为三根空心轴10-5，在空心轴10-5中插入装配有偏心块10-3的振动偏心轴10-2，由于偏心块10-3在振动偏心轴10-2转动时所造成的离心作用，振动偏心轴10-2会产生振动，振动偏心轴10-2的振动传至空心轴10-5及螺旋搅拌叶片10-6，对球磨机中的材料产生机械搅拌和机械振动两种作用。
采用交流永磁同步伺服电机，交流永磁同步伺服电机可在球磨机搅拌过程中控制搅拌频率，合理的控制搅拌的速度，提高搅拌效率，对于插入空心轴10-5中振动偏心轴10-2，交流永磁同步伺服电机可以控制振动偏心轴10-2的旋转速度，进而控制振动偏心轴10-2所产生的振动幅度，协助了空心轴10-5对球磨机中材料的研磨效率。
Claims (2)
1.一种交流伺服驱动的搅拌与振动复合式纳米粉制备球磨机，其特征在于：其动力分别由搅拌用的第一交流永磁同步伺服电机(1)、振动用第二交流永磁同步伺服电机(8)提供，第一交流永磁同步伺服电机(1)连接至减速器(2)的输入端，减速器(2)的输出端与搅拌用的中心小齿轮(11)相连，中心小齿轮(11)分别与三组空心搅拌轴组(10)的端部大齿轮(10-1)相啮合，三组空心搅拌轴组(10)的另一端部的振动偏心轴驱动用的小齿轮(10-8)分别与中心大齿轮(12)相啮合，中心大齿轮(12)与升速器(7)的输出端相连，升速器(7)的输入端与第二交流永磁同步伺服电机(8)相连，三组空心搅拌轴组(10)均置于搅拌筒(5)内，搅拌筒(5)一端设有入料仓门(6)，入料仓门(6)与搅拌筒(5)相连，搅拌筒(5)另一端设有出料口(9)。
2.根据权利要求1所述的一种交流伺服驱动的搅拌与振动复合式纳米粉制备球磨机，其特征在于：每组所述的空心搅拌轴组(10)包括振动偏心轴(10-2)，振动偏心轴(10-2)的端部与搅拌用的小齿轮(10-8)连接，振动偏心轴(10-2)上装有两组相同的偏心块(10-3)，振动偏心轴(10-2)通过两端完全相同的两个双列球面球轴承(10-4)支撑在空心轴(10-5)的内孔之中，空心轴(10-5)上焊接有螺旋搅拌叶片(10-6)，空心轴(10-5)左端与第一空心轴端头(10-7)相连，第一空心轴端头(10-7)与端部大齿轮(10-1)相连，第一空心轴端头(10-7)的中部通过两个深沟球轴承(10-9)支撑，两个深沟球轴承(10-9)的外圈支撑在滚动轴承支撑套筒(10-10)的内孔上，滚动轴承支撑套筒(10-10)焊接于端盖(14)上，端盖(14)与搅拌筒(5)相连，空心轴(10-5)另一端与第二空心端头(10-11)紧密相配合，第二空心端头(10-11)通过两个深沟球轴承(10-9)与滚动轴承支撑套筒(10-10)相连接，该端头的滚动轴承支撑套筒(10-10)焊接于该端端盖(14)上。
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