CN201807416U - 变刚度双质体振动电机式特大型振动磨 - Google Patents

Abstract

本实用新型变刚度双质体振动电机式特大型振动磨涉及一种振动磨，特别是一种具有变刚度、双质体、振动电机式的一般振动磨或特大型振动磨；它包括上质体、下质体、主振弹簧、隔振弹簧和底板，其中上质体包括筒体、进料口、端盖、出料口、振动电机、右联接架、磨介、左联接架和配重体；筒体通过主振弹簧可能动地支承在下质体上，在筒体的右侧用右联接架刚性固结有振动电机，驱动侧的主振弹簧的轴线位于筒体和振动电机的重力轴线之间；下质体通过隔振弹簧支承在底座上，在筒体的左侧用左联接架刚性固结有与右侧质量相平衡的配重体。

Description

变刚度双质体振动电机式特大型振动磨

技术领域

本实用新型变刚度双质体振动电机式特大型振动磨涉及一种振动磨，特别是一种具有变刚度、双质体、振动电机激振形式的一般振动磨或特大型振动磨，属于振动利用工程技术领域。

背景技术

振动磨是利用振动原理来完成物料粉碎作业的振动机械设备，普通振动磨由支承在弹簧上的一个或多个筒形或其他形状的容器构成，此容器或通过一个在重心旋转或通过多个调谐在重心上的振动电机，作近似于圆形振动的不平衡运动，装在磨机容器中的磨介(被磨物料与介质)产生碰撞和摩擦，物料粉碎是由于磨介自身相互之间以及磨介与容器壁之间的碰撞和摩擦带来的结果。磨介塑着振动电机的工作方向运动，使得物料的粉碎、流动和输送工作正常进行。

目前，国内外振动磨特别是特大型振动磨(筒体直径＞1.5m，容积＞10kL，装机功率＞200kW)多采用单筒单质体常刚度偏心振动磨(张世礼，特大型振动磨及其应用，冶金工业出版社，2007)，其原理不再赘述，偏心振动磨可以产生由圆形、椭圆形和直线形振动组合而成的不均匀振动，较普通振动磨附加出现的椭圆与直线振动，可提高磨介速度、冲击力和摩擦力，增加粉碎效果，但由于磨机筒体内部物料、介质与筒壁等多相物体复杂的冲击、碰撞、摩擦、流动等运动，加之系统速度波动、加速度波动、电源电压波动等因素的影响，会使系统的振频、振幅、激振力、振动强度等性能参数将发生变化，构成系统具有变载荷特性。现在的情况是此类振动磨会出现以下问题，特别是大型化之后问题更加突出：

(1)能耗高：由于磨机筒体内部存在低能区，且为常刚度系统，使得变载荷特性下的磨机系统能耗仍然较高、效率较低。

(2)结构易损：局部机体结构强度薄弱，易扭曲、易损坏；造成修复频次高，或修复无效。

(3)轴承问题：轴承各零件间存在冲击、碰撞、摩擦载荷，造成发热、磨损及润滑油废屑污染的恶性循环，大大提高轴承失效概率。

(4)弹簧问题：现振动磨多采用的金属螺旋弹簧、空气弹簧或橡胶弹簧，存在阻尼小时振幅很大而机体应力很大，阻尼大时振幅又小而效率明显降低。

(5)隔振问题：单质体振动系统工作时隔振效果差，在持续、较大、变化的冲击、碰撞、剪切等变载荷作用下，一方面会将振动直接传给设备基础且影响到周边设备与建筑，严重时会使机器损坏而停产，长期运行机器寿命缩短，易损件过早失效，维修频次增加，影响振动磨正常工作；另一方面会产生大的噪声，作为噪声污染源使操作者和周边环境受到严重影响或使其无法忍受。

(6)大型化受制约：上述问题一直是困扰振动磨发展的难题，更使其大型化或特大型化受到严重制约。

发明内容

本实用新型目的是针对上述不足之处提供一种变刚度双质体振动电机式特大型振动磨，正是要解决现有技术中的上述问题，在进行理论分析和试验模拟的基础上，本实用新型一种具有变刚度、双质体、振动电机激振形式的一般振动磨或特大型振动磨。

本实用新型的技术方案如下：

针对前述振动磨的线性螺旋弹簧与单质体结构，本实用新型采用非线性变刚度螺旋金属橡胶涂层主振弹簧、变刚度螺旋金属橡胶包覆复合隔振弹簧与双质体结构，本发明至少有一个筒体，振动电机部件作为振动驱动装置刚性固定在此筒体上，偏置地在单侧对筒体进行激振，即在筒体重力轴线与重心之外对其激振，为平衡振动电机质量设置一平衡体，驱动侧的弹簧轴线位于筒体和振动电机部件的重力轴线之间，驱动振动电机部件，筒体内的磨介可产生由不同尺寸的圆形、椭圆形和直线形振动组合而成的不均匀振动，此乃系统具有变刚度特性的作用效应，系统载荷的变化会使得磨介振动轨迹的圆形、椭圆形、直线形的尺寸有一定幅度的变化，这将有利于提高系统的粉碎效率。

本实用新型中振动电机既是动力源，又是激振源。它通过联接架联接在筒体一侧，振动电机无论设在左或右侧，其转向与筒体内磨介的流向恰恰相反，这样才能与一般的圆形振动的振动磨不同，实现磨机装料的旋转运动。

本实用新型作单侧激振的优点在于，附加出现的不同时刻不同尺寸的椭圆与直线振动对于通过提高旋转速度以改善传送过程具有重要作用，而这一点对于磨碎的效果具有决定意义。

本实用新型变刚度双质体振动电机式特大型振动磨包括上质体、下质体、主振弹簧、隔振弹簧和底板，其中上质体包括筒体、进料口、端盖、出料口、振动电机、右联接架、磨介、左联接架和配重体，筒体通过主振弹簧能动地支承在下质体上。在筒体的右侧用右联接架刚性固结有振动电机，驱动侧的主振弹簧的轴线位于筒体和振动电机的重力轴线之间。主振弹簧的内径与其主振弹簧导柱的外径相配合，起到支撑导向作用，达到使主振弹簧稳定工作的目的；下质体通过隔振弹簧支承在底座上，隔振弹簧的内径与隔振弹簧导柱的外径相配合，同样起到支撑导向作用。同理，在筒体的左侧用左联接架固结有与右侧质量相平衡的配重体，左侧的主振弹簧的轴线位于筒体和配重体的重力轴线之间。

上质体、下质体之间通过主振弹簧相联接，主振弹簧内径与上、下质体上的主振弹簧导柱外径相配合，起到在大振幅下能使主振弹簧稳定工作的目的；下质体通过减振弹簧支承在底座上；工作时，振动电机带动上质体运动，由于主振弹簧与减振弹簧的作用，上、下质体分别以不同的振幅和加速度振动。显然，上质体的振幅和加速度较大，可提高磨筒内介质对物料的碰撞冲击破碎能力；下质体的振幅和加速度较小，再通过隔振弹簧可大大减小传给基础的动载荷。

本实用新型具有的变刚度特性可明显减小筒体弱能量区的比例，进而降低能耗，提高振动磨的能量利用率，与双质体一起综合形成较现有技术隔振性能好、结构可靠性高、噪声小、弹簧-轴承寿命长的技术特点，为当今偏心振动磨及特大型偏心振动磨的进一步大型化提供了条件。

以下对本实用新型中的双质体、主振弹簧、隔振弹簧三要素的技术特征、实施手段详细叙述之：

(1)双质体结构：本实用新型中的双质体可以使上、下质体具有主振、隔振两种模态，实现不同的振幅和振动加速度。从发明人的实验研究可以看出，在上质体与基础之间，由下质体将其隔开，能起到很好的隔振作用，这较通常使用的单质体振动系统具有无法相比的隔振效果。

双质体振动磨系统中隔振模态的频率，通常远比主振模态的频率为小，这时机器传给基础的动载荷降低，机器工作时传给基础或楼板的振动也将随着减少。

本实用新型中上质体是本身携带激振源的物体，由于振动磨系统多相物质碰撞的复杂性，系统构建具有明显隔振效果的双质体振动结构，可减少系统引发故障的机率，提高系统运转的稳定性。

(2)主振弹簧：本实用新型中的主振弹簧为变节距螺旋橡胶涂层金属弹簧，由金属螺旋压缩弹簧与橡胶涂层涂覆而成，金属螺旋弹簧为变节距，可由小到大单向排列，也可按两端小中间大双向排列，其特性线均为渐增型非线性线；橡胶采用百分之八十以上天然胶的合成胶制作而成。

主振弹簧中由于构成弹簧的螺旋结构的节距变化，再加上橡胶涂层，可使之具有明显的非线性和所需的变刚度特点，即利用非线性振动可构成系统刚度具有随载荷增加而增加、随载荷减少而减少的特点，能使系统驱动能耗明显降低，实现系统效率增加、有效节能、稳定运转的目的。从发明人试验的功率谱曲线图和加速度时域曲线图可以看出，利用非线性振动带来的系统输出加速度时域及频域变化特性，可使得振动系统惯性力明显提高，达到相同粒度的振动时间较常规振动大为缩短，工作效率显著增加，粒度细化度明显增加。

主振弹簧中金属螺旋弹簧起支承骨架作用，橡胶涂层起增加弹簧的非线性特性和阻尼性作用，工作时特别是在系统载荷增加、突变或过载而发生并圈时能起到提高承载能力、增加系统刚度及消音、降噪、减振的作用。

(3)隔振弹簧：本发明中的隔振弹簧为变节距螺旋金属橡胶复合弹簧，其由变节距螺旋金属弹簧和橡胶弹簧两部分复合而成。变节距螺旋金属弹簧由一根钢丝卷绕构成，所述的钢丝卷绕成螺旋结构，是在专用模具中将橡胶硫化包覆金属弹簧表面，形成圆柱状变节距螺旋金属橡胶复合弹簧。

隔振弹簧中金属弹簧的特性线为非线性线，能起到支承骨架作用；节距的大小可为各个圈之间取不同的节距，也可为几圈为一组取成几种不同的节距；节距可由小到大单向排列，也可按两端小中间大双向排列；橡胶包覆层将增加弹簧的非线性特性和阻尼性，利用非线性特性能起到提高承载能力、降低能耗的作用，增加的阻尼性有利于防止系统共振和颤振的发生，起到隔振降噪作用，能最大限度地减少对设备基础的影响。

本实用新型中的变节距螺旋金属橡胶复合弹簧与橡胶弹簧相比有较大的刚性，与金属弹簧相比有较大的阻尼性，故其效果是积极、明显和独特的，故特别适用于矿山机械、重型车辆的悬架结构、特大型振动机械如特大型振动磨、振动筛、给料机等载荷较大且载荷变化范围较宽的场合使用。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：

本实用新型所提出的具体结构及实施例见附图

图1是本实用新型变刚度双质体振动电机式特大型振动磨主视图。

图2是图1中的本实用新型变刚度双质体振动电机式特大型振动磨的B-B剖视图。

图3是示意表达本实用新型振动磨的工作原理。

图4是示意表达本实用新型振动磨具有一台振动电机的实施形式。

图5是示意表达本实用新型振动磨的配重采用振动电机的实施形式。

图6是示意表达本实用新型振动磨具有二台振动电机的实施形式。

图7是示意表达本实用新型振动磨具有四台振动电机的实施形式。

图中标记：1、振动电机，2、筒体，3、进料口，4、端盖，5、主振弹簧，6、主振弹簧导柱，7、下质体，8、底座，9、隔振弹簧，10、隔振弹簧导柱，11、出料口，12、右联接架，13、磨介，14、左联接架，15、配重体，16、振动电机。

具体实施方式

参照附图1-2，变刚度双质体振动电机式特大型振动磨包括上质体、主振弹簧5、主振弹簧导柱6、下质体7、底座8、隔振弹簧9和隔振弹簧导柱10，其中上质体包括振动电机1、筒体2、进料口3、端盖4、出料口11、右联接架12、磨介13、左联接架14、配重体15。

附图1-2所表示的结构中，筒体2通过主振弹簧12可能动地支承在下质体7上。在筒体2的右侧用右联接架12刚性固结有振动电机1，驱动侧的主振弹簧5的轴线位于筒体2和振动电机1的重力轴线之间。主振弹簧5的内径与其主振弹簧导柱6的外径相配合，起到支撑导向作用，达到使主振弹簧稳定工作的目的；下质体7通过隔振弹簧9支承在底座8上，隔振弹簧9的内径与隔振弹簧导柱10的外径相配合，同样起到支撑导向作用。同理，在筒体2的左侧用左联接架14固结有与右侧质量相平衡的配重体15，左侧的主振弹簧5的轴线位于筒体2和配重体15的重力轴线之间。筒体内部装有不同粒径的介质球和被磨物料，图中表示的是振动电机在顺时针方向旋转情况下，筒体内磨介的运动过程，图中表示了筒体上的端盖4、进料口3、出料口11，所述配重体15所述配重体采用内置重块的箱式结构，用左联接架14刚性固结于筒体左侧，实现与右侧振动电机质量的平衡。

所述振动电机至少具有一台。

工作时，振动电机1带动整个上质体运动，结合图3、4看，由于单侧激振，筒体2内磨介13振动轨迹在振动电机1所在侧呈圆形，经过在中心的椭圆形振动，转变为在筒体2与振动电机1相对一侧的直线形振动；由于系统变刚度特性的作用，系统载荷的变化使得磨介振动轨迹的圆形、椭圆形、直线形的尺寸会有一定幅度的变化，这将有利于提高系统的粉碎效率。

由于主振弹簧5与隔振弹簧9的作用，上、下质体分别以不同的振幅和加速度振动。显然，上质体的振幅和加速度较大，可提高筒体2内介质对物料的冲击碰撞破碎能力；下质体7的振幅和加速度较小，再通过隔振弹簧9、底座8可大大减小传给基础的动载荷。

附图3表示，当振动电机设在重力轴线与重心之外的左侧并被驱动作逆时针方向旋转时，筒体2内的磨介13作顺时针方向的转动，在振动电机一侧磨介作圆形旋转振动时，筒体中心及右侧分别作椭圆、直线振动，与筒体轴线平行的振动电机轴线的距离大于筒体中点与筒体内壁之间的最小距离。

与振动磨现有技术相比本实用新型具有如下优点：

本实用新型变刚度特性的作单侧激振，附加出现的不同时刻不同尺寸的椭圆与直线振动对于通过提高旋转速度以改善传送过程具有重要作用，而这一点对于磨碎的效果具有决定意义；

本实用新型具有的变刚度特性可明显减小筒体弱能量区的比例，进而降低能耗，提高振动磨的能量利用率；

本实用新型具有的变刚度特性与双质体结构一起，与现有技术相比，具有隔振性能好、结构可靠性高、噪声小、弹簧-轴承寿命长的特点，为当今特大型振动磨的进一步大型化提供了条件。

可将具有直径相同的筒体结构单元连接成长度不同的磨机，以满足不同的磨碎作业和停留时间，这就使模块化设计成为可能。

以下介绍本实用新型的四种实施例，主振、隔振弹簧与双质体结构同上，不再赘述：

附图4是示意表达本实用新型振动磨具有一台振动电机的实施形式。

它有一个可振动地支承着的磨机容器，此容器在可为直径1.8米的特大型振动磨筒体1，它的一侧在重力轴线与重心之外与一个振动电机1刚性连接。振动电机质量的平衡通过一个设在筒体相对侧轴线与之平衡的配重体15来完成。

附图5示意表达本实用新型振动磨的配重可采用振动电机替代的实施形式。筒体2一侧的配重体15可以第二台振动电机16替代。振动磨可选择或由振动电机1或振动电机16驱动，此时，另一台振动电机(16或1)总是起平衡质量的作用。这种结构形式允许振动磨机的工作具有不同的振动电机参数，如转速和振动圆的直径。

附图6表示本实用新型振动磨一侧具有两台振动电机的实施例。在该例中，筒体1的直径可为3.7米，筒体一侧配备有两个上下重叠、在筒体重力轴线和重心之外起激振作用的同步工作的振动电机(1a、1b)。振动电机质量的平衡可用配重体15来实现。

附图7中表示本实用新型振动磨具有四台振动电机的实施例。为了适应不同的磨碎作业，可在一个振动磨机中组合两个结构单元A、B等，如图示每个结构单元可设有2台振动电机，可有四台振动电机。

Claims (4)

1.一种变刚度双质体振动电机式特大型振动磨，其特征在于包括上质体、下质体、主振弹簧、隔振弹簧和底座，其中上质体包括筒体、进料口、端盖、出料口、振动电机、右联接架、磨介、左联接架和配重体；筒体通过主振弹簧可能动地支承在下质体上，在筒体的右侧用右联接架刚性固结有振动电机，驱动侧的主振弹簧的轴线位于筒体和振动电机的重力轴线之间，主振弹簧的内径与其主振弹簧导柱的外径相配合，起到支撑导向作用；下质体通过隔振弹簧支承在底座上，隔振弹簧的内径与隔振弹簧导柱的外径相配合，同样起到支撑导向作用，在筒体的左侧用左联接架刚性固结有与右侧质量相平衡的配重体，左侧的主振弹簧的轴线位于筒体和配重体的重力轴线之间。

2.根据权利要求1所述的变刚度双质体振动电机式特大型振动磨，其特征在于所述上质体、下质体之间通过主振弹簧相联接，主振弹簧内径与上、下质体上的主振弹簧导柱外径相配合。

3.根据权利要求1所述的变刚度双质体振动电机式特大型振动磨，其特征在于所述配重体采用内置重块的箱式结构，用左联接架刚性固结于筒体左侧。

4.根据权利要求1所述的变刚度双质体振动电机式特大型振动磨，其特征在于所述振动电机至少具有一台。

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