CN107469909A - 多自由度并联机构智能破碎机 - Google Patents

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李国广
王亚敏
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    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating

Abstract

本发明提供一种多自由度并联机构智能破碎机，属于矿山设备技术领域。该破碎机包括固定总成和驱动总成，固定总成包括定体总成、机架，驱动总成包括动体总成、控制系统；定体总成包括定基体和定衬体，定体总成固定在机架上，动体总成包括驱动机构和动衬体。定基体与定衬体之间，以及驱动机构与动衬体之间铸锌或环氧树脂，使之紧贴。定衬体内表面与动衬体外表面之间的区域为破碎区域。当矿石进入破碎区域，动体的旋摆运动使破碎区域的间隙大小不断变化，当间隙变小时，矿石被挤压破碎，当间隙变大时，被挤碎的矿石其粒度达到排矿要求时即可从排矿口排出。本发明结构简单，维护方便，运行平稳，噪音低，抗冲击能力强，提高了使用寿命。

Description

多自由度并联机构智能破碎机
技术领域
本发明涉及矿山设备技术领域，特别是指一种多自由度并联机构智能破碎机。
背景技术
破碎机是一种常用的破碎设备，在矿山、冶金、水泥、建筑等行业有很大的应用规模。据有关统计，全世界每年经过碎磨的物料达到100亿吨以上，我国每年需破碎的脆性物料产量有15亿吨之多。现有的破碎机种类主要有颚式破碎机、反击式破碎机、圆锥式破碎机、旋回破碎机、辊式破碎机等。以圆锥破碎机为例，圆锥破碎机主要由机架、定锥总成、动锥总成、传动、偏心轴套、球面轴承、保险装置等组成。工作时，破碎机的水平轴由电机通过三角皮带和皮带轮来驱动，水平轴通过大、小齿轮带动偏心套旋转，破碎机动锥轴在偏心套的作用下产生偏心距做旋摆运动，使得破碎壁表面时而靠近轧臼壁表面，时而远离轧臼壁表面，从而使石料在破碎腔内不断地受到挤压、折断和冲击而破碎。破碎后的物料在自重的作用下从破碎机下部的排料口排出。
现有的破碎机存在的缺陷是：1、结构复杂，机架精加工复杂，工艺要求高，装配精度要求高，造价较高，检修困难。2、机身较高，机器重量大，且设备基建投资高。3、高速旋转使设备产生较大振动，加之破碎机结构复杂，构件多，振动易对零件产生损害，也易对基础地基产生损害，影响破碎机零件以及破碎机整体使用寿命。4、旋转时，因径向载荷大和内部结构复杂，致使破碎机内部产生大量的热，润滑冷却系统复杂。
相似专利为CN 102327791 A，该专利采用液压驱动，但是与本发明不同的是保留了轴瓦以及主轴，该专利的液压缸水平放置，不能起到支撑动锥的作用，所以就需要主轴，为了方便连接主轴与动锥就需要轴瓦的作用。该专利虽相对与传统破碎机而言较为简单，但是相对于本发明结构仍然复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多自由度并联机构智能破碎机，该破碎机去除了现有破碎机的主轴、偏心套、齿轮传动机构、球面瓦以及过铁释放缸等，改用多自由度并联机构，使按照特定要求实现摆动。
该破碎机包括固定总成和驱动总成，固定总成包括定体总成和机架，驱动总成包括动体总成和控制系统；定体总成包括定基体和定衬体，定体总成固定在机架上，动体总成包括驱动机构和动衬体，驱动机构采用多自由度并联机构，驱动机构包括动体和执行器，定衬体内表面与动衬体外表面之间的区域为破碎区域，执行器与动体相连。
定基体与定衬体之间，以及驱动机构与动衬体之间均通过铸锌或填充环氧树脂使定基体与定衬体紧贴、驱动机构与动衬体紧贴。
多自由度并联机构中，支链数量为三条、四条、五条或六条，动体数量为一个，基座数量为一个；每条支链由球副、转动副、移动副、虎克铰中的一种或几种组成，每条支链的一端与动体连接，另一端与基座连接。
其中，上述执行器可以为驱动缸。
驱动系统在控制系统的作用下，通过动力源驱动执行器实现对矿石的破碎。
动力源包括电源、液压油源、气压气源中的一种。
执行器或驱动缸包括电动推杆、液压缸、气动缸中的一种。
控制系统通过动体的位置和运动轨迹计算执行器的伸缩长度、伸缩速度以及伸缩加速度，同时控制执行器按照计算值伸缩，从而实现动体按预定轨迹做旋摆运动。
该破碎机工作原理如下：
破碎机工作时，在控制系统的作用下，执行器(或驱动缸)按一定规则运动，即动体按预先设定好的轨迹做旋摆运动。驱动机构施加的挤压力，可以使大块矿石在破碎腔中被挤压为小粒度矿石，排矿口任一位置的宽度是周期性变化的，小粒度矿石便可排出破碎机。当“过铁”时，由于动体竖直向下方向的作用力增大，执行器(或驱动缸)伸长阻力增大，在控制系统的作用下，使执行器(或驱动缸)整体收缩，排矿口增大；当铁块或硬度较大的矿石被排出后，执行器(或驱动缸)恢复原位。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1.该破碎机通过实行不同的运动模式，可演变成不同类型破碎机，如单缸液压圆锥破碎机、多缸液压圆锥破碎机、旋回圆锥破碎机、惯性圆锥破碎机、以及鄂式破碎机等，这增强了对矿山的破碎适应性。
2.具备自学习、智能等特点，可自动实现破碎机的“过铁”保护，及调整定衬体内表面与动衬体外表面之间的破碎区域，始终保证破碎机处于最佳破碎状态。
3.结构简单，维护方便，取消了原有的高速旋转副，减小了机器振动以及零件损坏率，提高了机器可靠性。
4.破碎机工作过程中产生的热量少，采用液压或气压时，驱动系统产生的热量可由工作介质带走，简化了润滑冷却系统。
5.简化了原有的机械结构，维护操作简单，维护成本低。
6.运行平稳，噪音低，抗冲击能力强，提高了使用寿命。
附图说明
图1为本发明的多自由度并联机构智能破碎机结构示意图；
图2为本发明的多自由度并联机构智能破碎机的驱动总成示意图。
1-定基体；2-定衬体；3-机架；4-动体；5-动衬体；6-执行器；7-锌或环氧树脂。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种多自由度并联机构智能破碎机。
如图1所示，该破碎机包括固定总成和驱动总成，固定总成包括定体总成和机架，驱动总成包括动体总成和控制系统；定体总成包括定基体1和定衬体2，定体总成固定在机架3上，动体总成包括驱动机构和动衬体5，驱动机构采用多自由度并联机构，驱动机构包括动体4和执行器6，定衬体2内表面与动衬体5外表面之间的区域为破碎区域，执行器6与动体4相连。
其中，定基体1与定衬体2之间，以及驱动机构与动衬体5之间设置锌或环氧树脂7，均通过铸锌或填充环氧树脂使之紧贴。多自由度并联机构中，支链数量为三条、四条、五条或六条，动体4数量为一个，基座数量为一个；每条支链由球副、转动副、移动副、虎克铰中的一种或几种组成，每条支链的一端与动体4连接，另一端与基座连接。
多自由度并联机构智能破碎机可以实现多种复合运动，从而改变动体总成与定体总成之间的相对位置(即改变破碎区域)，将矿石进行挤压，达到破碎效果。另外，在执行器(或驱动缸)上设置有传感器，使之具有力拾取功能，可以实时监测执行器(或驱动缸)的驱动压力；在“过铁”时，压力升高，当达到设定上限，通过控制系统，使执行器(或驱动缸)整体收缩，排矿口增大，从而将铁块或硬度较大的矿石直接排出，起到对破碎机的保护作用。
如图2所示，驱动总成的动体总成按照特定要求实现摆动，这种摆动可以是定周期的、也可以是非定周期的。摆动的过程中与定体总成之间发生间隙的改变，从而实现对矿石进行挤压的作用。所述多自由度并联机构智能破碎机可整体调节动体总成高度，以实现“过铁”保护。在破碎机工作时，控制系统可通过动体4的位置和运动轨迹来计算执行器6(或驱动缸)的伸缩长度、伸缩速度以及伸缩加速度，同时控制执行器6(或驱动缸)按照计算值伸缩，从而实现动体4按预定轨迹做旋摆运动。
当矿石进入破碎区域，动体4的旋摆运动使破碎区域的间隙大小不断变化，当间隙变小时，矿石被挤压破碎，当间隙变大时，被挤碎的矿石其粒度达到排矿要求时即可从排矿口排出。
破碎区域中进入铁块或硬度较大矿石以致破碎机不能正常运转，称之为“过铁”。在执行器(或驱动缸)上设置有传感器，使之具有力拾取功能，可以实时监测执行器(或驱动缸)的驱动压力。在“过铁”时，压力升高，当达到设定上限，通过控制系统，使执行器(或驱动缸)整体收缩，排矿口增大，从而将铁块或硬度较大的矿石直接排出，起到对破碎机的保护作用。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多自由度并联机构智能破碎机，其特征在于：包括固定总成和驱动总成，固定总成包括定体总成和机架，驱动总成包括动体总成和控制系统；定体总成包括定基体(1)和定衬体(2)，定体总成固定在机架(3)上，动体总成包括驱动机构和动衬体(5)，驱动机构采用多自由度并联机构，驱动机构包括动体(4)和执行器(6)，定衬体(2)内表面与动衬体(5)外表面之间的区域为破碎区域，执行器(6)与动体(4)相连。
2.根据权利要求1所述的多自由度并联机构智能破碎机，其特征在于：所述定基体(1)与定衬体(2)之间，以及驱动机构与动衬体(5)之间均通过铸锌或填充环氧树脂使定基体(1)与定衬体(2)紧贴、驱动机构与动衬体(5)紧贴。
3.根据权利要求1所述的多自由度并联机构智能破碎机，其特征在于：所述多自由度并联机构中，支链数量为三条、四条、五条或六条，动体(4)数量为一个，基座数量为一个；每条支链由球副、转动副、移动副、虎克铰中的一种或几种组成，每条支链的一端与动体(4)连接，另一端与基座连接。
4.根据权利要求1所述的多自由度并联机构智能破碎机，其特征在于：所述执行器(6)为驱动缸。
5.根据权利要求1所述的多自由度并联机构智能破碎机，其特征在于：所述驱动系统在控制系统的作用下，通过动力源驱动执行器(6)实现对矿石的破碎。
6.根据权利要求5所述的多自由度并联机构智能破碎机，其特征在于：所述动力源包括电源、液压油源、气压气源中的一种。
7.根据权利要求5所述的多自由度并联机构智能破碎机，其特征在于：所述执行器(6)包括电动推杆、液压缸、气动缸中的一种。
8.根据权利要求1所述的多自由度并联机构智能破碎机，其特征在于：所述控制系统通过动体(4)的位置和运动轨迹计算执行器(6)的伸缩长度、伸缩速度以及伸缩加速度，同时控制执行器(6)按照计算值伸缩，从而实现动体(4)按预定轨迹做旋摆运动。
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