CN111151448B - 复合混沌运动振动筛 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合混沌运动振动筛，包括机架，摆杆的一端通过铰销与机架铰接，摆杆的另一端与曲柄摇杆机构连接，以驱动摆杆以铰销为圆心摆动；筛箱通过滑套与摆杆滑动连接，筛箱通过曲柄滑块机构与机架连接，以驱动筛箱沿摆杆往复滑动；曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构分别与驱动装置连接，驱动装置内设有蓄能机构。本发明具有比简谐振动更宽的频带，更剧烈的速度变化，与现有的混沌运动相比，振动形态可控，上下摆动运动和水平往复运动还可根据筛分物料的特点单独进行控制，便于根据工作任务进行选择优化。由于具有更剧烈的速度变化，为避免损伤传动机构，采用了具有储能机构的传动机构，通过储能机构吸收复合混沌运动的振动，保护电机。
Description
技术领域
本发明涉及筛分设备领域，特别是一种复合混沌运动振动筛。
背景技术
振动筛是广泛应用于煤炭、化工、农业生产等行业的重要设备，它通过筛面振动将物料进行除杂分级，是不可缺少的机械设备。目前最典型的传统振动筛主要是由惯性激振器产生振动的圆振动筛、直线振动筛和椭圆振动筛，结构复杂，其运动轨迹均属于常规的简谐振动，振幅较小且幅值稳定且不可调，一般小于10mm，对于难筛分的潮湿物料，由于水分的存在，使得潮湿细粒在进行筛分作业时常常凝聚成团，容易发生卡塞、堵孔、粘孔等一系列问题，导致筛分环境恶化，工作效率降低，同时也增大了筛分机械的养护维修负担。因此有必要设计研发出一种新的振动筛分机构，以解决现有振动筛存有的以上问题。中国专利文献CN110238030A一种五杆约束变胞清理筛采用连杆机构与弹簧谐振机构的组合，与现有技术相比，具有更宽的频带和更剧烈的速度变化。但是该方案机构中的运动具有较多的不确定性，难于根据工况去设计运动形态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种复合混沌运动振动筛，能够产生比简谐振动更宽的频带，更剧烈的速度变化和更大的加速度变化，并且振动形态能够根据工况进行设计。可以更高效的筛分潮湿物料和处理较大的物料群，提高筛分效率。
为解决上述的技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种复合混沌运动振动筛，包括机架，摆杆的一端通过铰销与机架铰接，摆杆的另一端与曲柄摇杆机构连接，以驱动摆杆以铰销为圆心摆动；
筛箱通过滑套与摆杆滑动连接，筛箱通过曲柄滑块机构与机架连接，以驱动筛箱沿摆杆往复滑动；
曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构分别与驱动装置连接，驱动装置内设有蓄能机构。
优选的方案中，所述的曲柄摇杆机构的结构为：第二曲柄的一端与第二驱动轴固定连接，第二曲柄的另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与摆杆铰接。
优选的方案中，所述的曲柄摇杆机构的结构为：第二曲柄的一端与第二驱动轴固定连接，第二曲柄的另一端与第二混沌杆的一端铰接，第二混沌杆的另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与摆杆铰接。
优选的方案中，第二驱动轴与第二飞轮固定连接，第二飞轮通过第二皮带传动机构与第二弹性联轴器连接，第二弹性联轴器与第二变频电机连接。
优选的方案中，在第二曲柄上设有多个销孔，多个销孔沿着第二曲柄的长度方向布置，以调节第二曲柄的驱动半径；
所述的摆杆为1根或多根，多根的摆杆之间通过横杆互相连接。
优选的方案中，所述的曲柄滑块机构的结构为：第一曲柄的一端与第一驱动轴固定连接，第一曲柄的另一端与滑杆的一端铰接，滑杆的另一端与筛箱铰接。
优选的方案中，所述的曲柄滑块机构的结构为：第一曲柄的一端与第一驱动轴固定连接，第一曲柄的另一端与第一混沌杆的一端铰接，第一混沌杆的另一端与滑杆的一端铰接，滑杆的另一端与筛箱铰接。
优选的方案中，第一驱动轴与第一飞轮连接，第一飞轮通过第一皮带传动机构与第一弹性联轴器连接，第一弹性联轴器与第一变频电机连接。
优选的方案中，在第一曲柄上设有多个销孔，多个销孔沿着第一曲柄的长度方向布置，以调节第一曲柄的驱动半径；
所述的曲柄滑块机构的结构为两个，分别位于筛箱的两侧。
优选的方案中，各个杆件之间的铰销采用可换销轴，可换销轴的结构为销轴体穿过互相连接的杆件与固定螺钉螺纹连接，在销轴体的外壁设有轴套；
轴套的材质采用尼龙、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯中的一种。
本发明提供了一种复合混沌运动振动筛，与现有技术相比，将上下摆动运动和水平往复运动复合到一起，比简谐振动更宽的频带，更剧烈的速度变化，与现有的混沌运动相比，振动形态可控，上下摆动运动和水平往复运动还可根据筛分物料的特点单独进行控制，便于根据工作任务进行选择优化。由于具有更剧烈的速度变化，为避免损伤传动机构，采用了具有储能机构的传动机构，通过储能机构吸收复合混沌运动的振动，保护电机。优选的方案中，设置的混沌杆件，使两组驱动运动的杆件的自由度个数为2，均构成欠驱动、冗余自由度的运动机构。由此方案使筛箱在各个方向上的运动具有一定随机性，从而实现更大的加速度变化，进一步提高潮湿物料和较大的物料群的筛分效果。设置的皮带传动机构和弹性联轴器的组合，其中弹性联轴器能够进一步的吸收反馈的振动，皮带传动机构能够通过弹性变形和必要情形下的打滑来进一步的吸收振动，便于配合变频电机的变频工况。从而大幅延长了驱动装置的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的俯视结构示意图。
图2为本发明的主视结构示意图。
图3为本发明的立体图。
图4为本发明的运动简图。
图5为本发明中第一曲柄和第二曲柄的结构示意图。
图6为本发明中杆件之间铰接结构示意图。
图中：筛箱1，滑杆2，第一混沌杆3，第一曲柄4，滑套5，第二驱动轴6，摆杆7，连杆8，卸料斗9，第二混沌杆10，第二曲柄11，机架12，铰销121，第一驱动轴13，横杆14，第一飞轮15，第一皮带传动机构16，第一弹性联轴器17，第一变频电机18，第二飞轮19，第二皮带传动机构20，第二弹性联轴器21，第二变频电机22，传动孔101，可换销轴102，销轴体1021，固定螺钉1022，轴套1023，销孔103，驱动半径104。
具体实施方式
实施例1：
参见图1~4中，一种复合混沌运动振动筛，包括机架12，摆杆7的一端通过铰销121与机架12铰接，摆杆7的另一端与曲柄摇杆机构连接，以驱动摆杆7以铰销121为圆心摆动；
筛箱1通过滑套5与摆杆7滑动连接，筛箱1通过曲柄滑块机构与机架12连接，以驱动筛箱1沿摆杆7往复滑动；
曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构分别与驱动装置连接，驱动装置内设有蓄能机构。由此结构，实现上下摆动运动与大致水平的往复滑动运动的组合，而且还能够独立控制上下摆动和往复运动的频率。设置的蓄能机构，都够吸收反馈给驱动装置的振动，使驱动装置运行平稳。
优选的方案参见图1~4中，所述的曲柄摇杆机构的结构为：第二曲柄11的一端与第二驱动轴6固定连接，第二曲柄11的另一端与连杆8的一端铰接，连杆8的另一端与摆杆7铰接。由此结构实现上下摆动运动。第一驱动轴13由电机驱动旋转，或者由电机经过减速器驱动旋转。
优选的方案如图1中，第二驱动轴6与第二飞轮19固定连接，第二飞轮19通过第二皮带传动机构20与第二弹性联轴器21连接，第二弹性联轴器21与第二变频电机22连接。第二飞轮19即为蓄能机构，通过第二飞轮19积蓄的旋转势能，能够抵消曲柄摇杆机构反馈的振动，保护电机，设置的第二弹性联轴器21通过弹性变形进行缓冲，设置的第二皮带传动机构20通过弹性变形和打滑进行缓冲，从而延长了第二变频电机22的使用寿命。
优选的方案参见图1~4中，所述的曲柄滑块机构的结构为：第一曲柄4的一端与第一驱动轴13固定连接，第一曲柄4的另一端与滑杆2的一端铰接，滑杆2的另一端与筛箱1铰接。由此结构实现水平往复滑动运动结构。
优选的方案如图1中，第一驱动轴13与第一飞轮15连接，第一飞轮15通过第一皮带传动机构16与第一弹性联轴器17连接，第一弹性联轴器17与第一变频电机18连接。
优选的方案如图1中，所述的摆杆7为1根或多根，多根的摆杆7之间通过横杆互相连接。由此结构，提高整个设备的刚性，延长使用寿命。
优选的方案如图5中，在第二曲柄11上设有多个销孔103，多个销孔103沿着第二曲柄11的长度方向布置，以调节第二曲柄11的驱动半径104。本中所述的驱动半径104，是指与各个曲柄连接的杆件铰接点的转动半径。例如当第二曲柄11与连杆8连接的铰接点的转动半径，或者当第一曲柄4与滑杆2连接的铰接点的转动半径。第二曲柄11的驱动半径104用于调节筛箱1的上下摆动运动的幅度。
优选的方案如图5中，在第一曲柄4上设有多个销孔103，多个销孔103沿着第一曲柄4的长度方向布置，以调节第一曲柄4的驱动半径104。第一曲柄4的驱动半径104用于调节筛箱1的沿着摆杆7的往复运动的幅度。
优选的方案如图1中，所述的曲柄滑块机构的结构为两个，分别位于筛箱1的两侧。由此结构，进一步提高往复运动的稳定性。
优选的方案如图6中，各个杆件之间的铰销采用可换销轴102，可换销轴102的结构为销轴体1021穿过互相连接的杆件与固定螺钉1022螺纹连接，在销轴体1021的外壁设有轴套1023；由此结构，便于更换可换销轴102，由于可换销轴102为易损件，因此需要能够便利的更换。
轴套1023的材质采用尼龙、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯中的一种。采用具有一定柔性的轴套1023的结构，能够降低摩擦力，并能够缓冲一定的冲击。
实施例2：
在实施例1的基础上，优选的方案如图1~4中，所述的曲柄摇杆机构的结构为：第二曲柄11的一端与第二驱动轴6固定连接，第二曲柄11的另一端与第二混沌杆10的一端铰接，第二混沌杆10的另一端与连杆8的一端铰接，连杆8的另一端与摆杆7铰接。
优选的方案如图1~3中，所述的曲柄滑块机构的结构为：第一曲柄4的一端与第一驱动轴13固定连接，第一曲柄4的另一端与第一混沌杆3的一端铰接，第一混沌杆3的另一端与滑杆2的一端铰接，滑杆2的另一端与筛箱1铰接。设置的第一混沌杆3和第二混沌杆10增加了一个自由度，构成欠驱动、冗余自由度的运动机构，即在上下摆动和大致水平往复运动中，一定的范围内具有随机的混沌运动，从而实现更大的加速度变化，提高对于潮湿物料和较大的物料群的筛分效果。在驱动机构设置的飞轮、皮带传动机构和弹性联轴器对设置了混沌杆的结构尤其有效。避免因混沌杆产生的剧烈加速度变化影响驱动机构。
实施例3：
以实施例2的结构为例，当需要筛分普通散料时，第一驱动轴13动作，驱动第一曲柄4旋转，第一曲柄4通过第一混沌杆3和滑杆2带动筛箱1实现大致水平的往复滑动运动，实现普通散料，例如砂石的筛分。筛分后的物料落入到卸料斗9内。第一混沌杆3在筛分过程中，实现筛箱1的随机加速运动，以提高筛分效果。
实施例4：
以实施例2的结构为例，当需要筛分板结块料时，第二驱动轴6动作，驱动第二曲柄11旋转，第二曲柄11通过第二混沌杆10和连杆8带动摆杆7上下摆动，从而通过大幅振动使板结块料松散，便于筛分。第二混沌杆10在筛分过程中，实现筛箱1的随机加速运动，以提高筛分效果。
实施例5：
以实施例2的结构为例，当需要筛分潮湿物料和混合物料时，第一驱动轴13和第二驱动轴6均动作，驱动筛箱1做沿着摆杆7的往复运动和上下摆动的组合运动，且第一混沌杆3和第二混沌杆10还实现随机加速运动，能够大幅提高筛分效果。根据对不同物料的深入分析，能够得到最佳的筛分运动模型，通过调节第一驱动轴13和第二驱动轴6转速，以及第一曲柄4和第二曲柄11的驱动半径104，以拟合到最佳的筛分运动模型，得到最佳的筛分效果。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种复合混沌运动振动筛，包括机架（12），其特征是：摆杆（7）的一端通过铰销（121）与机架（12）铰接，摆杆（7）的另一端与曲柄摇杆机构连接，以驱动摆杆（7）以铰销（121）为圆心摆动；
筛箱（1）通过滑套（5）与摆杆（7）滑动连接，筛箱（1）通过曲柄滑块机构与机架（12）连接，以驱动筛箱（1）沿摆杆（7）往复滑动；
曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构分别与驱动装置连接，驱动装置内设有蓄能机构；
所述的曲柄摇杆机构的结构为：第二曲柄（11）的一端与第二驱动轴（6）固定连接，第二曲柄（11）的另一端与第二混沌杆（10）的一端铰接，第二混沌杆（10）的另一端与连杆（8）的一端铰接，连杆（8）的另一端与摆杆（7）铰接；
第二驱动轴（6）与第二飞轮（19）固定连接，第二飞轮（19）通过第二皮带传动机构（20）与第二弹性联轴器（21）连接，第二弹性联轴器（21）与第二变频电机（22）连接。
2.根据权利要求1所述的一种复合混沌运动振动筛，其特征是：在第二曲柄（11）上设有多个销孔（103），多个销孔（103）沿着第二曲柄（11）的长度方向布置，以调节第二曲柄（11）的驱动半径（104）；
所述的摆杆（7）为1根或多根，多根的摆杆（7）之间通过横杆互相连接。
3.根据权利要求1所述的一种复合混沌运动振动筛，其特征是：所述的曲柄滑块机构的结构为：第一曲柄（4）的一端与第一驱动轴（13）固定连接，第一曲柄（4）的另一端与滑杆（2）的一端铰接，滑杆（2）的另一端与筛箱（1）铰接。
4.根据权利要求1所述的一种复合混沌运动振动筛，其特征是：所述的曲柄滑块机构的结构为：第一曲柄（4）的一端与第一驱动轴（13）固定连接，第一曲柄（4）的另一端与第一混沌杆（3）的一端铰接，第一混沌杆（3）的另一端与滑杆（2）的一端铰接，滑杆（2）的另一端与筛箱（1）铰接。
5.根据权利要求3~4任一项所述的一种复合混沌运动振动筛，其特征是：第一驱动轴（13）与第一飞轮（15）连接，第一飞轮（15）通过第一皮带传动机构（16）与第一弹性联轴器（17）连接，第一弹性联轴器（17）与第一变频电机（18）连接。
6.根据权利要求3~4任一项所述的一种复合混沌运动振动筛，其特征是：在第一曲柄（4）上设有多个销孔（103），多个销孔（103）沿着第一曲柄（4）的长度方向布置，以调节第一曲柄（4）的驱动半径（104）；
所述的曲柄滑块机构的结构为两个，分别位于筛箱（1）的两侧。
7.根据权利要求1~4任一项所述的一种复合混沌运动振动筛，其特征是：各个杆件之间的铰销采用可换销轴（102），可换销轴（102）的结构为销轴体（1021）穿过互相连接的杆件与固定螺钉（1022）螺纹连接，在销轴体（1021）的外壁设有轴套（1023）；
轴套（1023）的材质采用尼龙、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯中的一种。
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