CN104475200B - 薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨，由筒体、薄膜式液压激振器、近共振弹簧组、底座、液压装置所构成，薄膜式液压激振器包括柔性材料制成的薄膜、两个相互平行的刚性平板—和刚性平板二，薄膜设于刚性平板—和刚性平板二间；薄膜单独或与刚性平板—、刚性平板二共同形成容纳液体的密闭空间；液体可通过通道进出此密闭空间，密闭空间通过通道连通液流方向周期性变化的液压源；该振动磨，无需轴承、液压装置无需活塞、激振力能够得到完全平衡、制造简单、维修方便、可不停机无级调频调幅、调频与调幅无关联、成本低、振动力大、无磨损、不泄漏、无需散热、振动力均匀分布、能耗低且对外界振动干扰很小。

Description

薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨

技术领域

本发明涉及一种能产生特殊惯性激振力的薄膜式液压激振器驱动的近共振型四筒振动磨，属于振动利用技术领域。

背景技术

现有振动磨是利用机械式激振器或振动电机作激振源产生振动工作，且多为非近共振型振动磨，当振动力大，转速高时，由于远离共振点工作，导致现有振动磨具有如下不足：

1）现有振动磨利用机械式激振器或振动电机作激振源进行振动利用工作，通常产生较大的惯性激振力，不能得到平衡，须由磨机系统自身承受，其中大部分是由激振器及轴承部分承受，导致轴承发热、磨损、维修频次高、使用寿命低，以致出现过早失效、突发事故等问题，此情况对于磨机连续作业场合影响尤其严重。

2）轴承的润滑、散热、密封以及与轴之间的传动等变得非常复杂，给制造、安装、维修带来很多困难，也降低了可靠性。

3）振动器的振动力是集中作用的，不能均匀分布，这使结构受力不好。

4）机械式激振器或振动电机使多台激振器并联同步工作是困难的。

5）必需停机才能调整机器的振幅。

6）磨机由于振动强度较大，有很多动载荷传到地面，对工作环境造成干扰。

发明内容

鉴之于此，本发明提出一种激振器无需轴承的、激振力能够得到完全内平衡的新型薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨。

本发明的技术解决方案是：

一种薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨，由筒体、薄膜式液压激振器、近共振弹簧组、底座、液压装置所构成，筒体包括筒体一、筒体二、筒体三、筒体四，其中筒体一、筒体二放置在上排，筒体三、筒体四放置在下排，筒体一与筒体三、筒体二与筒体四分别铅垂放置，筒体一、筒体三由底座支撑，相邻的筒体分别通过薄膜式液压激振器连接；

薄膜式液压激振器包括柔性材料制成的薄膜、两个相互平行的刚性平板一和刚性平板二，薄膜设于刚性平板一和刚性平板二间；薄膜单独或与刚性平板一、刚性平板二共同形成容纳液体的密闭空间；液体可通过通道进出此密闭空间，密闭空间通过通道连通液流方向周期性变化的液压源；

刚性平板一、刚性平板二相向的两面均可分为三个区域：与薄膜或液体始终接触的区域a；与薄膜或液体始终不接触的区域b；其它区域c；区域a与区域b不连通；薄膜与刚性平板一、刚性平板二可采用粘接或用法兰螺钉固定，或仅仅接触；刚性平板一、刚性平板二的内外两侧分别安装有近共振弹簧组。

进一步地，密闭空间通过通道分别连通开关阀、直流泵，开关阀、直流泵的另一端均与蓄液池连通，直流泵连续地将液体从蓄液池送往密闭空间，开关阀周期性地将液体从密闭空间排向蓄液池，使密闭空间内的液体的体积、压强周期性地变化。

进一步地，液流方向周期性变化的液压源采用无单向阀的柱塞泵或采用直流泵和方向控制回路实现的装置。

进一步地，薄膜式液压激振器安装有一个以上的近共振弹簧组，每个近共振弹簧组有至少一个回程弹簧、一个螺丝杆、至少一个螺母、至少一个弹簧压板，回程弹簧的一端与刚性平板固定，弹簧压板位于回程弹簧的另一端，螺丝杆自由地穿过回程弹簧和弹簧压板及刚性平板的相应的孔，螺母安在螺丝杆上弹簧压板的另一端，使回程弹簧在任何时间都处于受压状态。

进一步地，所述薄膜式液压激振器设有减振弹簧组，所述减振弹簧组包括减振弹簧上座、减振弹簧、减振弹簧下座，减振弹簧上座与螺丝杆固定，减振弹簧下座固定或底座上。

进一步地，筒体分别由磨筒、加强板、底板固结而成，磨筒固定在加强板的中部，加强板的两端分别设有底板。

本发明的有益效果是：该种薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨，是一种激振器无需轴承、液压装置无需活塞、激振力能够得到完全平衡、制造简单、维修方便、可不停机无级调频调幅、调频与调幅无关联、成本低、振动力大、无磨损、不泄漏、无需散热、振动力均匀分布、能耗低且对外界振动干扰很小的振动磨，它利用薄膜式液压激振器产生振动，采用4个筒体、4个激振器的结构布置，使激振力能够得到完全平衡，进行振动粉磨工作。

附图说明

图1为薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨的结构示意图；

图2是薄膜式液压激振器薄膜与激振板粘接的结构示意图；

图3是薄膜式液压激振器薄膜与激振板法兰固定的结构示意图；

图4为四筒振动磨筒体激振力分布的说明示意图；

图5为振动磨的结构示意图；

图6为铅垂方向近共振及减振弹簧组的结构示意图；

其中：1、筒体，2、薄膜式液压激振器，3、近共振弹簧组，4、减振弹簧组，5、底座，6、水平方向激振器近共振弹簧组，7、10、电机，8、9、开关阀，11、蓄液池，12、14、15、液压管道，13、直流泵；

1-1、1-4、底板，1-2、磨筒，1-3、加强板；

2-1、薄膜，2-2、2-3、激振板；

3-1、螺母，3-2、压板，3-3、3-6、复位弹簧，3-5、主振弹簧，3-4、螺丝杆；

4-1、上座，4-2、减振弹簧，4-3、导向柱，4-4、下座。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

用薄膜式液压激振器取代通用的机械式激振器，由筒体1、薄膜式液压激振器2、近共振弹簧组3、减振弹簧组4、底座5、水平方向激振器近共振弹簧组6及液压装置所构成，如附图1所示，4个筒体1Ⅰ～Ⅳ，可以是相似形，4个薄膜式液压激振器2Ⅰ¹～Ⅳ¹2个为水平放置、2个为铅垂放置，可实现对称分布，每个激振器至少1个近共振弹簧组3，1套液压装置包括至少2个开关阀8、9及2个配套电机7、10，1个蓄液池11、1个直流泵13及若干液压管道12、14、15构成的系统；至少2个底座5。

如图1、图4、图5所示，本实施例利用薄膜式液压激振器2产生振动，采用4个筒体1、4个激振器、8个近共振弹簧组3的基本对称结构布置，近共振弹簧组3中4个配有减振弹簧组4，并与底座5相连接，使激振力能够得到完全平衡，进行振动粉磨工作。

由附图5可知，筒体1分别由磨筒1-2、加强板1-3、底板1-1、1-4固结而成，底板1-1及1-4可以相互垂直，筒体1关于4个激振器中心构成的十字线，可以上下左右对称布置。

激振器由薄膜2-1和激振板2-2、2-3连接而成，如图2、图3，即激振板2-2、2-3是两个相互平行的刚性平板，薄膜2-1是用不渗漏、不易伸长的柔激振板性材料制成；各筒体1的底板分别与激振板的平面相固接，薄膜2-1与两激振板2-2、2-3的接触面密封连接，可以是粘接的密封连接，也可以是螺栓压紧固定的密封连接，还可以是仅仅接触而不固定的密封连接。

上述接触面均可以分为三个区域：与薄膜2-1始终接触的区域a；与薄膜2-1始终不接触的区域b，其它区域c，区域a与区域b不连通，薄膜2-1仅在区域a与平板连接，薄膜2-1与两激振板2-2、2-3构成了一个封闭的空间，与两激振板2-2、2-3不接触的部分可以自由弯曲，从而这一封闭空间的容积是可变的。

如图6所示，近共振弹簧组3分为垂直振动、水平振动两种，其结构可完全相同，垂直振动近共振弹簧组3尚需配置减振弹簧组4，但故螺丝杆3-4尺寸有不同，近共振弹簧组3由至少1个主振弹簧3-5，2个复位弹簧3-3、3-6，两端各1个压板3-2、两端各2个螺母3-1、一个螺丝杆3-4组成，主振弹簧3-5通过螺丝杆3-4安装于两个激振板2-2、2-3端部内侧，2个复位弹簧3-3、3-6通过螺丝杆3-4分别安装于两个激振板2-2、2-3端部外侧，复位弹簧3-3、3-6两端分别与激振板2-2、2-3、压板3-2相接触，螺丝杆3-4自由地穿过复位弹簧3-3、3-6、压板3-2和激振板2-2、2-3上相应的孔，螺丝杆3-4的最下端与减振弹簧组4的上座上面相固结，螺母3-1安装在螺丝杆3-4上压板3-2外侧，通过调节预紧使复位弹簧3-3、3-6处于受压状态。

近共振弹簧组3的作用是当薄膜2-1内液体增加时，薄膜式液压激振器2的两激振板2-2、2-3上下距离增大，同时近共振弹簧组3的激振力作用于两激振板2-2、2-3上，起到增大激振力、迅速和进一步增大振幅的作用，使磨机处于近共振状态。

如图5所示，减振弹簧组4仅与垂直振动近共振弹簧组3配合使用，图示每个激振器的近共振弹簧组3为≥2组，原理上要求减振弹簧组4应≥1组，每组由至少1个减振弹簧4-2、1个上座4-1、2个导向柱4-3、一个下座4-4组成，螺丝杆3-4下端与上座4-1上面相固结，减振弹簧上座4-1下平面和下座4-4上平面上分别固结有导向柱4-3，减振弹簧4-2通过导向柱4-3安装于减振弹簧上座4-1和下座4-4之间，下座4-4与底座的支架相固结，底座的支架与座板相固结，底座的座板固定在地基上。减振弹簧组4的作用是能够减少系统的振动对地基的传递，并减少由此产生的噪声。

如图1所示，液压装置包括至少2个开关阀8、9及2个配套电机7、10，1个蓄液池11、1个直流泵13及若干液压管道12、14、15构成的液压系统；激振器中两激振板2-2、2-3构成的可变封闭空间通过液压管道14、15与直流泵13和开关阀8、9相连，开关阀8、9由电机7、10驱动，一端通过管道与铅垂的两个激振器薄膜内腔相连接，另一端连接蓄液池11，开关阀由电机7驱动，一端通过管道与水平的两个激振器薄膜内腔相连接，另一端连接蓄液池11，直流泵13可以是自含电机7驱动，可持续地供给液体，开关阀8、9周期性地将封闭空间的液体排入蓄液池11，通过调整开关阀8、9，可使铅垂和水平的激振器薄膜内腔达到顺序供液，各筒体1可产生如图4所示的铅垂和水平方向激振力的合成，使得筒体1质心作椭圆或类简谐振动。

本实施例中合理地设计、调整主振弹簧3-5及复位弹簧3-3、3-6、的刚度或调整开关阀的频率可以使系统在近共振状态下工作，从而达到小功率大驱动、减小能耗、提高效率的目的。

由于薄膜2-1是用不易伸长的材料制成的，所以当液体注入封闭空间时，薄膜2-1内部液体的压强会变化，并克服复位弹簧3-3、3-6的作用力和其它阻力使两激振板2-2、2-3的距离增大；阀处于开通状态时，在复位弹簧3-3、3-6作用下，薄膜2-1内部的液体和泵输出的液体都将经阀进入蓄液池11，使液体压强下降，使两激振板2-2、2-3的距离减小，从而完成一个振动循环。

本实施例区别于普通液压和气动装置的是：无需活塞，因而不存在因活塞引起的密封、泄漏、摩擦和磨损。

由于没有泄漏，可以使用水作为介质。封闭空间有很大的工作面积，所以即使内部压强不大但总的振动力却可以很大，薄膜式激振器2能付诸应用的另一个原因是与一般振动磨要求振幅较小的情况相吻合。薄膜式不接触板面边缘处的截面是一个半圆弧，其最大半径R略大于激振振幅。

薄膜材料的应力与内部压强和弧半径成正比，故只要弧半径足够小，现有材料就可以满足压强对薄膜2-1的强度要求。改变开关阀的转速可以改变振动频率，改变泵的流量可以改变振幅。因此本实施例可无级地不停机调频和调幅，且调频和调幅无关。

由于薄膜式激振器2与筒体1接触处的振动力是均匀分布的，使得系统受力状态较好；薄膜2-1与两个激振平面的相对运动是滚动而非滑动，所以无摩擦和磨损。使用薄材料制造薄膜式，可以减小弯曲疲劳损坏。由于螺丝杆3-4的振动位移与上下质体的质量差成正比，故准确地配置质量，再加上减振弹簧的作用，就可以使机器对地面的振动干扰几乎等于零。

Claims (6)

1.一种薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨，其特征在于：由筒体、薄膜式液压激振器、近共振弹簧组、底座、液压装置所构成，筒体包括筒体一、筒体二、筒体三、筒体四，其中筒体一、筒体二放置在上排，筒体三、筒体四放置在下排，筒体一与筒体三、筒体二与筒体四分别铅垂放置，筒体一、筒体三由底座支撑，相邻的筒体分别通过薄膜式液压激振器连接；

薄膜式液压激振器包括柔性材料制成的薄膜、两个相互平行的刚性平板一和刚性平板二，薄膜设于刚性平板一和刚性平板二间；薄膜单独或与刚性平板一、刚性平板二共同形成容纳液体的密闭空间；液体通过通道进出此密闭空间，密闭空间通过通道连通液流方向周期性变化的液压源；

刚性平板一、刚性平板二相向的两面均分为三个区域：与薄膜或液体始终接触的区域a；与薄膜或液体始终不接触的区域b；其它区域c；区域a与区域b不连通；薄膜与刚性平板一、刚性平板二采用粘接或用法兰螺钉固定，或仅仅接触；刚性平板一、刚性平板二的内外两侧分别安装有近共振弹簧组。

2.如权利要求1所述的薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨，其特征在于：密闭空间通过通道分别连通开关阀、直流泵，开关阀、直流泵的另一端均与蓄液池连通，直流泵连续地将液体从蓄液池送往密闭空间，开关阀周期性地将液体从密闭空间排向蓄液池，使密闭空间内的液体的体积、压强周期性地变化。

3.如权利要求1所述的薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨，其特征在于：液流方向周期性变化的液压源采用无单向阀的柱塞泵或采用直流泵和方向控制回路实现的装置。

4.如权利要求1-3任一项所述的薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨，其特征在于：每个近共振弹簧组有至少一个回程弹簧、一个螺丝杆、至少一个螺母、至少一个弹簧压板，回程弹簧的一端与刚性平板固定，弹簧压板位于回程弹簧的另一端，螺丝杆自由地穿过回程弹簧和弹簧压板及刚性平板的相应的孔，螺母安在螺丝杆上弹簧压板的另一端，使回程弹簧在任何时间都处于受压状态。

5.如权利要求4所述的薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨，其特征在于：所述薄膜式液压激振器设有减振弹簧组，所述减振弹簧组包括减振弹簧上座、减振弹簧、减振弹簧下座，减振弹簧上座与螺丝杆固定，减振弹簧下座固定于底座上。

6.如权利要求5所述的薄膜式液压激振近共振型四筒振动磨，其特征在于：筒体分别由磨筒、加强板、底板固结而成，磨筒固定在加强板的中部，加强板的两端分别设有底板。