CN105387984A - 一种用于球磨机冲击检测的钢球连续发射装置 - Google Patents

一种用于球磨机冲击检测的钢球连续发射装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于球磨机冲击检测的钢球连续发射装置，包括空气压缩机(3)、减压阀(2)、气室(14)、进球管(4)、炮膛(7)和凸轮机构，气室(14)通过软管(1)连接减压阀(2)，减压阀(2)接在空气压缩机(3)的出气口处，气室(14)的出气口通过外螺纹管接头(16)接上电磁关断阀(17)，电磁关断阀(17)通过外螺纹管接头(16)与进气端盘(5)相连接，电磁关断阀(17)用于控制气室(14)出气口的关闭和打开，凸轮机构用于实现进气端盘(5)周期性的进给和后退；本发明可以实现对冲击发射钢球速度的控制、装置体积小型化的目标，且钢球可以连续间隙加载，能够实现连续冲击发射。

Description

一种用于球磨机冲击检测的钢球连续发射装置
技术领域
本发明涉及大型球磨机冲击检测领域，尤其是一种用于球磨机冲击检测的钢球连续发射装置。
背景技术
随着球磨机滚筒直径的不断增大，最大直径已达7.9m，由于其内部会有复杂的冲击碰撞运动过程，故无法有效的对其研磨过程进行试验模拟，使用较多为用成型设备进行试验，如搭建按比例缩小的球磨机，但试验费用比较大，而且不能准确地得到冲击碰撞过程中岩石和衬板的动态力学性能。相关的发射装置如霍普金森杆发射装置，利用多级轻气炮实现发射，其中会涉及到爆炸等冲击活动，介质多使用质量较轻的气体，结果是可以获得相当高的发射速度，这种速度太高，可达数百米每秒远远高于球磨机冲击摩擦试验所需求的冲击速度，且其设备大多体积庞大，不能实现连续发射及发射球的连续加载。一级空气炮使用空气作为介质，利用压缩空气的突然释放所产生的冲击将钢球推出，以获得相应速度，该装置发射球速度及体积相对合适，但功能单一，无法实现连续间隙发射及发射球的连续加载。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术中存在的问题，克服现有相关装置的体积庞大，成本较高，发射速度过高不易控制及无法控制实现连续间隙发射和发射球连续加载等缺陷，而提出一种新型——连续冲击发射装置，该装置能够较准确模拟球磨机中钢球冲击速度，且能实现连续间隙发射及发射球连续加载。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于球磨机冲击检测的钢球连续发射装置，包括空气压缩机(3)、减压阀(2)、气室(14)、进球管(4)、炮膛(7)和凸轮机构，气室(14)通过软管(1)连接减压阀(2)，减压阀(2)接在空气压缩机(3)的出气口处，气室(14)的出气口通过外螺纹管接头(16)接上电磁关断阀(17)，电磁关断阀(17)通过外螺纹管接头(16)与进气端盘(5)相连接，电磁关断阀(17)用于控制气室(14)出气口的关闭和打开，凸轮机构用于实现进气端盘(5)周期性的进给和后退，从而利于实现连续冲击发射；进气端盘(5)外部固定连接压球杆(26)，压球杆(26)随进气端盘(5)进给和后退，压球杆(26)进给过程中，压球杆(26)一端插入进球管(4)侧壁开孔中，将一枚等待上膛的钢球(8)从进球管(4)推出，压球杆(26)从进球管(4)中退出后，进球管内后续钢球在重力作用下进入等待上膛位置；被推出的钢球(8)落入固定在进气端盘(5)下部的接球版(9)上，钢球(8)跟随进气端盘(5)被送入炮膛(7)的待发射位置；进气端盘(5)和炮膛(7)之间通过电磁锁锁紧后，电磁关断阀(17)打开，高压气体进入炮膛，实现对钢球(8)的发射。
所述的钢球连续发射装置，所述气室(14)中的空气压力使用减压阀(2)调定到一定数值以用于发射。
所述的钢球连续发射装置，通过控制电磁关断阀(13)的开闭来实现冲击发射的开始以及保证气室的密闭以使压缩空气达到特定气压。
所述的钢球连续发射装置，所述进球管(4)包括两两相互连通并垂直的四段圆管，其中第一段为水平圆管，用于存储钢球(8)，第二段为竖直圆管，第三段为水平圆管，第二段和第三段连接的位置A为待上膛位置，第四段为竖直圆管，钢球沿第四段圆管下落至接球板(9)上，第一段、第二段位于同一平面内，第三段和第四段位于同一个平面内，两个平面相互垂直；所述第二段和第四段圆管的侧壁上开孔，压球杆(26)进给过程中插入该孔将钢球(8)推出；所述第四段圆管使用螺栓固定连接在炮膛(7)入口处。
所述的钢球连续发射装置，压球杆(26)将一枚钢球推出后，由于压球杆占据等待上膛位置并可以封闭上述第四段圆管，钢球无法进入待发射位置，避免误发射。
所述的钢球连续发射装置，进气端盘(5)与炮膛(7)为可分离的机械连接，通过电磁锁控制进气端盘(5)与炮膛(7)之间机械连接或断开，进气端盘(5)端部固定连接两个进气端盘伸出臂(27)，进气端盘伸出臂(27)上开方孔，电磁锁包括电磁锁框架(12)、第一弹簧(11)、电磁铁(13)及锁芯(10)，电磁锁框架(12)连接到炮膛(7)上，电磁铁(13)固定在底部，第一弹簧(11)一端固定在锁芯(10)上，另一端固定在电磁锁的底部；锁芯(10)在电磁锁框架(12)中可上下移动，当电磁铁通电时，锁芯(10)在磁力吸附作用下退回电磁锁框架(12)中，进气端盘伸出臂(27)则可自由移动；当电磁铁断电时，锁芯受第一弹簧(11)作用弹出，锁芯(10)伸入进气端盘伸出臂(27)的方孔中即可将进气端盘伸出臂(27)与炮膛(7)锁紧在一起。
所述的钢球连续发射装置，进气端盘(5)和炮膛(7)接合部位通过密封垫片(6)进行密封，密封垫片(6)的末端为向内卷曲的弹性片，钢球(8)由进气端盘(5)推进炮膛(7)后，在炮膛中由密封垫片(6)伸入炮膛部分的弹性片阻挡，实现球的相对静止，以利于发射。
所述的钢球连续发射装置，气室(14)、电磁关断阀(17)及进气端盘(5)由外螺纹管接头(16)连接构成整体，并将气室(14)安装在滑行轨道上。
所述的钢球连续发射装置，凸轮机构包括步进电机(22)、凸轮(18)、第二弹簧(25)、气室侧前伸出臂(28)、气室侧后伸出臂(29)、气室侧前伸出臂(28)一端固定在气室(14)一侧的固定柱上，另一端通过轴承(24)与凸轮(18)接触，轴承(24)通过销轴(23)连接在气室侧前伸出臂(28)的端部，凸轮(18)与轴承(24)面与面接触，轴承可在凸轮(18)表面滚动；气室侧后伸出臂(29)的一端也固定在气室(14)一侧的固定柱上，气室侧后伸出臂(29)另一端套上第二弹簧(25)后穿过固定在机架上的支撑柱，气室侧后伸出臂(29)可在支撑柱的开孔内轴向滑动；凸轮(18)使用键连接在轴(20)上，轴(20)使用两只轴台(19)支持，轴另一端使用联轴器(21)与步进电机(22)输出轴连接，形成凸轮机构。
本装置工作原理为：打开空气压缩机为气室充气，用气动减压阀调定到所需要的空气压力，一次将多只钢球装入到进球管中，进气端盘初始位置是与炮膛相贴合；控制电磁铁通电，锁芯退回，同时控制步进电机开始工作，进气端盘退离炮膛后，控制电磁铁断电，锁芯弹出，进气端盘不断退回，直至到达最远点，此时压球杆刚好可以让一只钢球落下；在凸轮机构的控制下，进气端盘开始进给，压球杆将落下的球压出，钢球被推出接着落下，落到接球板上，随后被进气端盘压进炮膛中，进气端盘与炮膛贴紧后，进气端盘两侧伸出臂被锁芯锁住，控制电磁关断阀打开进行冲击发射；钢球发射出炮膛后，控制电磁关断阀关闭，空压机继续充气准备下一轮发射，至此为一个发射周期，此后不断重复，实现连续间隙发射。
本发明的显著优点在于：结构简单，装置尺寸合适，安装方便；经控制可通过上述过程实现连续间隙发射；钢球的出射速度可以通过调节减压阀改变气室压缩空气压力实现调控。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图进气端盘位于最远点)；
图2为本发明的总体结构示意图的俯视图进气端盘位于最近点)；
图3为压球杆结构示意图；
图4为电磁锁结构示意图；
图5为密封垫片外形示意图。
图中标号：1为软管；2为减压阀；3为空气压缩机；4为进球管；5为进气端盘；6为密封垫片；7为炮膛；8为钢球；9为接球板；10为锁芯；11为第一弹簧；12为电磁锁框架；13为电磁铁；14为气室；15为O型密封圈；16为外螺纹管接头；17为电磁关断阀；18为凸轮；19为轴台；20为连接凸轮的轴；21为联轴器；22为步进电机；23为销轴；24为轴承；25为第二弹簧；26为压球杆；27为进气端盘伸出臂；28为气室侧前伸出臂；29为气室侧后伸出臂。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
参考图1-图5，本发明的用于球磨机冲击摩擦试验的连续冲击发射装置，包括空气压缩机3、减压阀2、气室14、进球管4、炮膛7和凸轮机构，气室14通过软管1连接减压阀2，减压阀2接在空气压缩机3的出气口处，气室14的出气口通过外螺纹管接头16接上电磁关断阀17，电磁关断阀17通过外螺纹管接头16与进气端盘5相连接，电磁关断阀17用于控制气室14出气口的关闭和打开，其中：使用外螺纹管接头16连接实现气动通路，使用O型密封圈15或生料带缠绕螺纹来实现密封。凸轮机构用于实现进气端盘5的进给和后退，进给指的是靠近炮膛7，后退指的是远离炮膛7；进气端盘5外部固定连接压球杆26，压球杆26随进气端盘5进给和后退，压球杆26进给过程中，压球杆26一端插入进球管4侧壁开孔中，将一枚等待上膛的钢球8从进球管4推出，压球杆26从进球管4中退出后，进球管内后续钢球在重力作用下进入等待上膛位置；被推出的钢球8落入固定在进气端盘5下部的接球版9上，钢球8跟随进气端盘5被送入炮膛7的待发射位置；进气端盘5和炮膛7之间通过电磁锁锁紧后，电磁关断阀17打开，高压气体进入炮膛，实现对钢球8的发射。
参考图1，所述进球管4包括两两相互连通并垂直的四段圆管，其中第一段为水平圆管用于存储钢球8，第二段为竖直圆管，第三段为水平圆管，第二段和第三段连接的位置A为待上膛位置，第四段为竖直圆管，钢球沿第四段圆管下落至接球板9上，第一段、第二段位于同一平面内，第三段和第四段位于同一个平面内，两个平面相互垂直；所述第二段和第四段圆管的侧壁上开孔，压球杆26进给过程中插入该孔将钢球8推出。所述第四段圆管使用螺栓固定连接在炮膛7入口处。
压球杆26将一枚钢球推出后，由于压球杆占据等待上膛位置并可以封闭上述第四段圆管，钢球无法进入待发射位置，避免误发射。
进气端盘5与炮膛7为可分离的机械连接，通过电磁锁控制进气端盘5与炮膛7之间机械连接或断开，进气端盘5端部固定连接两个进气端盘伸出臂27，进气端盘伸出臂27上开方孔，其中：电磁锁结构中，包括电磁锁框架12、第一弹簧11、电磁铁13及锁芯10，电磁锁框架12通过螺栓连接到炮膛7上，电磁铁13通过结构胶固定在底部，第一弹簧11一端固定在锁芯10上，另一端固定在电磁锁的底部。锁芯10在电磁锁框架12中可上下移动，当电磁铁通电时，锁芯10在磁力吸附作用下退回电磁锁框架12中，进气端盘伸出臂27则可自由移动；当电磁铁断电时，锁芯受第一弹簧11作用弹出，锁芯10伸入进气端盘伸出臂27的方孔中即可将进气端盘伸出臂27与炮膛7锁紧在一起。
气室14、电磁关断阀17及进气端盘5由外螺纹管接头16连接构成整体，并将气室14安装在滑行轨道上。
参考图5，进气端盘5和炮膛7接合部位通过密封垫片6进行密封，密封垫片6的末端为向内卷曲的弹性片，钢球8由进气端盘5推进炮膛7后，在炮膛中由密封垫片6伸入炮膛部分的弹性片阻挡，实现球的相对静止，以利于发射。
凸轮机构包括步进电机22、凸轮18、第二弹簧25、气室侧前伸出臂28、气室侧后伸出臂29、气室侧前伸出臂28一端固定在气室14一侧的固定柱上，另一端通过轴承24与凸轮18接触，轴承24通过销轴23连接在气室侧前伸出臂28的端部，凸轮18与轴承24面与面接触，轴承可在凸轮18表面滚动；气室侧后伸出臂29的一端也固定在气室14一侧的固定柱上，气室侧后伸出臂29另一端套上第二弹簧25后穿过固定在机架上的支撑柱，气室侧后伸出臂29可在支撑柱的开孔内轴向滑动；凸轮18使用键连接在轴20上，轴20使用两只轴台19支持，轴另一端使用联轴器21与步进电机22输出轴连接，形成凸轮机构。通过上述凸轮机构可实现连续间隙发射，步进电机22带动凸轮18逆时针转动，凸轮18、气室侧前伸出臂28上安装的作为滚子的轴承24及气室侧后伸出臂29上安装的第二弹簧25组合形成凸轮机构，由于气室14、电磁关断阀17及进气端盘5由外螺纹管接头16连接构成整体，并将气室14安装在滑行轨道上，故进气端盘5也受凸轮机构控制沿滑行轨道进行着周期性的退回与进给运动，凸轮的外形根据所需的运动规律设计，在凸轮机构的推程中，作为滚子的轴承24及由进气端盘5、电磁关断阀17和气室14组成的移动整体远离炮膛7直至最远点，在凸轮机构的回程中，滚子及移动整体在第二弹簧25作用下接近炮膛，在该过程中钢球8实现加载，并被压进炮膛7，在电磁锁锁紧后实现冲击发射。
本发明的具体动作及原理是：在进球管4中装填钢球，将进球管4装满，此时电磁关断阀17处于断电状态，打开空气压缩机3进行充气，同时启动步进电机22，处于推程的凸轮18开始转动，与此同时，电磁铁13通电，进气端盘5和炮膛7解锁，气室侧前伸出臂28被向左图2)推动，将进气端盘5与炮膛7分离，两者分离后，电磁铁13断电，锁芯10由第一弹簧11弹出，进气端盘5在凸轮18作用下继续退回，直至到达最远点，在此过程中固定在进气端盘5上的压球杆26跟随进气端盘5一起向左移动，直至压球杆26退出进球管4，此前被压球杆26阻挡的钢球8即可落下至球管4的位置A，钢球落下后，凸轮18处于回程，在第二弹簧25推动下，进气端盘5开始进给，压球杆26将钢球8从位置A压出并跌落到接球板9上，随着进气端盘5的不断进给，将钢球8压进炮膛7中，炮膛7的入口处装有密封垫片6，可起到固定钢球8位置以及密封钢球和炮膛之间缝隙的作用，使钢球8不会在炮膛7内蹿动，进气端盘5在进给到最近点时，两侧伸出臂27会压过锁芯10并且被锁住，可靠锁紧后，电磁阀17打开，高压气体通过进气端盘5进入炮膛7冲击钢球8将其发射出去，钢球8射出后，电磁阀17关闭，开始下一轮的充气，并且电磁铁13上电，锁芯退回，进气端盘5与炮膛7分离，开始下一个工作周期。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于球磨机冲击检测的钢球连续发射装置，其特征在于，包括空气压缩机(3)、减压阀(2)、气室(14)、进球管(4)、炮膛(7)和凸轮机构，气室(14)通过软管(1)连接减压阀(2)，减压阀(2)接在空气压缩机(3)的出气口处，气室(14)的出气口通过外螺纹管接头(16)接上电磁关断阀(17)，电磁关断阀(17)通过外螺纹管接头(16)与进气端盘(5)相连接，电磁关断阀(17)用于控制气室(14)出气口的关闭和打开，凸轮机构用于实现进气端盘(5)周期性的进给和后退，从而利于实现连续冲击发射；进气端盘(5)外部固定连接压球杆(26)，压球杆(26)随进气端盘(5)进给和后退，压球杆(26)进给过程中，压球杆(26)一端插入进球管(4)侧壁开孔中，将一枚等待上膛的钢球(8)从进球管(4)推出，压球杆(26)从进球管(4)中退出后，进球管内后续钢球在重力作用下进入等待上膛位置；被推出的钢球(8)落入固定在进气端盘(5)下部的接球版(9)上，钢球(8)跟随进气端盘(5)被送入炮膛(7)的待发射位置；进气端盘(5)和炮膛(7)之间通过电磁锁锁紧后，电磁关断阀(17)打开，高压气体进入炮膛，实现对钢球(8)的发射。
2.根据权利要求1所述的钢球连续发射装置，其特征在于，所述气室(14)中的空气压力使用减压阀(2)调定到一定数值以用于发射。
3.根据权利要求1所述的钢球连续发射装置，其特征在于，通过控制电磁关断阀(13)的开闭来实现冲击发射的开始以及保证气室的密闭以使压缩空气达到特定气压。
4.根据权利要求1所述的钢球连续发射装置，其特征在于，所述进球管(4)包括两两相互连通并垂直的四段圆管，其中第一段为水平圆管，用于存储钢球(8)，第二段为竖直圆管，第三段为水平圆管，第二段和第三段连接的位置A为待上膛位置，第四段为竖直圆管，钢球沿第四段圆管下落至接球板(9)上，第一段、第二段位于同一平面内，第三段和第四段位于同一个平面内，两个平面相互垂直；所述第二段和第四段圆管的侧壁上开孔，压球杆(26)进给过程中插入该孔将钢球(8)推出；所述第四段圆管使用螺栓固定连接在炮膛(7)入口处。
5.根据权利要求4所述的钢球连续发射装置，其特征在于，压球杆(26)将一枚钢球推出后，由于压球杆占据等待上膛位置并可以封闭上述第四段圆管，钢球无法进入待发射位置，避免误发射。
6.根据权利要求1所述的钢球连续发射装置，其特征在于，进气端盘(5)与炮膛(7)为可分离的机械连接，通过电磁锁控制进气端盘(5)与炮膛(7)之间机械连接或断开，进气端盘(5)端部固定连接两个进气端盘伸出臂(27)，进气端盘伸出臂(27)上开方孔，电磁锁包括电磁锁框架(12)、第一弹簧(11)、电磁铁(13)及锁芯(10)，电磁锁框架(12)连接到炮膛(7)上，电磁铁(13)固定在底部，第一弹簧(11)一端固定在锁芯(10)上，另一端固定在电磁锁的底部；锁芯(10)在电磁锁框架(12)中可上下移动，当电磁铁通电时，锁芯(10)在磁力吸附作用下退回电磁锁框架(12)中，进气端盘伸出臂(27)则可自由移动；当电磁铁断电时，锁芯受第一弹簧(11)作用弹出，锁芯(10)伸入进气端盘伸出臂(27)的方孔中即可将进气端盘伸出臂(27)与炮膛(7)锁紧在一起。
7.根据权利要求1所述的钢球连续发射装置，其特征在于，进气端盘(5)和炮膛(7)接合部位通过密封垫片(6)进行密封，密封垫片(6)的末端为向内卷曲的弹性片，钢球(8)由进气端盘(5)推进炮膛(7)后，在炮膛中由密封垫片(6)伸入炮膛部分的弹性片阻挡，实现球的相对静止，以利于发射。
8.根据权利要求1所述的钢球连续发射装置，其特征在于，气室(14)、电磁关断阀(17)及进气端盘(5)由外螺纹管接头(16)连接构成整体，并将气室(14)安装在滑行轨道上。
9.根据权利要求1所述的钢球连续发射装置，其特征在于，凸轮机构包括步进电机(22)、凸轮(18)、第二弹簧(25)、气室侧前伸出臂(28)、气室侧后伸出臂(29)、气室侧前伸出臂(28)一端固定在气室(14)一侧的固定柱上，另一端通过轴承(24)与凸轮(18)接触，轴承(24)通过销轴(23)连接在气室侧前伸出臂(28)的端部，凸轮(18)与轴承(24)面与面接触，轴承可在凸轮(18)表面滚动；气室侧后伸出臂(29)的一端也固定在气室(14)一侧的固定柱上，气室侧后伸出臂(29)另一端套上第二弹簧(25)后穿过固定在机架上的支撑柱，气室侧后伸出臂(29)可在支撑柱的开孔内轴向滑动；凸轮(18)使用键连接在轴(20)上，轴(20)使用两只轴台(19)支持，轴另一端使用联轴器(21)与步进电机(22)输出轴连接，形成凸轮机构。
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