專利名稱：變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨涉及一種振動磨，特別是一種具有變剛 度、雙質(zhì)體、二級動擺的混沌振動磨，屬于振動利用工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
振動磨是利用振動原理來完成物料粉碎作業(yè)的振動機械設(shè)備，普通振動磨(含特 大型振動磨)多采用線性螺旋彈簧與單質(zhì)體結(jié)構(gòu)，由支承在彈簧上的一個或多個筒形容器 構(gòu)成，此容器通過在其重心旋轉(zhuǎn)或偏置在重心一側(cè)上的普通振動電機(或激振器)，作振動 的不平衡運動，裝在磨機容器中的磨介與被磨物料產(chǎn)生碰撞和摩擦，破碎是由于磨介自身 相互之間以及磨介、物料、容器壁之間的碰撞和摩擦帶來的結(jié)果。磨機裝料作與振動電機的 旋轉(zhuǎn)方向相同或相反的運動，使得物料的粉碎、流動和輸送工作正常進行。普通振動電機的擺塊固結(jié)于振動電機軸上，最大激振力一經(jīng)調(diào)定，在運行過程中 即為定值，但其在啟動和停機過程中，當(dāng)振動頻率接近于系統(tǒng)的固有頻率時，振幅會迅速增 加而產(chǎn)生共振，不僅使系統(tǒng)失去穩(wěn)定性，且容易引起振動機械包括振動電機本身結(jié)構(gòu)的損 壞。在很多情況下，普通振動磨需要系統(tǒng)在啟停階段能順利通過共振點，以保障振動 系統(tǒng)的正常運行；需要系統(tǒng)在工作過程中產(chǎn)生的振動，具有寬的功率譜曲線或運動軌跡的 某些不規(guī)則性能等混沌振動特性，來完成一些特殊的作業(yè)內(nèi)容，如解決超細、超微粉碎時出 現(xiàn)的不細化、易團聚、反粉碎問題，解決對超硬、硬質(zhì)、金屬或非金屬脆性粉體進行粉碎時效 率低、能耗大等技術(shù)問題，普通振動磨或其它粉磨設(shè)備對于這些問題的解決幾乎是無能為 力的。除了上述啟停問題，不細化、粉碎效果問題以外，普通振動磨還會出現(xiàn)以下問題， 特別是大型化之后問題更加突出(1)能耗高由于磨機為常剛度系統(tǒng)，使得變載荷特性下的磨機系統(tǒng)基本以最大 載荷驅(qū)動，故能耗較高、效率較低。(2)結(jié)構(gòu)易損由于激振力大，局部機體結(jié)構(gòu)強度薄弱，易扭曲、損壞，造成維修頻 次高，或維修無效；若增加機體結(jié)構(gòu)強度，則會使載荷增加，驅(qū)動功率增加而效率降低。(3)軸承問題軸承各零件間存在沖擊、碰撞、摩擦載荷，造成發(fā)熱、磨損及潤滑油 廢屑污染的惡性循環(huán)，大大提高軸承失效概率。(4)彈簧問題現(xiàn)振動磨多采用的金屬螺旋彈簧、空氣彈簧或橡膠彈簧，存在阻尼 小時振幅很大而機體應(yīng)力很大，阻尼大時振幅又小而效率明顯降低。(5)隔振問題單質(zhì)體振動系統(tǒng)工作時隔振效果差，在持續(xù)、較大、變化的沖擊、碰 撞、剪切等變載荷作用下，一方面會將振動直接傳給設(shè)備基礎(chǔ)且影響到周邊設(shè)備與建筑，嚴 重時會使機器損壞而停產(chǎn)，長期運行機器壽命縮短，易損件過早失效，維修頻次增加，影響 振動磨正常工作；另一方面會產(chǎn)生大的噪聲，作為噪聲污染源使操作者和周邊環(huán)境受到嚴 重影響或使其無法忍受。
(6)大型化受制約上述問題一直是困擾振動磨發(fā)展的難題，更使其大型化或特 大型化受到嚴重制約。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，在進行大量的理論分析和模擬的 基礎(chǔ)上，發(fā)明一種變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，綜合解決上述問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下針對前述振動磨的線性螺旋彈簧與單質(zhì)體結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采取非線性變剛度螺旋金 屬橡膠涂層主振彈簧、變剛度螺旋金屬橡膠復(fù)合隔振彈簧與雙質(zhì)體結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中至少有 一個筒體，振動電機(或激振器，下同)作為激振源剛性固定在此筒體上，偏置地在單側(cè)對 筒體進行激振，即在筒體的重力軸線與重心之外對其激振，為平衡振動電機質(zhì)量設(shè)置一配 重體，激振側(cè)的彈簧軸線位于筒體和振動電機部件的重力軸線之間，振動電機工作時筒體 內(nèi)的磨介(含被磨物料，下同)不同時刻可產(chǎn)生由不同尺寸的圓形、橢圓形和直線形振動組 合而成的不均勻振動，此乃系統(tǒng)具有上述結(jié)構(gòu)的綜合作用，系統(tǒng)載荷的變化會使得磨介振 動軌跡的圓形、橢圓形、直線形的尺寸有一定幅度的變化，這將有利于系統(tǒng)綜合解決現(xiàn)有技 術(shù)中的能耗較高等問題，提高系統(tǒng)的粉碎效率。本發(fā)明中若振動電機是激振源，則它又是驅(qū)動源；若激振器是激振源，尚需電動機 驅(qū)動之。振動電機通過聯(lián)接架聯(lián)接在筒體一側(cè)，振動電機無論設(shè)在左或右側(cè)，其轉(zhuǎn)向與筒體 內(nèi)磨介的流向恰恰相反，這樣才能與一般的圓形振動的振動磨不同，實現(xiàn)磨機裝料的旋轉(zhuǎn) 運動。本發(fā)明的特點還在于，由于二級動擺振動電機及其偏置作用，筒體內(nèi)磨介將產(chǎn)生 不同時刻、不同位置、不同尺寸的圓形、橢圓、直線振動，此對于通過改變旋轉(zhuǎn)速度以改善粉 碎、傳送過程具有重要作用，對于磨碎效果具有決定意義。本發(fā)明變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨包括上質(zhì)體、主振彈簧、下質(zhì)體、底座和 隔振彈簧，其中上質(zhì)體主要包括振動電機、筒體、右聯(lián)接架、左聯(lián)接架和配重體，筒體包括進 料口、端蓋、出料口和磨介。上質(zhì)體與下質(zhì)體之間通過主振彈簧相聯(lián)接，主振彈簧內(nèi)徑與上、下質(zhì)體上的主振 彈簧導(dǎo)柱外徑相配合，起到在大振幅下仍能使主振彈簧穩(wěn)定工作的目的；工作時，振動電機帶動整個上質(zhì)體運動，由于主振彈簧與隔振彈簧的作用，上、下 質(zhì)體分別以不同的振幅和加速度振動。顯然，上質(zhì)體的振幅和加速度較大，可提高磨筒內(nèi)介 質(zhì)對物料的碰撞沖擊破碎能力；下質(zhì)體的振幅和加速度較小，再通過隔振彈簧可大大減小 傳給基礎(chǔ)的動載荷。筒體通過主振彈簧能動地支承在下質(zhì)體上。在筒體的右側(cè)用右聯(lián)接架剛性地固結(jié) 有振動電機，驅(qū)動側(cè)的主振彈簧的軸線位于筒體和振動電機的重力軸線之間。主振彈簧的 內(nèi)徑與其主振彈簧導(dǎo)柱的外徑相配合，起到支撐導(dǎo)向作用，達到使主振彈簧穩(wěn)定工作的目 的；下質(zhì)體通過隔振彈簧支承在底座上，隔振彈簧的內(nèi)徑與隔振彈簧導(dǎo)柱的外徑相配合，同 樣起到支撐導(dǎo)向作用。同理，在筒體的左側(cè)用左聯(lián)接架剛性固結(jié)有與右側(cè)質(zhì)量相平衡的配 重體，左側(cè)的主振彈簧的軸線位于筒體和配重體的重力軸線之間。筒體內(nèi)部裝有不同粒徑 的被磨物料和介質(zhì)球，即磨介，所述筒體上設(shè)置有端蓋、進料口和出料口。
振動電機包括定子、轉(zhuǎn)子軸(振動電機軸)和動擺組件，動擺組件在轉(zhuǎn)子軸(振動 電機軸)左、右兩端呈對稱分布。所述動擺組件包括定擺、平鍵、軸套、一級動擺、軸承一、振動電機軸、二級動擺軸、 軸承二、二級動擺、定位銷一、定位銷二、定位銷三、定位銷四、定位銷孔一、定位銷孔二、定 位銷孔三和定位銷孔四。定擺形狀常為扇形，動擺形狀可為扇形亦可依據(jù)需要制作成其他形狀；定擺固定 在振動電機軸上，一級動擺活套在振動電機軸上或裝在定擺軸上，二級動擺則活套在二級 動擺軸上。定擺、一級動擺、二級動擺的質(zhì)量比一般為5 3.5 1.5，也可為其他比值的質(zhì) 量比，應(yīng)視系統(tǒng)需要、結(jié)構(gòu)允許、保障系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)和效率等因素綜合考慮。所述振動電機的 兩端裝有左、右動擺罩，它分別將左右動擺組件全部罩住，以保證運轉(zhuǎn)時的安全。以下對本發(fā)明中的變剛度、雙質(zhì)體、二級動擺振動電機三要素的技術(shù)特征、實施手 段分別敘述之變剛度特性系統(tǒng)的變剛度特性主要體現(xiàn)在主振彈簧與隔振彈簧的設(shè)計及其應(yīng)用 效果。本發(fā)明中的主振彈簧為變螺距螺旋橡膠涂層金屬彈簧，由金屬螺旋壓縮彈簧與橡 膠涂層涂覆而成，金屬螺旋彈簧的螺距為變螺距，可由小到大單向排列，也可按兩端小中間 大雙向排列，其特性線為漸增型非線性線；橡膠采用百分之八十以上的天然膠的合成膠制 作而成。主振彈簧中由于構(gòu)成彈簧的螺旋結(jié)構(gòu)的螺距變化，再加上橡膠涂層，可使之具有 明顯的非線性和所需的變剛度特點，即利用非線性振動可構(gòu)成系統(tǒng)剛度具有隨載荷增加而 增加、隨載荷減少而減少的特點，能使系統(tǒng)驅(qū)動能耗明顯降低，實現(xiàn)系統(tǒng)效率增加、有效節(jié) 能、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的目的。從發(fā)明人實驗的功率譜曲線圖和加速度時域曲線圖可以看出，利用非 線性振動帶來的系統(tǒng)輸出加速度時域及頻域變化特性，可使得振動系統(tǒng)慣性力明顯提高， 達到相同粒度的振動時間較常規(guī)振動大為縮短，工作效率顯著增加，粒度細化度明顯增加。主振彈簧中金屬螺旋彈簧起支承骨架作用，橡膠涂層起增加彈簧的非線性特性和 阻尼性作用，工作時特別是在系統(tǒng)載荷增加、突變或過載而發(fā)生并圈時能起到提高承載能 力、增加系統(tǒng)剛度及消音、降噪、減振的作用。本發(fā)明中的隔振彈簧為變螺距螺旋金屬橡膠復(fù)合彈簧，其由變螺距螺旋金屬彈簧 和橡膠彈簧兩部分復(fù)合而成。變螺距螺旋金屬彈簧由一根鋼絲卷繞構(gòu)成，所述的鋼絲卷繞 成螺旋結(jié)構(gòu)，是在專用模具中將橡膠硫化包覆金屬彈簧表面，形成變螺距螺旋金屬橡膠復(fù) 合彈簧。隔振彈簧中的金屬彈簧的特性線為非線性線，起到支承骨架作用；螺距的大小可 為各個圈之間取不同的螺距，也可為幾圈為一組取成幾種不同的螺距；螺距可由小到大單 向排列，也可按兩端小中間大雙向排列；橡膠包覆層將增加彈簧的非線性特性和阻尼性，利 用非線性特性能起到提高承載能力、降低能耗的作用，增加的阻尼性有利于防止系統(tǒng)共振 和顫振的發(fā)生，起到隔振降噪作用，能最大限度地減少對設(shè)備基礎(chǔ)的影響。本發(fā)明中的變螺距螺旋金屬橡膠復(fù)合彈簧與橡膠彈簧相比有較大的剛性，與金屬 彈簧相比有較大的阻尼性，故其效果是積極、明顯和獨特的，故特別適用于大中型振動磨及 特大型振動磨等載荷較大且載荷變化范圍較寬的場合使用。
雙質(zhì)體結(jié)構(gòu)本發(fā)明中的雙質(zhì)體可以使上、下質(zhì)體具有主振、隔振兩種模態(tài)，使得 主振系統(tǒng)振幅、振強、振頻提高，實現(xiàn)粉碎細化、效率提高，隔振系統(tǒng)隔振效果明顯，故障機 率降低，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性提高。從發(fā)明人的實驗研究可以看出，在上質(zhì)體與基礎(chǔ)之間，由下 質(zhì)體將其隔開，能起到很好的隔振作用，這較通常使用的單質(zhì)體振動系統(tǒng)具有無法相比的 隔振效果。雙質(zhì)體振動磨系統(tǒng)中隔振模態(tài)的頻率，通常遠比主振模態(tài)的頻率為小，這時機器 傳給基礎(chǔ)的動載荷降低，機器工作時傳給基礎(chǔ)或樓板的振動也將隨著減少。本發(fā)明中上質(zhì)體是本身攜帶激振源的物體，由于振動磨系統(tǒng)多相物質(zhì)碰撞的復(fù)雜 性，系統(tǒng)構(gòu)建具有明顯隔振效果的雙質(zhì)體振動結(jié)構(gòu)，可減少系統(tǒng)引發(fā)故障的機率，提高系統(tǒng) 運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。二級動擺振動電機與普通振動電機的主要區(qū)別是有無動擺組件。動擺組件在振 動電機軸左右兩端呈對稱分布，包括定擺、一級動擺、二級動擺及其軸和軸承。定擺形狀常 為扇形，動擺形狀可為扇形亦可依據(jù)需要制作成其他形狀；定擺固定在振動電機軸上，一級 動擺活套在振動電機軸上或裝在定擺軸上，二級動擺則活套在一級動擺軸上。定擺、一級動 擺、二級動擺的質(zhì)量比一般為5 3.5 1.5，也可為其他比值的質(zhì)量比，應(yīng)視系統(tǒng)需要、結(jié) 構(gòu)允許、保障系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)和效率等因素綜合考慮。振動電機兩側(cè)分別裝有動擺罩，動擺罩分 別將左右動擺組件全部罩住，以保證運轉(zhuǎn)時的安全。本發(fā)明中的振動電機，在運行過程中兩動擺不僅相對于定擺的位置是自由的，且 兩動擺之間的相對位置也是自由的，即其一端的定擺、一級動擺、二級動擺共具有3個自由 度，由此可知本發(fā)明至少為3自由度機構(gòu)。由于動擺的作用，使振動電機各擺塊瞬時合成的總慣性力可在運行過程中發(fā)生較 大變化，特別是在啟動、停機過程中，基于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)所致可使其總慣性力很小或接近于 零，從而使振動電機可以很小或接近于零的激振力情況下通過共振區(qū)，進而避免系統(tǒng)的共 振。運行過程中影響兩動擺的運動特性的因素很多，使振動電機具有確定輸入而不確 定輸出的混沌運動，混沌運動的特點就是具有寬的功率譜曲線和運動軌跡的某些不規(guī)則性 能，本發(fā)明恰是利用這些特點將混沌運動應(yīng)用于一些具有特殊作業(yè)要求的振動磨系統(tǒng)。由于左右二級動擺組件的結(jié)構(gòu)為對稱分布，故僅對左動擺組件陳述之即可；還是 由于對稱性，運動時左右動擺組件易實現(xiàn)同步，偶有短時不同步的情況，則產(chǎn)生的軸向力偶 矩完全在系統(tǒng)承受范圍內(nèi)，故不另加說明。振動電機的二級動擺組件的結(jié)構(gòu)原理說明如下二級動擺組件安裝于振動電機軸軸端，定擺通過平鍵固結(jié)于振動電機軸；一級動 擺與定擺之間裝有軸套，它通過軸承與振動電機軸相鉸接，其下部裝有二級擺軸；二級動擺 通過軸承與二級擺軸相鉸接。本發(fā)明啟動運轉(zhuǎn)時，由于振動電機中一、二級動擺的自由度不受限制，以及定擺與 定位裝置的作用，可使得啟動力矩降低，提高啟動的快速性；正常運轉(zhuǎn)時，其相對位置和運 動情況復(fù)雜；停機時定擺轉(zhuǎn)速減慢，一級動擺由于慣性會沿順時針方向移至由定位裝置所 限定的位置，此時一級動擺與定擺的偏心基本抵消，此時二級動擺無論在任何角度，都使振 動電機以很小的激振力通過其系統(tǒng)的共振區(qū)，從而防止共振的產(chǎn)生；在定擺上設(shè)有許多定位孔，定位銷可以插在不同的定位孔內(nèi)，以調(diào)節(jié)動擺與定擺啟停時的夾角，達到調(diào)節(jié)啟停激 振力的目的；當(dāng)本發(fā)明振動電機按逆時針方向運轉(zhuǎn)時，可采用定擺右側(cè)的定位銷孔，裝上定 位銷即可達到上述相同的效果。在振動電機軸端裝有動擺罩，將動擺組件罩在動擺罩內(nèi)，動擺罩的徑向尺寸應(yīng)依 據(jù)所有擺塊的運動范圍尺寸而定。本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在(1)具有的變剛度特性是利用彈簧的非線性特性構(gòu)成系統(tǒng)剛度具有隨載荷增加而 增加、隨載荷減少而減少的特點，能使系統(tǒng)驅(qū)動能耗明顯降低，實現(xiàn)系統(tǒng)效率增加、有效節(jié) 能、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的目的。(2)雙質(zhì)體能使上、下質(zhì)體具有主振、隔振兩種模態(tài)，使得主振系統(tǒng)振幅、振強、振 頻提高，實現(xiàn)粉碎細化、效率提高，隔振系統(tǒng)隔振效果明顯，故障機率降低，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性 提尚。(3)變剛度特性與雙質(zhì)體一起綜合形成的上述技術(shù)優(yōu)勢，能收到噪聲小、彈簧_軸 承壽命長、維修頻次明顯降低等效果，且為當(dāng)今特大型振動磨的進一步大型化提供了條件。(4) 二級動擺振動電機的有益效果a.由于系統(tǒng)載荷的變化、電源電壓波動、系統(tǒng)速度波動、加速度波動等因素的影 響，其一級、二級動擺會在復(fù)雜多變的情況下和定擺發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，使各擺塊質(zhì)心位置和運 動發(fā)生變化而產(chǎn)生混沌運動，使得系統(tǒng)的振頻、振幅、激振力、振動強度等性能參數(shù)將發(fā)生 較大變化，進而實現(xiàn)寬的功率譜或運動的某些不規(guī)則性能，如實現(xiàn)瞬態(tài)或在某個短時段上 的大振幅、大激振力、大振動強度等特殊慣性性能，由此產(chǎn)生的的瞬態(tài)大振幅、高振動強度 對實現(xiàn)超細粉體解團聚具有關(guān)鍵作用，且大大增強振動磨的顆粒細化和粉碎效果。b.由于二級動擺振動電機及其偏置作用，筒體內(nèi)磨介將產(chǎn)生不同時刻、不同位置、 不同尺寸的圓形、橢圓、直線振動，此對于通過改變旋轉(zhuǎn)速度以改善粉碎、傳送過程具有重 要作用，對于磨碎效果具有決定意義。c.在變剛度雙質(zhì)體系統(tǒng)中，二級動擺振動電機產(chǎn)生的振動會明顯具有多頻多幅的 特點，結(jié)合上述出現(xiàn)的瞬態(tài)大振幅、高振動強度會進一步增強振動磨的粉碎效果。d.使系統(tǒng)在啟動階段以較小的激振力啟動，大大降低振動電機的啟動力矩，提高 振動機械啟動的快速性和可靠性；停機階段以很小的激振力通過其系統(tǒng)的共振區(qū)，從而防 止共振的產(chǎn)生，達到能耗低、壽命長的目的，對于啟動頻繁度場合尤為適用。


本發(fā)明所提出的具體結(jié)構(gòu)及實施例見附圖。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意主視圖。圖2是圖1中拆去左動擺罩的B-B剖視側(cè)視圖。圖3是圖1中振動電機的動擺結(jié)構(gòu)局部放大示意主視圖。圖4是圖2中振動電機的動擺結(jié)構(gòu)局部放大示意側(cè)視圖。圖5是示意表達振動電機偏置時磨介的振動軌跡分布。圖6是示意表達本發(fā)明振動磨具有一臺振動電機的實施形式。圖7是示意表達本發(fā)明振動磨的配重采用振動電機的實施形式。
圖8是示意表達本發(fā)明振動磨具有二臺振動電機的實施形式。圖9是示意表達本發(fā)明振動磨具有四臺振動電機的實施形式。圖10是示意表達本發(fā)明振動磨的振動電機設(shè)置在筒體內(nèi)部的實施形式。圖11是示意表達本發(fā)明振動磨的振動電機設(shè)置在筒體下部的實施形式。
具體實施例方式參照附圖1-2，變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨包括振動電機1、筒體2、動擺罩 3、進料口 4、端蓋5、主振彈簧導(dǎo)柱6、主振彈簧7、下質(zhì)體8、底座9、隔振彈簧10、隔振彈簧導(dǎo) 柱11、出料口 12、動擺組件13、右聯(lián)接架14、磨介15、左聯(lián)接架16和配重體17。其中上質(zhì) 體包括振動電機1、筒體2、右聯(lián)接架14、磨介15、左聯(lián)接架16和配重體17。所述振動電機 1至少具有一臺。圖1-2所表示的結(jié)構(gòu)中，主振彈簧7可為非線性變剛度螺旋金屬橡膠涂層復(fù)合彈 簧，隔振彈簧10可為變剛度螺旋金屬橡膠復(fù)合彈簧，上、下質(zhì)體之間通過主振彈簧7相聯(lián) 接，主振彈簧7內(nèi)徑與上、下質(zhì)體上的彈簧導(dǎo)柱外徑相配合，起到在大振幅下仍能使主振彈 簧穩(wěn)定工作的目的，下質(zhì)體通過隔振彈簧支承在底座上，形成具有上、下質(zhì)體的雙質(zhì)體結(jié) 構(gòu)。筒體2通過主振彈簧7能動地支承在下質(zhì)體8上。在筒體2的右側(cè)用右聯(lián)接架14剛 性地固結(jié)有振動電機1，驅(qū)動側(cè)的主振彈簧7的軸線位于筒體2和振動電機1的重力軸線之 間。主振彈簧7的內(nèi)徑與其主振彈簧導(dǎo)柱6的外徑相配合，起到支撐導(dǎo)向作用，達到使主振 彈簧穩(wěn)定工作的目的；下質(zhì)體8通過隔振彈簧10支承在底座9上，隔振彈簧10的內(nèi)徑與其 主振彈簧導(dǎo)柱6的外徑相配合，同樣起到支撐導(dǎo)向作用。同理，在筒體2的左側(cè)用左聯(lián)接架 16剛性固結(jié)有與右側(cè)質(zhì)量相平衡的配重體17，左側(cè)的主振彈簧7的軸線位于筒體2和配重 體17的重力軸線之間。筒體2內(nèi)部裝有不同粒徑的被磨物料和介質(zhì)球，圖2中表示的是振 動電機1在順時針方向旋轉(zhuǎn)情況下，筒體2內(nèi)磨介15的運動過程，圖1中表示了所述筒體 2上設(shè)置有端蓋5、進料口 4、出料口 12。所述下質(zhì)體8可采用框架結(jié)構(gòu)。所述配重體17采用內(nèi)置重塊箱式結(jié)構(gòu)，用左聯(lián)接架16剛性固結(jié)于筒體左側(cè)，實現(xiàn) 與右側(cè)質(zhì)量相平衡，或振動電機35。工作時，振動電機1帶動整個上質(zhì)體運動，由于主振彈簧7與隔振彈簧10的作用， 上、下質(zhì)體分別以不同的振幅和加速度振動。顯然，上質(zhì)體的振幅和加速度較大，可提高磨 筒內(nèi)介質(zhì)對物料的碰撞沖擊粉碎能力；下質(zhì)體的振幅和加速度較小，再通過隔振彈簧可大 大減小傳給基礎(chǔ)的動載荷。本發(fā)明中的所述主振彈簧7為變螺距螺旋橡膠涂層金屬彈簧，由金屬螺旋壓縮彈 簧與橡膠涂層涂覆而成，金屬螺旋彈簧的螺距為變螺距，可有小到大單向排列，也可按兩端 小中間大雙向排列，其特性線為漸增型非線性線；橡膠采用百分之八十以上的天然膠的合 成膠制作而成。所述主振彈簧7中由于構(gòu)成彈簧的螺旋結(jié)構(gòu)的螺距變化，再加上橡膠涂層，可使 之具有明顯的非線性和所需的變剛度特點，即利用非線性振動可構(gòu)成系統(tǒng)剛度具有隨載荷 增加而增加、隨載荷減少而減少的特點，能使系統(tǒng)驅(qū)動能耗明顯降低，實現(xiàn)系統(tǒng)效率增加、 有效節(jié)能、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的目的。
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本發(fā)明中的所述隔振彈簧10為變螺距螺旋金屬橡膠復(fù)合彈簧，其由變螺距螺旋 金屬彈簧和橡膠彈簧兩部分復(fù)合而成。變螺距螺旋金屬彈簧由一根鋼絲卷繞構(gòu)成，所述的 鋼絲卷繞成螺旋結(jié)構(gòu)，是在專用模具中將橡膠硫化包覆金屬彈簧表面，形成變螺距螺旋金 屬橡膠復(fù)合彈簧。所述隔振彈簧10中的金屬彈簧的特性線為非線性線，起到支承骨架作用；螺距的 大小可為各個圈之間取不同的螺距，也可為幾圈為一組取成幾種不同的螺距；螺距可有小 到大單向排列，也可按兩端小中間大雙向排列；橡膠包覆層將增加彈簧的非線性特性和阻 尼性，利用非線性特性能起到提高承載能力、降低能耗的作用，增加的阻尼性有利于防止系 統(tǒng)共振和顫振的發(fā)生，起到隔振降噪作用，能最大限度地減少對設(shè)備基礎(chǔ)的影響。本發(fā)明中的雙質(zhì)體可以使上、下質(zhì)體具有主振、隔振兩種模態(tài)，使得主振系統(tǒng)振 幅、振強、振頻提高，實現(xiàn)粉碎細化、效率提高，隔振系統(tǒng)隔振效果明顯，故障機率降低，系統(tǒng) 運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性提高。圖1-2中的振動電機包括定子、轉(zhuǎn)子軸(振動電機軸)和動擺組件13，動擺組件 13在轉(zhuǎn)子軸(振動電機軸)23左、右兩端呈對稱分布。圖3-4中的動擺組件13包括定擺18、平鍵19、軸套20、一級動擺21、軸承一 22、振 動電機軸23、二級動擺軸24、軸承二 25、二級動擺26、定位銷一 27、定位銷二 28、定位銷三 29、定位銷四30、定位銷孔一 31、定位銷孔二 32、定位銷孔三33、定位銷孔四34。定擺18形狀常為扇形，一級動擺21、二級動擺26形狀可為扇形亦可依據(jù)需要制作 成其他形狀；定擺18固定在振動電機軸上，一級動擺21活套在振動電機軸23上或裝在定 擺軸上，二級動擺26則活套在二級動擺軸24上。定擺、一級動擺、二級動擺的質(zhì)量比一般 為5 3.5 1.5，也可為其他比值的質(zhì)量比，應(yīng)視系統(tǒng)需要、結(jié)構(gòu)允許、保障系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)和 效率等因素綜合考慮。所述振動電機1的兩端裝有左、右動擺罩3，它分別將左右動擺組件 全部罩住，以保證運轉(zhuǎn)時的安全。振動電機的二級動擺組件的結(jié)構(gòu)原理說明如下由圖3知，動擺組件13安裝于轉(zhuǎn)子軸(振動電機軸)23軸端，定擺18通過平鍵19 固結(jié)于轉(zhuǎn)子軸(振動電機軸)23 ；—級動擺21與定擺18之間裝有軸套20，它通過軸承一 22 與轉(zhuǎn)子軸(振動電機軸)23相鉸接，其下部裝有二級擺軸24 ；二級動擺26通過軸承二 25與 二級擺軸24相鉸接。由圖4知，本發(fā)明啟動運轉(zhuǎn)時，由于振動電機1中一、二級動擺21、26的自由度不 受限制，以及定擺18與定位裝置的作用，可使得啟動力矩降低，提高啟動的快速性；正常運 轉(zhuǎn)時，其相對位置和運動情況復(fù)雜；停機時定擺18轉(zhuǎn)速減慢，一級動擺21由于慣性會沿順 時針方向移至由定位裝置所限定的位置，此時一級動擺21與定擺18的偏心基本抵消，此時 二級動擺26無論在任何角度，都使振動電機以很小的激振力通過其系統(tǒng)的共振區(qū)，從而防 止共振的產(chǎn)生；在定擺18上設(shè)有許多定位孔，定位銷可以插在不同的定位孔內(nèi)，以調(diào)節(jié)動 擺21與定擺18啟停時的夾角，達到調(diào)節(jié)啟停激振力的目的；當(dāng)本發(fā)明振動電機按逆時針方 向運轉(zhuǎn)時，可采用定擺18右側(cè)的定位銷孔，裝上定位銷即可達到上述相同的效果。 在振動電機1兩側(cè)分別裝有動擺罩3，將動擺組件13罩在動擺罩3內(nèi)，動擺罩3的 徑向尺寸應(yīng)依據(jù)所有擺塊的運動范圍尺寸而定。 本發(fā)明中的振動電機，在運行過程中兩動擺不僅相對于定擺的位置是自由的，且兩動擺之間的相對位置也是自由的，即本發(fā)明一端的定擺、一級動擺、二級動擺共具有3個 自由度，由此可知本發(fā)明至少為3自由度機構(gòu)。運行過程中影響兩動擺的運動特性的因素很多，使振動電機具有確定輸入而不確 定輸出的混沌運動，混沌運動的特點就是具有寬的功率譜曲線和運動軌跡的某些不規(guī)則性 能，本發(fā)明恰是利用這些特點將混沌運動應(yīng)用于一些具有特殊作業(yè)要求的振動磨系統(tǒng)。由于左右二級動擺組件的結(jié)構(gòu)為對稱分布，故僅對左動擺組件陳述之即可；還是 由于對稱性，運動時左右動擺組件易實現(xiàn)同步，偶有短時不同步的情況，則產(chǎn)生的軸向力偶 矩完全在系統(tǒng)承受范圍內(nèi)，故不另加說明。圖5所示，振動電機1為偏置時，其帶動整個上質(zhì)體運動，由于單側(cè)激振，筒體2內(nèi) 磨介15振動軌跡在振動電機1所在側(cè)呈圓形，經(jīng)過在中心的橢圓形振動，轉(zhuǎn)變?yōu)樵谕搀w2 與振動電機1相對一側(cè)的直線形振動；由于系統(tǒng)變剛度特性的作用，系統(tǒng)載荷的變化使得 磨介振動軌跡的圓形、橢圓形、直線形的尺寸會有一定幅度的變化，這將有利于提高系統(tǒng)的 粉碎效果。本發(fā)明變剛度特性的作單側(cè)激振，附加出現(xiàn)的不同時亥lj、不同位置、不同尺寸的橢 圓與直線振動對于通過提高旋轉(zhuǎn)速度以改善傳送過程具有重要作用，而這一點對于磨碎效 果具有決定意義。本發(fā)明具有的變剛度特性與雙質(zhì)體結(jié)構(gòu)一起，綜合形成較現(xiàn)有技術(shù)隔振性能好、 結(jié)構(gòu)可靠性高、噪聲小、彈簧-軸承壽命長的技術(shù)特點，為當(dāng)今特大型振動磨的進一步大型 化提供了條件。本發(fā)明可將具有直徑相同的筒體結(jié)構(gòu)單元連接成長度不同的磨機，以滿足不同的 磨碎作業(yè)和停留時間，這就使模塊化設(shè)計成為可能。以下介紹本發(fā)明的6種實施例，主振彈簧、隔振彈簧、雙質(zhì)體與二級動擺振動電機 結(jié)構(gòu)相同，不再贅述。圖6示意表示一種實施形式，它有一個可振動地支承著的磨機容器，此容器在形 式上是直徑可為1. 8米的筒體2，它的一側(cè)在重力軸線與重心之外與一個振動電機1剛性連 接。振動電機質(zhì)量的平衡通過一個設(shè)在筒體相對側(cè)軸線與之平衡的配重體17來完成。圖7是示意表達本發(fā)明振動磨的配重采用振動電機的實施形式。即用緊鄰?fù)搀w2的第二臺振動電機35替代配重體17。振動磨可根據(jù)選擇由振動 電機1或振動電機35驅(qū)動，此時，另一臺振動電機(35或1)總是起平衡質(zhì)量的作用。這種 結(jié)構(gòu)形式允許振動磨機的工作具有不同的振動電機參數(shù)，如轉(zhuǎn)速和振動圓的直徑等。圖8表示本發(fā)明的另一種實施例。在該例中，筒體2的直徑可為3. 7米，并配備有 兩個上下重疊單側(cè)地在重力軸線和重心之外起振動電機作用的同步工作的振動電機(la、 lb)。振動電機質(zhì)量的平衡用配重體17來完成。圖9中表示對應(yīng)于圖8的結(jié)構(gòu)單元的連接情況。為了適應(yīng)不同的磨碎作業(yè)，例如 在一個振動磨機中組合至少兩個結(jié)構(gòu)單元A和B，采用兩組振動電機(la、lb)，共四臺振動 電機。圖10表示本發(fā)明的另一種實施例。在該例中，振動電機1設(shè)置在筒體2內(nèi)部中心 位置，振動電機重力軸線與筒體重心軸線相重合，振動電機的旋轉(zhuǎn)方向與筒體內(nèi)磨介的旋 轉(zhuǎn)運動方向一致，筒體作一般圓形振動的不平衡運動。
圖11表示本發(fā)明的另一種實施例。在該例中，振動電機1設(shè)置在筒體2下部，振 動電機重力軸線與筒體重心軸線相重合，振動電機的旋轉(zhuǎn)方向與筒體內(nèi)磨介的旋轉(zhuǎn)運動方 向一致，筒體作近似圓形振動的不平衡運動。
權(quán)利要求
一種變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于包括上質(zhì)體、主振彈簧、下質(zhì)體、隔振彈簧和底座，其中上質(zhì)體包括振動電機、筒體、右聯(lián)接架、左聯(lián)接架和配重體，筒體包括進料口、端蓋、出料口和磨介；上質(zhì)體與下質(zhì)體之間通過主振彈簧相聯(lián)接，主振彈簧內(nèi)徑與上、下質(zhì)體上的主振彈簧導(dǎo)柱外徑相配合，起到在大振幅下仍能使主振彈簧穩(wěn)定工作的目的；筒體通過主振彈簧能動地支承在下質(zhì)體上，在筒體的右側(cè)用右聯(lián)接架剛性地固結(jié)有振動電機，驅(qū)動側(cè)的主振彈簧的軸線位于筒體和振動電機的重力軸線之間，主振彈簧的內(nèi)徑與其主振彈簧導(dǎo)柱的外徑相配合，起到支撐導(dǎo)向作用；下質(zhì)體通過隔振彈簧支承在底座上，隔振彈簧的內(nèi)徑與隔振彈簧導(dǎo)柱的外徑相配合，同樣起到支撐導(dǎo)向作用，在筒體的左側(cè)用左聯(lián)接架剛性固結(jié)有與右側(cè)質(zhì)量相平衡的配重體，左側(cè)的主振彈簧的軸線位于筒體和配重體的重力軸線之間，筒體內(nèi)部裝有不同粒徑的被磨物料和介質(zhì)球，即磨介。所述振動電機包括定子、轉(zhuǎn)子軸和動擺組件，動擺組件在轉(zhuǎn)子軸左、右兩端呈對稱分布，所述動擺組件包括定擺、平鍵、軸套、一級動擺、軸承一、振動電機軸、二級動擺軸、軸承二和二級動擺；定擺固定在振動電機軸上，一級動擺活套在振動電機軸上或裝在定擺軸上，二級動擺則活套在二級動擺軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述振動電 機兩側(cè)分別裝有動擺罩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述筒體上 設(shè)置有端蓋、進料口和出料口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述定擺、 一級動擺、二級動擺的質(zhì)量比一般為5 3.5 1.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述主振彈 簧為變螺距螺旋橡膠涂層金屬彈簧，由金屬螺旋壓縮彈簧與橡膠涂層涂覆而成，金屬螺旋 彈簧的螺距為變螺距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述隔振 彈簧為變螺距螺旋金屬橡膠復(fù)合彈簧，其由變螺距螺旋金屬彈簧和橡膠彈簧兩部分復(fù)合而 成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述下質(zhì)體 采用框架結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨，其特征在于所述振動電 機至少具有一臺。
全文摘要
本發(fā)明變剛度雙質(zhì)體二級動擺混沌振動磨涉及一種振動磨，特別是一種具有變剛度、雙質(zhì)體、二級動擺的混沌振動磨。包括上質(zhì)體、下質(zhì)體、主振彈簧、隔振彈簧、底座等，其中上質(zhì)體主要包括振動電機、筒體、右聯(lián)接架、左聯(lián)接架和配重體，筒體主要包括進料口、端蓋、出料口和磨介。上質(zhì)體與下質(zhì)體之間通過主振彈簧相聯(lián)接，主振彈簧內(nèi)徑與上、下質(zhì)體上的彈簧導(dǎo)柱外徑相配合；下質(zhì)體通過隔振彈簧支承在底座上；所述振動電機包括動擺組件，動擺組件在振動電機軸左右兩端呈對稱分布，所述動擺組件包括定擺、平鍵、軸套、一級動擺、軸承一、振動電機軸、二級動擺軸、軸承二和二級動擺。
文檔編號B02C17/24GK101947486SQ201010503990
公開日2011年1月19日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者劉極峰, 史金飛, 楊小蘭 申請人:南京工程學(xué)院