CN105381843A - 低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，涉及球磨机设备技术领域，包括筒体、设在筒体两端的第一支撑转轴和第二支撑转轴、分别与第一支撑转轴和第二支撑转轴安装的第一轴承座和第二轴承座及与筒体和/或支撑转轴直连的永磁电机，关键在于：在永磁电机的底部设有自适应性柔性定位装置，装置中包括支撑底座及设置在支撑底座和永磁电机间的缓冲弹簧和阻尼装置，所述缓冲弹簧对称设置在阻尼装置的两侧。本发明的有益技术效果是：阻尼装置的上端顶在电机壳体底部且不与电机壳体连接，缓冲弹簧分别与支撑底座与电机壳体连接，自适应性柔性定位装置可以使电机自适应球磨机同轴度的误差，缓冲多方位的振动，保护电机。

Description

低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统

技术领域

本发明涉及球磨机产品领域，具体涉及一种改进的低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统。

背景技术

球磨机是对物料精细粉磨的关键设备，广泛用于选矿、建材、化工等需要对原材料进行粉化加工的行业，是工业生产中广泛使用的高细研磨机械。球磨机包括水平的筒体、进出料空心轴以及磨头，筒体为长形圆筒，筒内装有球形磨料。筒体为钢板制造，内壁由钢制耐磨衬板与筒体固定，研磨体一般为钢制圆球，并按不同直径和一定比例装入筒，与物料混合后借助滚筒的低速转动形成滚动研磨。在目前的球磨机系统中，传动方式多采用传统的直流电机或异步电机加减速机形成低速驱动。这种工作方式的缺点主要体现在：由于减速机构降低了传动效率；另一方面，传动力距较大且导致故障率偏高、磨损大、维护成本显著增加。

为解决以上的问题，申请号为201110375374.8的中国发明专利公开了一种球磨机低速大转矩永磁电机中心传动直驱系统，采用低速大转矩永磁电机直接驱动，并利用10000V以下高低压电源通过变频器对电机进行供电，显著提高了整个传动系统的传动效率，实现了节能，降低了成本。

长期的运行实践发现：垂直方向轴承外圈磨损远大于其他方向，支撑球磨机两端的半轴需要处于在同一轴线上，才能保证对球磨机稳定和防止连续运转中的偏振。原本的制造精度和安装中的精度要求就很高。大扭矩电机直连式结构导致其中一个半轴的加长、则更增加了制造和安装中的精度要求，形成工程技术上的障碍。直接的公差积累形成的轴端摆振几乎是无法消除的。当球磨机系统使用一段时间后，不可避免单向磨损会产生轴承内（外）圈松动、轴承游隙过大、半轴端整体摆动幅度加大最终导致轴承损坏，球磨机内物料振动导致的筒体变形等会加剧轴承尤其是电机的损坏，已成为目前急需考虑的关键技术问题。

发明内容

本发明目的是提供一种低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，以减缓现有低速大转矩永磁电机直驱式球磨机轴端摆振。本发明在永磁电机的底部设置了自适应性柔性定位装置，使得球磨机系统工作过程中，自适应由于两个支撑转轴同心度的误差引起长轴端的摆振，减缓磨损，延长电机使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，包括筒体、设在筒体两端的第一支撑转轴和第二支撑转轴、分别与第一支撑转轴和第二支撑转轴安装的第一轴承座和第二轴承座及与筒体和/或支撑转轴直连的永磁电机，关键在于：在永磁电机的底部设有自适应性柔性定位装置，所述自适应性柔性定位装置包括支撑底座及设置在支撑底座和永磁电机间的缓冲弹簧和阻尼装置，所述缓冲弹簧对称设置在阻尼装置的两侧。

进一步的，所述阻尼装置是液压阻尼器。

进一步的，所述阻尼装置包括在支撑底座上设置的油缸、设置在油缸的驱动杆前端的缓冲套管、限位在缓冲套管中的滑套及设置在缓冲套管和滑套间的压簧，所述滑套自由端凸出于缓冲套管的端面。

进一步的，在缓冲套管及驱动杆上套装有复位弹簧，所述复位弹簧定位在缓冲套管和支撑底座之间。

进一步的，所述滑套借助设置在缓冲套管内壁的挡块及挡圈限位在缓冲套管内。

进一步的，在滑套与缓冲套管间设有密封组件，所述密封组件包括设置在挡块的凹槽和滑套限位端外表面凹槽中的密封圈。

进一步的，在滑套的顶部设有球冠状定位支撑，在永磁电机的壳体与球冠状定位支撑间设有自适应板，自适应板上设有与球冠状定位支撑配合的凹槽。

进一步的，所述第一支撑转轴和第二支撑转轴均为与筒体内腔连通的中空结构、对应的分别是球磨机系统的入料口和出料口。

进一步的，所述第一支撑转轴和/或第二支撑转轴为加长轴并穿过永磁电机转子的通孔、借助锥套与转子连接固定，所述锥套与第一支撑转轴和/或第二支撑转轴间设有传动键、所述转子设有与锥套相配合的锥面。

进一步的，所述锥套设置有两个且相对定位在永磁电机的两侧，锥套自由端的端面为锥面，所述锥套借助预紧装置与永磁电机的壳体连接，所述预紧装置包括带有与锥套自由端的锥面端面相配套的调节锥面的环形调节板、连接环形调节板和永磁电机壳体的螺栓及设置在螺栓和环形调节板间的调节弹簧。

本发明的有益技术效果是：球磨机采用永磁电机直驱式，设备体积小、结构紧凑，具有占地面积较小、重量轻、运行噪音小、传动效率高、节能效果好等优点；阻尼装置的上端顶在电机壳体底部且不与电机壳体连接，缓冲弹簧分别与支撑底座与电机壳体连接，自适应性柔性定位装置可以使电机自适应球磨机同轴度的误差，缓冲多方位的振动，保护电机；设计了阻尼装置，采用弹簧-油缸复合式减振，整体采用密封结构密封性好；在电机转子与第二支撑轴间相对设置了两个锥套并且通过预紧装置使得电机转子与第二支撑轴的位置固定且可以自动调节，避免了长时间使用后电机转子与第二支撑轴间的松动。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统的结构示意图；

图2是本发明低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统中自适应性柔性定位装置实施例一的结构示意图；

图3是本发明低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统中第二支撑转轴与永磁电机的连接示意图；

图4是本发明低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统中第二支撑转轴与永磁电机的连接的另一示意图；

图5是本发明低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统中自适应性柔性定位装置实施例二的结构示意图；

图6是图5中阻尼装置的剖视图；

图7是本发明低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统中自适应性柔性定位装置实施例三的结构示意图；

图8是本发明低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统实施例二的结构示意图；

图9是本发明低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统实施例三的结构示意图。

在附图中：1是筒体，2是第一支撑转轴，3是第二支撑转轴，4是第一轴承座，5是第二轴承座，6是永磁电机，7是支撑底座，8是缓冲弹簧，9是液压阻尼器，10是油缸，10-1是驱动杆，11是缓冲套管，12是滑套，13是缓冲垫，14是挡块，15是挡圈，16是球冠状定位支撑，17是自适应板，18是锥套，19是环形调节板，20是螺栓，21是调节弹簧，22是复位弹簧，23是压簧。

具体实施方式

实施例一：参见附图1-3，本发明提供了一种低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，包括筒体1、设在筒体1两端的第一支撑转轴2和第二支撑转轴3、分别与第一支撑转轴2和第二支撑转轴3安装的第一轴承座4和第二轴承座5及与第二支撑转轴3直连的永磁电机6，关键在于：在永磁电机6的底部设有自适应性柔性定位装置，所述自适应性柔性定位装置包括支撑底座7及设置在支撑底座7和永磁电机6间的缓冲弹簧8和阻尼器装置，所述缓冲弹簧8设置有多个并且分两组对称设置在阻尼器装置的两侧。

在本实施例中，阻尼装置是液压阻尼器9，缓冲弹簧8在阻尼装置的每侧设置了两个。每侧两个缓冲弹簧8在支撑底座7上安装中心间的连线与第二支撑转轴3的轴线平行。液压阻尼器9的上端顶在电机壳体的底部而不与电机壳连接、缓冲弹簧8的两端则分别与支撑底座7和电机壳体连接，这样的设计可使得自适应性柔性定位装置可以缓冲永磁电机6全方位的振动，保护电机，同时不会对液压阻尼器9产生影响。自适应性柔性定位装置的设置数量可以与电机壳体的底脚配套设置或者液压阻尼器9和缓冲弹簧8在电机壳体与支撑底座7间设置多组、并且在安装好并承受永磁电机6承载负荷后压缩量为5-7mm。

上述的自适应性柔性定位装置起到隔振的作用，其具有两个重要的性能参数：隔振起始频率与传递率，这两个参数都与阻尼和弹簧刚度有着重要关系。阻尼环节可有效地减小隔振在共振区域产生的响应振幅，消耗冲击振动能量，使隔振获得较宽的隔振频带，螺旋弹簧是有线弹性性质，通过合理调节阻尼强度和弹簧刚度，可以有效地将冲击能量在较短的位移内耗散，达到消耗冲击隔振的目的。

上述的第一支撑转轴2和第二支撑转轴3均为与筒体1的内腔连通的中空结构、对应的分别是球磨机系统的入料口和出料口。第一支撑转轴2、第二支撑转轴3及筒体1的轴线在一条直线上。第二支撑转轴3为加长轴并穿过永磁电机6转子的通孔、借助锥套18与转子连接固定，锥套18与第二支撑转轴3间设有传动键、转子设有与锥套18相配合的锥面。通过螺栓将锥套18与永磁电机6的壳体固定使锥套18与电机的转子紧密结合以传递转矩使电机转子带动筒体1旋转。在锥套18与电机转子间也可以设置传动键。

更具体的，参见附图4，为使锥套18与电机转子及第二支撑转轴3更稳定地固定，锥套18设置有两个且相对设置在永磁电机6的两侧使得两个锥套18将电机转子和第二支撑转轴3抱紧。锥套18自由端的端面为锥面，锥套18借助预紧装置与永磁电机6的壳体连接，预紧装置包括带有与锥套18自由端的锥面端面相配套的调节锥面的环形调节板19、连接环形调节板19和永磁电机6壳体的螺栓20及设置在螺栓20和环形调节板19间的调节弹簧21。设置的两个锥套18将电机转子及第二支撑转轴3紧密连接，具有很高的稳定性。在初始安装状态时，通过调节螺栓20使得调节弹簧21受一定的压力，当锥套18与转子间产生间隙时，在调节弹簧21的作用下环形调节板19和锥套18间的相配合的锥面能够实时调整转子与锥套18间的间隙，保证长时间使用后连接仍然具有较高的稳定性。

本发明的球磨机系统在具体实施时，参见附图1-4，筒体1通过第一支撑转轴2和第二支撑转轴3与第一轴承座4和第二轴承座5安装，最后将永磁电机6与第二支撑转轴3连接并安装自适应性柔性定位装置。安装好后，第一轴承座4中的轴承、第二轴承座5中的轴承及永磁电机6的转子应处于同一轴线上。球磨机使用一段时间后，由于筒体1的变形、第一轴承座4或第二轴承座5中轴承的磨损上述三者的同轴度会变差，引起永磁电机6振动甚至损坏。设置的自适应性柔性定位装置可以对永磁电机6进行适当的调节弥补同轴度的误差，消耗振动能量，起到保护电机的目的。

阻尼装置的实施例二：参见附图5和6，与上述的液压阻尼器9不同的是阻尼装置包括在支撑底座7上设置的油缸10、设置在油缸10的驱动杆10-1前端的缓冲套管11、限位在缓冲套管11中的滑套12及设置在缓冲套管11和滑套12间的压簧23，所述滑套12自由端凸出于缓冲套管11。在缓冲套管11及驱动杆10-1上套装有复位弹簧22，所述复位弹簧22定位在缓冲套管11和支撑底座7之间。滑套12上设有凸台并借助设置在缓冲套管11内壁的挡块14及挡圈15限位在缓冲套管11内。在滑套12与缓冲套管11间设有密封组件，所述密封组件包括设置在挡块14的凹槽和滑套12限位端外表面凹槽中的密封圈。密封组件的设置使得压簧23在洁净状态下工作，不受工作环境的影响力，保证了长时间使用后阻尼装置缓冲隔振的效果。

在具体实施时，油缸10的进油口和出油口与油箱相连。滑套12顶在电机壳体的下端。当系统的同轴度误差较小时，仅有滑套12和压簧23起作用，当误差较大时，滑套12与缓冲套管11将共同下压压缩油缸10的驱动杆10-1。驱动杆10-1通过复位弹簧22复位。在缓冲套管上端面设置有缓冲垫13，以使滑套12与缓冲套管11的端面平齐时不会产生冲击噪声。

更具体的，油缸10配套设有与控制电路相连的电磁阀，在缓冲套管11上设有位置传感器。位置传感器设置有两个用于检测缓冲套管11向下的两个位置以确定电机振动的大小。当压簧23受压使滑套12与缓冲套管11的端面平齐时，第一个位置传感器检测到信号并传给控制电路，此时在控制电路的作用下电磁阀打开使得油缸10的进、出油口与油箱连通，油缸10起到进一步的缓冲作用。当工作过程中振动量过大使得第二个位置传感器连续检测到信号，控制电路将发出警示信息提示操作人员停机维护或者直接停机。

阻尼装置的实施例三：参见附图7，与阻尼装置的实施例二不同的是在滑套12的顶部固定了球冠状定位支撑16及自适应板17。自适应板17上设有与球冠状定位支撑16相配合的球形凹槽。具体实施时，自适应板17顶在电机壳体的底部，并可以适应电机壳体多方向的振动。自适应板17与电机壳体的间还可设置聚四氟乙烯板和不锈钢板以减小摩擦力。

实施例二：参见附图8，与实施例一不同的是，第一支撑转轴2也是加长结构并且与永磁电机6直连，永磁电机6的底部也设置了自适应性柔性定位装置。两个永磁电机6的驱动使得筒体1的旋转过程受力更均衡。

实施例三：参见附图9，与实施例一和二不同的是，永磁电机6与筒体1直连，永磁电机6底部设置自适应性柔性定位装置。

Claims (10)

1.一种低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，包括筒体（1）、设在筒体（1）两端的第一支撑转轴（2）和第二支撑转轴（3）、分别与第一支撑转轴（2）和第二支撑转轴（3）安装的第一轴承座（4）和第二轴承座（5）及与筒体（1）和/或支撑转轴直连的永磁电机（6），其特征在于：在永磁电机（6）的底部设有自适应性柔性定位装置，装置中包括支撑底座（7）及设置在支撑底座（7）和永磁电机（6）间的缓冲弹簧（8）和阻尼装置，所述缓冲弹簧（8）对称设置在阻尼装置的两侧。

2.根据权利要求1所述的低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，其特征在于：所述阻尼装置是液压阻尼器（9）。

3.根据权利要求1所述的低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，其特征在于：所述阻尼装置包括在支撑底座（7）上设置的油缸（10）、设置在油缸（10）的驱动杆（10-1）前端的缓冲套管（11）、限位在缓冲套管（11）中的滑套（12）及设置在缓冲套管（11）和滑套（12）间的压簧（23），所述滑套（12）自由端凸出于缓冲套管（11）的端面。

4.根据权利要求3所述的低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，其特征在于：在缓冲套管（11）及驱动杆（10-1）上套装有复位弹簧（22），所述复位弹簧（22）定位在缓冲套管（11）和支撑底座（7）之间。

5.根据权利要求3所述的低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，其特征在于：所述滑套（12）借助设置在缓冲套管（11）内壁的挡块（14）及挡圈（15）限位在缓冲套管（11）内。

6.根据权利要求5所述的低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，其特征在于：在滑套（12）与缓冲套管（11）间设有密封组件，所述密封组件包括设置在挡块（14）的凹槽和滑套（12）限位端外表面凹槽中的密封圈。

7.根据权利要求3所述的低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，其特征在于：在滑套（12）的顶部设有球冠状定位支撑（16），在永磁电机（6）的壳体与球冠状定位支撑（16）间设有自适应板（17），自适应板（17）上设有与球冠状定位支撑（16）配合的凹槽。

8.根据权利要求1-7任一项所述的低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，其特征在于：所述第一支撑转轴（2）和第二支撑转轴（3）均为与筒体（1）内腔连通的中空结构、对应的分别是球磨机系统的入料口和出料口。

9.根据权利要求1-7任一项所述的低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，其特征在于：所述第一支撑转轴（2）和/或第二支撑转轴（3）为加长轴并穿过永磁电机（6）转子的通孔、借助锥套（18）与转子连接固定，所述锥套（18）与第一支撑转轴（2）和/或第二支撑转轴（3）间设有传动键、所述转子设有与锥套（18）相配合的锥面。

10.根据权利要求9所述的低速大转矩永磁电机直驱式球磨机系统，其特征在于：所述锥套（18）设置有两个且相对定位在永磁电机（6）的两侧，锥套（18）自由端的端面为锥面，所述锥套（18）借助预紧装置与永磁电机（6）的壳体连接，所述预紧装置包括带有与锥套（18）自由端锥面相配套的调节锥面的环形调节板（19）、连接环形调节板（19）和永磁电机（6）壳体的螺栓（20）及设置在螺栓（20）和环形调节板（19）间的调节弹簧（21）。