CN105032535A - 一种双激振器振动自同步破碎机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双激振器振动自同步破碎机，包括机架(1)、机体组件(2)、两个工作动颚组件(3)与扭轴(4)，机架(1)设置于在地基上，机体组件(2)安装在机架(1)上方，扭轴(4)两端固定于机体组件(2)上，两个工作动颚组件(3)固定于扭轴(4)中部，并左右对称的布置；所述的机架(1)与机体组件(2)间设有弹性减振器组件(5)；所述的工作动颚组件(3)包括动颚体(31)与激振器组件(32)，所述的激振器组件(32)带动工作动颚组件(3)高频同步往复运动，对物料施加高频脉动，实现对物料的振动破碎。适用于高硬度脆性物料和建筑废弃物的破碎，有效降低生产作业能耗，实现资源开发中碎磨工艺阶段的节能降耗。

Description

一种双激振器振动自同步破碎机

技术领域

本专利涉及机械结构技术领域，尤其是涉及一种双激振器振动自同步破碎机。

背景技术

随着我国经济的快速发展和矿产资源的开采利用，面临优质矿产资源日益枯竭的困境，而劣质的矿产资源(如低、贫、细、杂等禀赋差的矿产资源)以现有技术开发水平又难以经济高效地利用，所以对各种矿产资源循环利用和开发技术进步的需求越来越迫切。

同时，随着资源开发利用的扩大，我国每年需要处理大量高硬度脆性和特殊结构等难处理物料，以冶金渣中的钢渣为例，我国每年产生大量的钢渣只有约1/4得到有效利用，利用率远低于发达国家，钢渣处理关键在于渣铁解离，需要将物料破碎到合适的粒径；而钢渣硬度高且包含大量金属铁以及其他高硬度杂质，一般设备难以实现高效连续破碎。

另外，随着我国经济发展，工业化、城镇化过程中产生大量的建筑混凝土废弃物，这些废弃物在经过处理后可以得到许多优质的金属生产原料、混凝土骨料等，但是这些物料的高效破碎仍然是该类物料处理工艺设计优化的瓶颈之一。

传统破碎机在处理上述问题时会遇到以下问题：

1、物料中包含较多的坚硬难破碎物，设备容易损坏；

2、普通的破碎方式如压碎、挤碎、磨碎、劈碎等具有一定的破碎极限，能耗高；

3、破碎力难以控制，产品容易产生过粉碎。

振动破碎通过使物料内部存在的缺陷扩大并创造新的缺陷达到高硬度物料破碎的目的，利用新型高效的破碎技术是解决这类问题的关键，开发利用惯性力的振动破碎装备可以有效的实现碎磨工艺的“多碎少磨”，得到节能降耗的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种双激振器振动自同步破碎机，适用于高硬度脆性物料和建筑废弃物的破碎，同时有效降低生产作业能耗，实现资源开发中碎磨工艺阶段的节能降耗。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种双激振器振动自同步破碎机，包括机架1、机体组件2、两个工作动颚组件3与扭轴4，机架1设置于在地基上，机体组件2安装在机架1上方，扭轴4两端固定于机体组件2上，两个工作动颚组件3固定于扭轴4中部，并左右对称的设置于机架1内，机体组件2下方；

所述的机架1与机体组件2间设有弹性减振器组件5；

所述的工作动颚组件3包括动颚体31与激振器组件32，所述的激振器组件32固定于动颚体31外侧；激振器组件32包括偏心块机构321、柔性万向联轴器322与驱动电机323；驱动电机323通过柔性万向联轴器322连接并驱动偏心块机构321工作；

两个偏心块机构321高速旋转产生的离心力使两个工作动颚组件3高频往复运动，这种往复运动实现对物料的破碎。

所述的偏心块机构321包括一个中间偏心块3211、两个边偏心块3212、偏心块传动轴3213与偏心块安装架3214；

偏心块传动轴3213通过偏心块安装架3214安装于动颚体31上；

两个边偏心块3212固定安装于偏心块传动轴3213上，中间偏心块3211周向可调安装于偏心块传动轴3213上，中间偏心块3211调节位置后与边偏心块3212固定连接。

所述的偏心块传动轴3213通过调心轴承安装于偏心块安装架3214上。

所述的工作动颚组件3还包括动颚内衬板33，动颚内衬板33通过楔块机构34固定于动颚体31内侧。

所述的动颚内衬板33的工作面设有齿形凸棱。

所述的楔块机构34包括楔形块341与压紧螺栓342，压紧螺栓342从外侧穿过动颚体31与楔形块341连接。

所述的弹性减振器组件5包括多组弹簧安装座51与弹簧52，弹簧安装座51分别安装于架1的上方与机体组件2的下方的相对位置，其间设置弹簧52。

所述的机体组件2包括上端盖21与下端盖22，上端盖21与下端盖22通过固定螺栓23固定，扭轴4的两端设于上端盖21与下端盖22间的固定孔中并固定，工作动颚组件3固定于扭轴4中部。

所述的双激振器振动自同步破碎机，还包括入料口6与下料口7，入料口6设于机体组件2上部；下料口7设于机架1下方。

一种双激振器振动自同步破碎机依靠自身的自同步特性实现工作动颚3的同步往复运动，所述的双激振器振动自同步破碎机依照下列关系式选取工作参数：

$m_0{\mathrm{r\ω}}_{m0}^{2}W>T_{e1}-T_{e2}+(f_1-f_2){\mathrm{\ω}}_{m0}$

T_e1、T_e2，单位：牛顿·米，分别是电机施加于两个激振器组件32上的驱动力矩；

f₁、f₂，单位：牛顿·米·秒/弧度，分别是两个激振器组件32的转子的线性阻尼；

单位：牛顿，为激振器组件32的转子离心力；其中，

ω_m0，单位：弧度/秒，是两个激振器组件32的转子在一个旋转周期内的平均转速；

m₀，单位：千克，是激振器组件32的偏心质量；

r，单位：米，是激振器组件32的偏心距；

W＝λ_x-λ_y+λ_ψl；

λ_x、λ_y，单位：米，分别是机体1在水平方向振幅、竖直方向振幅；

λ_ψ，单位：取弧度的值，是动颚组件3绕机体1质量中心的摆幅；

l，单位：米，是扭轴4中心与机体1在水平方向上的距离。

本发明实施例提供的一种双激振器振动自同步破碎机，适用于高硬度脆性物料和建筑废弃物的破碎，同时有效降低生产作业能耗，通过选择适当的工作参数，依靠其自身的自同步特性实现工作动颚3的同步往复运动，避免了采用强制性同步机构，使设备结构简单，运行稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的双激振器振动自同步破碎机的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的双激振器振动自同步破碎机的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的双激振器振动自同步破碎机的结构示意图三；

图4为本发明实施例提供的双激振器振动自同步破碎机的激振器组件结构示意图；

图5为本发明实施例提供的双激振器振动自同步破碎机的激振器组件边偏心块结构示意图；

图6为本发明实施例提供的双激振器振动自同步破碎机的激振器组件中间偏心块结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

实施例

如图1到图4所示，一种双激振器振动自同步破碎机，结构上具体包括机架1、机体组件2、两个工作动颚组件3与扭轴4，机架1设置于在地基上，机体组件2通过安装在机架1上方，扭轴4两端固定于机体组件2上，两个工作动颚组件3固定于扭轴4中部，并左右对称的设置于机架1内机体组件2下方；对称布置的工作动颚组件3之间形成破碎腔。入料口6设于机体组件2上部；具体设于中心位置，下料口7设于机架1下方，具体设于中心位置，物料通过入料口6进入破碎腔，经过破碎腔破碎之后经由下料口7排出。

本例中，所述的机体组件2包括上端盖21与下端盖22，上端盖21与下端盖22通过固定螺栓23固定。由于工作过程中机体的高频振动，固定螺栓23容易松动，所述的固定螺栓23处设有防松机构，防松机构可以是任何防松试工，机械手册中有多种方式记载，如在固定螺栓23之间设计有防松铁丝24。扭轴4的两端设于上端盖21与下端盖22间的固定孔中并固定，工作动颚组件3固定于扭轴4中部。

本例中，所述的机架1与机体组件2间设有弹性减振器组件5；所述的弹性减振器组件5包括多组弹簧安装座51与弹簧52，弹簧安装座51分别安装于架1的上方与机体组件2的下方的相对位置，上下的数量相同位置相对，其间设置弹簧52。

本例中，所述的工作动颚组件3包括动颚体31与激振器组件32，所述的激振器组件32固定于动颚体31外侧；包括偏心块机构321、柔性万向联轴器322与驱动电机323；驱动电机323通过柔性万向联轴器322连接并驱动偏心块机构321工作，两个偏心块机构321高速旋转产生的离心力使两个工作动颚组件3同步往复运动，实现对物料的破碎工作，此时扭轴4的会发生扭转变形，来满足动颚组件3的运动。扭轴4的具体结构，采用专利号ZL201020197363.6中所公开的扭转装置，这里不再详述。

工作动颚组件3还包括卡箍盖35，卡箍盖35与动颚体31通过动颚固定螺栓36紧固在扭轴4中部。驱动电机323可以采用三相异步电机，也可以采用其它电机，还可以采用液压马达等。柔性万向联轴器322是通用的产品，可以根据要求在市面上选用。

本例中，所述的偏心块机构321包括一个中间偏心块3211、两个边偏心块3212、偏心块传动轴3213与偏心块安装架3214；

偏心块传动轴3213通过偏心块安装架3214安装于动颚体31上；安装架3214通过安装架固定螺栓3216固定于动颚体31上。

中间偏心块3211与两个边偏心块3212可以通过调节中间偏心块3211与两个边偏心块3212的重合度来调节惯性矩以满足不同需求

如图5所示，为边偏心块3212的结构示意图，两个边偏心块3212固定安装于偏心块传动轴3213上，周向通过键定位固定，图中表示出键槽3217，图中未表示出键，边偏心块3212定位后采用偏心块固定螺钉3218固定。

如图6所示，为中间偏心块3211的结构示意图，中间偏心块3211周向可调安装于偏心块传动轴3213上，具体的可以是空套于偏心块传动轴3213上，便于调节固定。

中间偏心块3211调节位置后与边偏心块3212固定连接。这里的固定连接的方式是在边偏心块3212与中间偏心块3211外边缘开有多个平行布置的轴向的通槽3219，调节中间偏心块3211的周向位置，使在边偏心块3212与中间偏心块3211的不同的通槽3219对正，对正后在通槽3219中设置固定条，用螺钉固定。这里的固定条与螺钉均未表示。同时中间偏心块3211定位后也可采用偏心块固定螺钉3218固定。

所述的偏心块传动轴3213通过调心轴承安装于偏心块安装架3214上。

两个激振器组件32之间无需设置强制同步旋转机构，通过选择合适的工作参数，包括选择电机参数与偏心块机构321的惯性矩等，依靠设备自身的振动耦合作用，两个激振器组件32之间在设备稳定运动后具有良好的同步特性，即系统具有一定的保持两个激振器组件32转速相同的能力以及向同步旋转运动发展的趋势。激振器组件32高速旋转产生的惯性离心力驱动两个工作动颚组件3高频同步往复摆动，对物料施加高频脉动作用，使物料通过破碎腔过程中经过多次挤压冲击作用，实现振动破碎。可以通过调节激振器组件32惯性矩的大小或者激振器组件32转速来调节破碎力的大小。由于破碎机排料间隙由设备破碎力和物料阻力共同决定，遇到不可破碎物时，工作动颚组件3之间的相对往复运动停止，激振器组件32依然持运动，不损坏设备。设备采用柔性传动与振动破碎技术，具有良好的过载性能，可以挤满给料后再启动。而传统的破碎机，一般没有采用柔性传动与振动破碎技术，启动阶段破碎力不够大，相当于过铁，电流过大，不允许带料启动；该设备采用激振器柔性传动，无需考虑过铁，所以可以带料启动。

本例中，所述的工作动颚组件3还包括动颚内衬板33，动颚内衬板33通过楔块机构34固定于动颚体31内侧。具体固定于动颚体31内侧的燕尾槽(截面为梯形)内，燕尾槽由动颚体31内侧的开槽与楔块机构34共同形成，动颚内衬板33的截面为梯形，下部斜面依靠动颚体31的燕尾槽下方楔形面定位，上部斜面通过楔块机构34的形成的燕尾槽上方楔形面定位，由楔块机构34压紧固定。

所述的楔块机构34包括楔形块341与压紧螺栓342，压紧螺栓342从外侧穿过动颚体31与楔形块341连接。拧紧压紧螺栓342，楔形块341向外侧移动可压紧动颚内衬板33。

所述的动颚内衬板33的工作面设有齿形凸棱，减少动颚衬板与物料之间的接触面积，增加破碎力，得到良好的破碎效果。同时，所述动颚内衬板33优先采用高硬度耐磨的高锰钢制成。

整个双激振器振动自同步破碎机，利用激振器组件32高速旋转产生的惯性力实现物料振动破碎的原理，使得它可以有效破碎坚硬的脆性物料，如加工铁合金、硬质合金、碳化硅、高冰镍、人工晶体，破碎能耗低，破碎沿物料内部缺陷开始以及高频振动的作用，过粉碎少。

由于驱动电机323通过柔性万向联轴器322连接并驱动偏心块机构321工作，这一柔性传动，使得破碎机可以带负荷启动与停车，在大块不可破碎物卡在破碎腔中时，驱动电机323可以继续带动激振器组件32工作，设备暂时无法进行破碎工作，但不会损坏；由于采用惯性力振动破碎的机理，破碎腔大小的变化是由物料阻力与破碎力共同决定，当衬板磨损时，不会增大破碎产品的平均粒度。设备破碎比大，可以有效减少破碎及磨碎段数。

由于机械振动系统自同步的特性，传动部件的结构相当简单，机器的润滑、维护和检修等经常性的工作大为简化；同时，由于双激振器组件32反向旋转，设备可以有效的实现自平衡。激振器组件32通过柔性传动，柔性传动的弹性联接可以降低传到传动装置及其轴承上的冲击负荷。同时，机架组件2安装在弹性减振器组件5上，通过弹性减振器组件5可以降低和吸收对基础的振动；因而可以减少了对设备的基建投资。

由于破碎机的自平衡特点，对地基要求较低，破碎机直接坐落在槽钢支撑平台上，工作过程设备稳定运行，不需要地脚螺栓固定。

由于破碎机具有竖直“V”字型破碎腔的构造，能够处理相当长度的产品，如钢筋混凝土预制板构件，并把钢筋和混凝土基本分离开来。由于该设备良好的“过铁”性能，在处理回收钢筋混凝土方面具有良好的工作性能。

由于利用惯性力实现物料振动破碎的原理，设备在处理高硬度高碳铬铁时体现出优良的破碎性能，入料为片状厚200mm，，轴向尺寸小于300mm，产品小于40mm，符合产品行业要求且产品粒度均匀，为后续处理提供了良好的原料。改变了以往人工大锤砸矿的生产方式，极大提高生产率。

本例提供还提供一种双激振器振动自同步破碎机的工作参数的选择方法，破碎机依照下列关系式选取工作参数：

$m_0{\mathrm{r\ω}}_{m0}^{2}W>T_{e1}-T_{e2}+(f_1-f_2){\mathrm{\ω}}_{m0}$

T_e1、T_e2，单位：牛顿·米，分别是电机施加于两个激振器组件32上的驱动力；

f₁、f₂，单位：牛顿·米·秒/弧度，分别是两个激振器组件32的转子的线性阻尼；

单位：牛顿，为激振器组件32的转子离心力；其中，

ω_m0，单位：弧度/秒，是两个激振器组件32的转子在一个旋转周期内的平均转速；一个旋转周期可以是一个工作班次或一个工时；

m₀，单位：千克，是激振器组件32的偏心质量；

r，单位：米，是激振器组件32的偏心距；

W＝λ_x-λ_y+λ_ψl；

λ_x、λ_y，单位：米，分别是机体1在水平方向振幅、竖直方向振幅；

λ_ψ，单位：取弧度的值，是动颚组件3绕机体1质量中心的摆幅；

l，单位：米，是扭轴4中心与机体1在水平方向上的距离。

另外，在设备处于平稳的状态时，上述的参数还应该满足以下要求：

T_e1+T_e2-f₁ω_m0-f₂ω_m0＝0

$T_{e1}-T_{e2}+(f_1-f_2){\mathrm{\ω}}_{m0}+m_0{\mathrm{r\ω}}_{m0}^{2}Wsin2\mathrm{\α}=0$

2α，单位：弧度，是两个激振器组件32转动相位差。

以上方式，仅是实际中的一种参数选取方式，可以根据的电机分别是施加于两个激振器组件32上的驱动驱动力换算出电机的功率；可以根据是两个激振器组件32的转子在一个周期内的平均转速调节电机的转速；可以根据激振器组件32的偏心质量调节中间偏心块3211与两个边偏心块3212的重合度。

实际中本领域的技术人员可以根据报掌握的知识与有限次的试验机而选取或调节电机的功率与转速以及中间偏心块3211与两个边偏心块3212的重合度，以选择适合的偏心块机构321的惯性矩。

一个具体的实例，根据整体破碎机的设计大小选择电机，将入料大小设计为350mm，驱动电机323选择37kw三相异步交流电机，根据文中所述参数选择关系式的要求，设备在激振器转子738r/min时具有良好的自同步性能。设备在处理某磷矿时，入料粒度120mm左右，产品粒度P90<40mm，产量在50t/h左右。在实际使用时，要求产品在30～60mm之间，该设备的产品粒度完全符合要求，粒度均匀，0～5mm过粉碎约只有3％，完全体现了振动破碎良好的产品粒度。可以带负荷启动与停车，在大块不可破碎物卡在破碎腔中时，破碎腔大小的变化是由物料阻力与破碎力共同决定，当衬板磨损时，不会增大破碎产品的平均粒度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双激振器振动自同步破碎机，其特征在于：包括机架(1)、机体组件(2)、两个工作动颚组件(3)与扭轴(4)，机架(1)设置于在地基上，机体组件(2)通过安装在机架(1)上方，扭轴(4)两端固定于机体组件(2)上，两个工作动颚组件(3)固定于扭轴(4)中部，并左右对称的设置于机架(1)内机体组件(2)下方；

所述的机架(1)与机体组件(2)间设有弹性减振器组件(5)；

所述的工作动颚组件(3)包括动颚体(31)与激振器组件(32)，所述的激振器组件(32)固定于动颚体(31)外侧；激振器组件(32)包括偏心块机构(321)、柔性万向联轴器(322)与驱动电机(323)；驱动电机(323)通过柔性万向联轴器(322)连接并驱动偏心块机构(321)工作；

两个偏心块机构(321)高速旋转产生的离心力使两个工作动颚组件(3)同步往复运动，实现对物料的破碎工作。

2.根据权利要求1所述的双激振器振动自同步破碎机，其特征在于，所述的偏心块机构(321)包括一个中间偏心块(3211)、两个边偏心块(3212)、偏心块传动轴(3213)与偏心块安装架(3214)；

偏心块传动轴(3213)通过偏心块安装架(3214)安装于动颚体(31)上；

两个边偏心块(3212)固定安装于偏心块传动轴(3213)上，中间偏心块(3211)周向可调安装于偏心块传动轴(3213)上，中间偏心块(3211)调节位置后与边偏心块(3212)固定连接。

3.根据权利要求2所述的双激振器振动自同步破碎机，其特征在于，所述的偏心块传动轴(3213)通过调心轴承安装于偏心块安装架(3214)上。

4.根据权利要求1、2或3所述的双激振器振动自同步破碎机，其特征在于，所述的工作动颚组件(3)还包括动颚内衬板(33)，动颚内衬板(33)通过楔块机构(34)固定于动颚体(31)内侧。

5.根据权利要求4所述的双激振器振动自同步破碎机，其特征在于，所述的动颚内衬板(33)的工作面设有齿形凸棱。

6.根据权利要求4所述的双激振器振动自同步破碎机，其特征在于，所述的楔块机构(34)包括楔形块(341)与压紧螺栓(342)，压紧螺栓(342)从外侧穿过动颚体(31)与楔形块(341)连接。

7.根据权利要求1、2或3所述的双激振器振动自同步破碎机，其特征在于，所述的弹性减振器组件(5)包括多组弹簧安装座(51)与弹簧(52)，弹簧安装座(51)分别安装于架(1)的上方与机体组件(2)的下方的相对位置，其间设置弹簧(52)。

8.根据权利要求1、2或3所述的双激振器振动自同步破碎机，其特征在于，所述的机体组件(2)包括上端盖(21)与下端盖(22)，上端盖(21)与下端盖(22)通过固定螺栓(23)固定，扭轴(4)的两端设于上端盖(21)与下端盖(22)间的固定孔中固定，工作动颚组件(3)固定于扭轴(4)中部。

9.根据权利要求1、2或3所述的双激振器振动自同步破碎机，其特征在于，还包括入料口(6)与下料口(7)，入料口(6)设于机体组件(2)上部；下料口(7)设于机架(1)下方。

10.根据权利要求1所述的双激振器振动自同步破碎机，其特征在于，两个工作动颚组件(3)依靠设备自身的振动耦合作用实现同步往复运动，依照下列关系式选取工作参数：

$m_0{\mathrm{r\&omega;}}_{m0}^{2}W>T_{e1}-T_{e2}+(f_1-f_2){\mathrm{\&omega;}}_{m0}$

T_e1、T_e2，单位：牛顿，分别是电机施加于两个激振器组件(32)上的驱动力矩；

f₁、f₂，单位：牛顿·秒/米，分别是两个激振器组件(32)的转子的线性阻尼；

单位：牛顿，是激振器组件32的转子离心力；其中，

ω_m0，单位：弧度/秒，是两个激振器组件(32)的转子在一个周期内的平均转速；

m₀，单位：千克，是激振器组件(32)的偏心质量；

r，单位：米，是激振器组件(32)的偏心距；

W＝λ_x-λ_y+λ_ψl；

λ_x、λ_y，单位：米，分别是机体(1)在水平方向振幅、竖直方向振幅；

λ_ψ，单位：取弧度的值，是动颚组件(3)绕机体(1)质量中心的摆幅；

l，单位：米，是扭轴(4)中心与机体(1)在水平方向上的距离。