CN110844614A - 用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，所述平衡系统设有底座和径向平衡机构，所述径向平衡机构安装于底座上，所述底座固定于旋转运动件的机架上，所述径向平衡机构设有至少两组径向平衡组件，所述径向平衡机构分别位于旋转运动件滚道的两侧；所述径向平衡组件包括径向平衡摆杆和支撑辊，所述支撑辊至少包括两组，所述径向平衡摆杆的每端至少设有一组支撑辊，所述支撑辊安装于径向平衡摆杆上，且支撑辊可相对径向平衡摆杆转动，所述径向平衡摆杆与底座非固定连接，所述径向平衡摆杆可相对底座转动。本发明用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，能够提高旋转运动件和支撑辊的使用寿命。

Description

用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统

技术领域

本发明涉及散装物料储存输送技术领域，具体是涉及一种用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统。

背景技术

作为散装物料取料作业主流设备，门式(桥式)斗轮机在储料场得到广泛应用。斗轮机构是其核心部件，而安装轮斗、执行取料作业的滚圈运动副是其核心的核心。长期以来，对其结构的设计优化，始终是一个不衰的课题。

现有技术中，桥式(门式)斗轮机构滚圈支撑系统结构如图1所示，具有如下优缺点：

(1)滚圈径向方向由上下共八个支撑辊对滚圈约束定位。这八个支撑辊各自独立安装，受结构形式所限，相互空间位置精度难以保证。

(2)滚圈的水平安装精度由4个上支撑辊确定，在实际工况中，由于这4个上支撑辊底座都安装在焊接结构件上，所以在制造精度、工作应力、温度等环境影响下，这四个上支撑辊并不能充分保证相互之间以及对滚圈滚道滚动面在空间精度方面(轴线的重合度、端面的平行度)的要求，亦即不能做到对滚圈滚道滚动面受力均衡的支撑，使机器仅能在“可用”状态下作业。

(3)由于滚圈在径向方向垂直安装，在重力作用下会有弹性变形，即在垂直方向有椭圆趋势。一般在安装时，会被动的将4个下支撑辊与滚圈滚道滚动面贴合装配。而机器在取料作业时，轮体在挖掘合力作用下会增大椭圆趋势，即垂直直径会弹性的加长。这时，下支撑辊就经常出现虚支撑现象，起不到支撑作用。滚圈就会在不断地旋转过程中在上支撑辊承力点处产生一个交变弯矩和应力集中。

综合上述几点，1)通常的现场现象为滚圈滚道滚动面和其支撑辊易发生磨损损坏，需要日常维护，使用寿命较短(属于经常性备品备件)，增加设备使用方生产成本，且设备在作业过程中会产生震动和噪音。2)设备在安装或检修时调整工作量大。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，能够提高旋转运动件和支撑辊的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，所述平衡系统设有底座和径向平衡机构，所述径向平衡机构安装于底座上，所述底座固定于旋转运动件的机架上，所述径向平衡机构设有至少两组径向平衡组件，所述径向平衡机构分别位于旋转运动件滚道的两侧；所述径向平衡组件包括径向平衡摆杆和支撑辊，所述支撑辊至少包括两组，所述径向平衡摆杆的每端至少设有一组支撑辊，所述支撑辊安装于径向平衡摆杆上，且支撑辊可相对径向平衡摆杆转动，所述径向平衡摆杆与底座非固定连接，所述径向平衡摆杆可相对底座转动。

作为上述技术方案的进一步改进为：

所述径向平衡组件还包括摇臂，所述摇臂设有至少两个，所述径向平衡组件的每端与一个摇臂铰接，每个所述摇臂的两端分别设置一个支撑辊。

上述技术方案中，优选地，所述径向平衡组件包括两件径向平衡摆杆，两件所述径向平衡摆杆沿旋转运动件的轴向平行设置，所述摇臂安装于两件径向平衡摆杆之间。

上述技术方案中，优选地，所述支撑辊通过芯轴安装于摇臂上，支撑辊与芯轴之间设有轴承。

上述技术方案中，优选地，所述径向平衡机构设有四组径向平衡组件，两两分布，两个同一侧的径向平衡组件沿旋转运动件轴向平行布设，且分别位于旋转运动件的不同端面。

上述技术方案中，优选地，所述平衡系统还包括水平平衡机构，所述水平平衡机构设有水平平衡组件和直径调节平衡组件，所述水平平衡组件设有至少一组，每组所述径向平衡组件与一组直径调节平衡组件铰接，所述直径调节平衡组件通过水平平衡组件安装于底座上。

上述技术方案中，优选地，所述水平平衡组件设有两组水平平衡摆杆，每组设有两件水平平衡摆杆，所述水平平衡摆杆两两交叉设置，两组水平平衡摆杆分别位于底座的两端，对称设置；每组的两件所述水平平衡摆杆一端交叉铰接，另一端分别与一组直径调节平衡组件铰接；每组直径调节平衡组件位于两件非同一组的水平平衡摆杆之间。

上述技术方案中，优选地，每组所述直径调节平衡组件包括两件直径调节平衡摆杆，每件所述径向平衡摆杆与一件直径调节平衡摆杆铰接。

上述技术方案中，优选地，所述平衡系统还包括至少一个直径调节机构，所述直径调节机构连接于滚道内同一侧布设的两组直径调节平衡组件之间。

本发明提供的一种用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，与现有技术相比有以下优点：

(1)本发明的用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，旋转运动件是以静定方式、各支撑点受力均衡的状态下浮动的安装在各支撑辊上，可以保证安装精度。

(2)本发明的用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，利用零部件铰接、摆杆组成空间自动平衡机构，简化掉安装校正及调整工序，使得安装工作变得简单，节省了工时，并降低了工人的劳动强度且易于保证质量。

(3)由于旋转运动件的滚道与支撑辊之间均匀贴合，且受力均衡，从根本上消除了由安装误差产生的附加应力，从而使旋转运动件在作业中减小冲击、降低噪声、运行平稳。

(4)由于旋转运动件是浮动的安装在支撑辊上，各支撑点采用了杠杆原理设计，即在圆周方向采用了八个支撑辊，增加了旋转运动件撑点，有效降低了旋转运动件的接触应力和改善了旋转运动件的受力状态，从而提高了旋转运动件和支撑辊的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的旋转运动件端面方向的结构示意图。

图2是本发明的旋转运动件径向(轴向)方向的结构示意图。

图中标号说明：

1、底座；2、支撑辊；3、滚圈；4、径向平衡摆杆；5、摇臂；6、水平平衡摆杆；7、直径调节平衡摆杆；8、第一铰轴；9、第二铰轴；10、第三铰轴；11、第四铰轴；12、连接板；13、连接座；14、销轴；15、螺旋副。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1和图2示出了本发明用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统的一种实施方式，平衡系统设有底座1和径向平衡机构，所述径向平衡机构安装于底座1上，所述底座1固定于旋转运动件的机架上，所述径向平衡机构设有至少两组径向平衡组件，所述径向平衡机构分别位于旋转运动件滚道的两侧；所述径向平衡组件包括径向平衡摆杆4和支撑辊2，所述支撑辊2至少包括两组，所述径向平衡摆杆4的每端至少设有一组支撑辊2，所述支撑辊2安装于径向平衡摆杆4上，且支撑辊2可相对径向平衡摆杆4转动，所述径向平衡摆杆4与底座1非固定连接，所述径向平衡摆杆4可相对底座1转动。

以旋转运动件为滚圈3为例说明本发明的结构及实施方式。

本实施例中，径向平衡组件包括两件径向平衡摆杆4和摇臂5。本实施例中，径向平衡机构设有四组径向平衡组件，两两分布，两个同一侧的径向平衡组件沿旋转运动件轴向平行布设，且分别位于滚圈3的不同端面。支撑辊2设置16件，摇臂5设有8件，径向平衡摆杆4设有4件。径向平衡摆杆4为弧形板，径向平衡摆杆4与滚圈3同圆心。摇臂5呈等腰三角形，摇臂5的两端角分别设置一个支撑辊2，另一个端角通过第一铰轴8铰接于两个径向平衡摆杆4上，两个径向平衡摆杆4相对布设，两端分别与摇臂5铰接。两个支撑辊2分别通过芯轴安装在两个摇臂5之间，支撑辊2和芯轴之间设有球面调心轴承，两个径向平衡摆杆4通过第一铰轴8安装于摇臂5的外侧，并限制摇臂5沿第一铰轴8的轴向移动。

本实施例中，每两个径向支撑辊2构成一个径向双支撑辊组，上、下各4组，再由每两个径向双支撑辊组构成一个径向4支撑辊组。本实施例即由这样的4个4辊径向支撑辊组构成基本框架。这4个径向支撑辊组在滚圈3的轴端面和径向(轴向)方向都布置为对称结构；在轴端面方向布置在滚圈3圆心垂直中心线两侧，在径向方向布置在对称结构的垂直中线两侧。

本实施例中，平衡系统还包括水平平衡机构、直径调节机构。水平平衡机构安装在底座1上，径向平衡机构、直径调节机构安装于水平平衡机构上。

本实施例中，水平平衡机构设有四组水平平衡组件和四组直径调节平衡组件，水平平衡组件设有两组水平平衡摆杆6，每组设有两件水平平衡摆杆6，两组水平平衡摆杆6分别位于底座1的两端，对称设置，水平平衡摆杆6两两交叉设置。

本实施例中，每组直径调节平衡组件包括两件直径调节平衡摆杆7，直径调节平衡组件设有连接板12，两件直径调节平衡摆杆7的一端固定安装于连接板12上，连接板12通过第三铰轴10连接在两个非同一组的水平平衡摆杆6之间，直径调节平衡摆杆7另一端通过第二铰轴9与径向平衡摆杆4的中部铰接。第二铰轴9和第三铰轴10垂直设置。

本实施例中，每组径向平衡组件与一组直径调节平衡组件铰接，每组的两件所述水平平衡摆杆6一端交叉铰接，另一端分别连接到第三铰轴10上。即直径调节平衡摆杆7和水平平衡摆杆6通过第三铰轴10铰接。

底座1设有两件，分别位于滚圈3滚道的两侧，每个底座1安装有两组水平平衡组件，以及两组径向平衡组件，两组径向平衡组件沿滚圈3的轴向平行布设，分别位于滚圈3的一个端面处。摇臂5通过第一铰轴8安装于两个径向平衡摆杆4之间，径向平衡摆杆4通过第二铰轴9安装于两个直径调节平衡摆杆7之间。两个直径调节平衡摆杆7通过第三铰轴10安装于两个水平平衡摆杆6之间。

本实施例中，平衡系统还包括两个直径调节机构，直径调节机构连接于滚道内同一侧布设的两个第三铰轴10之间。直径调节机构由连接座13、销轴14、螺旋副15组成。每个第三铰轴10与一个连接座13固定连接，销轴14的一端铰接于连接座13上，另一端与螺旋副15螺纹连接，螺旋副15的两端均设有内螺纹，且螺旋方向相反，使得旋转螺旋副15时，两端的销轴14同时向两个方向移动，即两个销轴14靠近或者远离。

本发明的用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，滚圈3通过在圆心垂直中心线两侧对称布置的八个径向支撑辊2锁定圆心。上、下双支撑辊组可以围绕各自的第一铰轴8圆心做旋转摆动。同理，在两端分别安装着上、下径向双支撑辊组的径向平衡摆杆4也可以围绕第二铰轴9圆心做旋转摆动，而第二铰轴9则径向定位在直径调节平衡摆杆7上。这样，任何一个支撑辊2受力时，都会和同组第一铰轴8另一端的支撑辊2在杠杆力作用下围绕第一铰轴8一起做同心转动。如果某一杆件向其中一个支撑辊2径向施力时，则在杠杆力作用下该辊和第一铰轴8另一端的支撑辊2即会同时与该杆件压紧，即这个双支撑辊组两轮同时受力。这样，所受到的外力将传递到其回转芯轴第一铰轴8上，从而传递到径向平衡摆杆4上。

同理，任何一组摇臂5在受到外力时，则在杠杆力作用下该双支撑辊组和第一铰轴8另一端的双支撑辊组即会同时与该杆件压紧，即这两个径向双支撑辊组同时受力。这样，其所受到的外力将传递到其回转芯轴第二铰轴9上，从而传递到直径调节平衡摆杆7上。

对称安装在滚圈3圆心垂直中心线两侧的八个径向支撑辊在滚圈3重力作用下，由于各平衡摆杆的杠杆力作用，滚圈3滚道与所有径向支撑辊2均可实现自动顶实，亦即本侧的八个径向支撑辊2都做到了有效支撑。在滚圈3端面方向对称安装在滚圈3圆心垂直中心线两侧的两组4辊径向支撑辊组，在径向方向也布置在对称结构的垂直中线两侧。在滚圈3重力作用下，通过第三铰轴10、水平平衡摆杆6和第四铰轴11的共同作用下产生的杠杆力作用，左、右两侧的所有径向支撑辊2均可实现自动顶实，而无需任何人工调整，本结构的16个径向支撑辊2都做到了有效支撑。

为提高本发明的适用广谱性，本结构专项设计了支撑圆直径调节机构，用以实现一部结构设计可满足被支撑件(滚圈3)系列直径尺寸的通用性要求。

直径调节机构的螺旋副15由左、右两侧旋向各不相同的调节铰拉杆和双螺旋旋向螺母组成，当旋转螺母时，带动左、右调节铰拉杆拉动水平平衡摆杆6绕铰轴四轴心转动，改变水平平衡摆杆6幅度。由于水平平衡摆杆6旋转轴线与各径向支撑辊组旋转轴线互为垂直方向，所以在变幅过程中会改变支撑轴径的大小，从而达到支撑不同直径滚圈3的功能。为了确保滚圆在不同的直径下，支撑辊2滚动面始终与滚圈3保持平面贴合，在每个支撑辊2芯轴处都设计有球面调心轴承。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，其特征在于，所述平衡系统设有底座和径向平衡机构，所述径向平衡机构安装于底座上，所述底座固定于旋转运动件的机架上，所述径向平衡机构设有至少两组径向平衡组件，所述径向平衡机构分别位于旋转运动件滚道的两侧；所述径向平衡组件包括径向平衡摆杆和支撑辊，所述支撑辊至少包括两组，所述径向平衡摆杆的每端至少设有一组支撑辊，所述支撑辊安装于径向平衡摆杆上，且支撑辊可相对径向平衡摆杆转动，所述径向平衡摆杆与底座非固定连接，所述径向平衡摆杆可相对底座转动。

2.根据权利要求1所述的用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，其特征在于，所述径向平衡组件还包括摇臂，所述摇臂设有至少两个，所述径向平衡组件的每端与一个摇臂铰接，每个所述摇臂的两端分别设置一个支撑辊。

3.根据权利要求2所述的用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，其特征在于，所述径向平衡组件包括两件径向平衡摆杆，两件所述径向平衡摆杆沿旋转运动件的轴向平行设置，所述摇臂安装于两件径向平衡摆杆之间。

4.根据权利要求3所述的用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，其特征在于，所述支撑辊通过芯轴安装于摇臂上，支撑辊与芯轴之间设有轴承。

5.根据权利要求3所述的用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，其特征在于，所述径向平衡机构设有四组径向平衡组件，两两分布，两个同一侧的径向平衡组件沿旋转运动件轴向平行布设，且分别位于旋转运动件的不同端面。

6.根据权利要求5所述的用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，其特征在于，所述平衡系统还包括水平平衡机构，所述水平平衡机构设有水平平衡组件和直径调节平衡组件，所述水平平衡组件设有至少一组，每组所述径向平衡组件与一组直径调节平衡组件铰接，所述直径调节平衡组件通过水平平衡组件安装于底座上。

7.根据权利要求6所述的用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，其特征在于，所述水平平衡组件设有两组水平平衡摆杆，每组设有两件水平平衡摆杆，所述水平平衡摆杆两两交叉设置，两组水平平衡摆杆分别位于底座的两端，对称设置；每组的两件所述水平平衡摆杆一端交叉铰接，另一端分别与一组直径调节平衡组件铰接；每组直径调节平衡组件位于两件非同一组的水平平衡摆杆之间。

8.根据权利要求7所述的用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，其特征在于，每组所述直径调节平衡组件包括两件直径调节平衡摆杆，每件所述径向平衡摆杆与一件直径调节平衡摆杆铰接。

9.根据权利要求6所述的用于大型旋转运动件内定心的自动平衡系统，其特征在于，所述平衡系统还包括至少一个直径调节机构，所述直径调节机构连接于滚道内同一侧布设的两组直径调节平衡组件之间。

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