專利名稱：多級偏塊雙筒振動磨的制作方法
技術領域：
本發明多級偏塊雙筒振動磨涉及的是一種多級偏心塊(以下簡稱偏塊)雙筒振動磨，是一種能產生特殊慣性激振能力的振動磨，屬于振動利用工程技術領域。
背景技術：
振動磨是利用振動原理來完成物料粉磨作業的振動機械設備，普通振動磨的激振 源一般采用振動電機或普通機械偏塊激振器(簡稱激振器)。振動電機作為激振源，同時具有動力源的功能，一般用于單筒振動磨。雙筒振動磨 由于體積大、質量重，支撐或懸掛多有不便，通常采用激振器作為激振源，普通電機是動力 源，它們可通過聯軸器連接起來。一般偏塊激振器具有激振力較大且可調、體積小、重量輕、 結構簡單、使用維護方便等優點，近年來在振動機械及振動磨中得到廣泛應用。普通激振器中的主、副偏塊均與激振器軸相聯接，為單軸式慣性激振裝置，其自由 度數為1，故主、副偏塊又稱為一級偏塊。它通常產生沿圓周方向變化的激振力，通電前最大 激振力調定后，工作中其振動頻率保持基本穩定。在很多情況下，振動機械需要系統具有寬的功率譜曲線和運動軌跡的某些不規則 性能，來完成一些特殊的作業內容，如振動磨或其它粉磨設備對粉體特別是超硬、硬質、金 屬或非金屬脆性粉體進行超細、超微粉碎時的不細化、易團聚、反粉碎、效率低、耗能大等問 題，普通振動磨或其它粉磨設備對于這些問題的解決幾乎是無能為力的。
發明內容
本發明目的在于針對上述不足，提供一種為制備超細超微粉體的新型多級偏塊雙 筒振動磨系統，系統可為單質體或雙質體、磨筒為雙筒結構形式，具有多頻多幅等特殊振動 效果，實現一些特殊作業內容的振動利用技術，即使系統能實現比較寬的功率譜，或能完成 運動軌跡某些不規則性能、來實現一些特殊作業內容的振動磨；由于振動磨為單質體(將 雙質體系統中的減振系統及底板去掉，其余基本相同)時適合的工況條件如物料、細度、振 動強度等限制較多，且結構簡單，故以下以雙質體為主進行介紹。本發明是將振動磨中使用的激振器的一級偏塊改為多級偏塊(級數k > 2)，也就 是將多個偏塊進行串接，串接級數受結構限制，一般取k = 2、3···，分別稱為二、三…級偏塊 激振器，串接后的激振器自由度數即是偏塊的級數，以多級偏塊組成的激振器為激振源的 振動磨稱為多級偏塊振動磨。本發明是采取以下技術方案實現的多級偏塊雙筒振動磨包括上筒、下筒、聯接板、左激振器、右激振器、連接套、電動 機、主振彈簧、減振彈簧、支座和底板；上筒上部設有進料口，上筒與下筒左側裝有連接管， 通過法蘭連接，下筒上設有出料口，上筒與下筒中間通過聯接板固定連接；聯接板下端與支 座上端分別裝有彈簧上導柱、彈簧下導柱，彈簧上導柱、彈簧下導柱分別與連接板下端面、 支座上端面固結，彈簧上導柱與彈簧下導柱上裝有主振彈簧，上筒、下筒和聯接板通過主振彈簧與支座相連接；支座與底板之間裝有減振彈簧，支座通過減振彈簧支承在底板上；左激振器與右激振器的座體為軸承座，分別固結在上筒與下筒之間的聯接板上，左、右激振器 結構基本相同。左激振器和右激振器均包括一級軸即激振器軸、軸承座、軸承和多級偏塊組件；軸 承座與聯接板相固結，軸承座內裝有軸承和一級軸；一級軸一端與聯軸器相連接，另一端與 兩激振器之間的連接套相連接，通過兩軸承A支撐在連接板之間的軸承座上；各個激振器 軸即一級軸左、右兩端分別裝有多級偏塊組件，多級偏塊組件基本呈對稱布置。所述多級偏塊組件由多個偏塊通過偏塊軸進行串接構成，一級軸左右兩端一般對 稱分布，級數k > 2，多級偏塊組件包括主偏塊、副偏塊即一級偏塊、多級偏塊、多級偏塊軸 和多級軸承(以B、C…表示)，主、副偏塊分別通過鍵或鎖緊螺栓固定安裝在一級軸上，第k 級偏塊軸分別通過k級軸承固定安裝在k-Ι級偏塊上，k級偏塊通過k級軸承分別裝在k級 偏塊軸上，并可自由轉動而不受轉子軸的影響。因各多級偏塊的轉動自由度均不受限制，故 多級偏塊組件為多自由度系統。所述K為偏塊串接級數。電動機裝在電機支架上，電機支架與底板間裝有減振彈簧。電動機輸出軸通過聯 軸節、連接套與左右激振器軸(一級軸)相連，將運動和動力依次傳遞給右、左激振器；在振 動磨外部裝有隔音罩，隔音罩固定在底板上，可顯著降低系統噪聲向罩外地傳播。上質體包括上筒、聯接板、下筒、左激振器、右激振器；激振器包括激振器座、主偏 塊、副偏塊、多級偏塊軸、多級偏塊和連接套；下質體包括座板、支座等。由于主振彈簧、減振 彈簧等因素，工作時，上下質體會以不同的振幅和加速度振動。顯然，上質體的振幅和加速 度較大，可提高磨筒內介質對物料的沖擊破碎能力；下質體的振幅和加速度較小，再通過減 振彈簧可大大減小傳給基礎的動載荷。所述雙筒振動磨可為雙質體或單質體的質體結構。主振系統采用圓柱螺旋彈簧，以適應系統近共振的工作需求，達到系統穩定工作、 節能高效的目的。采用環形橡膠彈簧作為減振彈簧，彈性模量小，可獲得較大的彈性變形， 易實現理想的非線性特性；系統具有高內阻，對突加載荷的吸收及隔振效果良好。在實際運行過程中，由于振動磨系統本身具有的速度、加速度波動，使得各級偏塊 在空間的質心位置變化復雜，也可采用控制系統對其進行變頻控制，使系統的振幅、激振 力、振動強度等性能參數發生變化，以實現寬的功率譜，或運動軌跡某些不規則性能，如實 現瞬態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。所述多級偏塊組件結構原理以二級偏塊組件為例說明之二級偏塊組件包括主偏塊、副偏塊(一級偏塊)、二級偏塊軸、二級偏塊等。激振器 軸通過兩個軸承A被支撐在激振器座中，其左右兩端的偏塊結構基本呈對稱布置；主、副偏 塊均通過鎖緊螺栓與激振器軸相聯接，主、副偏塊可通過鎖緊螺栓調整其相對角度，進而改 變激振力的大小；副偏塊通過軸承B裝有可轉動的二級軸，二級軸與二級偏塊通過鎖緊螺 栓相聯接，構成二級偏塊組件。三級偏塊組件與二級偏塊的結構區別表現為在二級偏塊的端部安裝三級軸，再 串接三級偏塊，成為3自由度機構，此時各級偏塊在空間的質心位置變化更復雜，產生的振 幅、激振力、振動強度等參數值可能更大，特殊慣性性能更明顯。另外，振幅、激振力、振動強度等參數變化范圍、作用時間還與各級偏塊質心的偏 心距、偏塊質量、激振器的瞬時轉速、速度及加速度波動的規律等因素有關，由此產生的振動具有多頻多幅的特點，即同一時刻有多個頻率和振幅作用于系統，相當于多個頻率和振幅的合成振動。本發明上述性能的實現，可達到在粉磨作業中產生沖擊、剪切、擠壓等組合力場作 用的實際效果，對于克服振動機械的某些工作阻障，解決振動機械特別是振動磨的某些關 鍵技術或制約發展的瓶頸問題，如解決振動磨中能耗大、粉磨效率低、系統噪聲大，粉體顆 粒不細化、易團聚，分布帶較寛等問題，實現物料的超細或超微粉碎，具有明顯的工程效果 和適用意義。
以下將結合附圖對本發明作進一步說明圖1是本發明的結構示意圖，圖中名稱標號1、座板，2、支座，3、主振彈簧，4、連接 管，5、法蘭，6、上筒，7、聯接板，8、左激振器，9、中水管，10、進水接頭，11、激振器軸，12、進料 口，13、橡膠接管，14、吊環，15、聯軸器，16、隔音罩，17、電動機，18、電機支架，19、下筒，20、 出料口，21、激振器座，22、主偏塊，23、副偏塊，24、多級偏塊軸，25、多級偏塊，26、偏塊罩， 27、連接套，28減振彈簧，29、底板，30、隔音材料，31、右激振器，32、彈簧上導柱，33、彈簧上 導柱，34、軸承A。圖2是本發明的側視圖，可進一步了解振動磨傳動結構。圖3、4分別是本發明的二、三級偏塊機構原理圖，圖中構件I ‘、I、II、III分別為 一、二、三級偏塊，0、A、B分別為一、二、三級偏塊的轉動中心、A'、B'、C' ,A0'分別為主 偏塊、二、三級偏塊及副偏塊的質心。
具體實施例方式參照附圖1 4，多級偏塊雙筒振動磨包括上筒6、下筒19、聯接板7、左激振器8、 右激振器31、連接套27、電動機17、主振彈簧3、減振彈簧28、支座2和底板29 ；上筒6與下 筒19之間裝有連接管4，通過法蘭5連接，所述上筒6上部設有進料口 12，進料口 12通過 橡膠接管13與上筒6連通，下筒19上設有出料口 20，上筒6與下筒19通過聯接板7固定 連接；上筒6與下筒19的聯接板7與支座2之間裝有彈簧上導柱32、彈簧下導柱33，彈簧 上導柱32、彈簧下導柱33分別與連接板下端面、支座上端面固結；彈簧上導柱32、彈簧下導 柱33上裝有主振彈簧3，上筒6、下筒19和聯接板7通過主振彈簧3與支座2相連接；支座 2與底板29之間裝有減振彈簧28，支座2通過減振彈簧28支承在底板29上；左激振器8 與右激振器31分別裝在上筒6與下筒19之間的4塊聯接板7之間，其結構基本相同。所 述減振彈簧28采用橡膠材料制成減振彈簧。左激振器8和右激振器31均包括一級軸即激振器軸11、軸承座、軸承A34和多級 偏塊25組件；軸承座與兩聯接板7相固結，軸承座內裝有軸承A34和一級軸；一級軸一端與 聯軸器15相連接，另一端與兩激振器之間的連接套27相連接，通過兩軸承A34支撐在上筒 下部的軸承座上，激振器軸11即一級軸左、右兩端裝有多級偏塊組件，多級偏塊組件基本 呈對稱布置。左、右激振器通過連接套27相連接，同軸同步轉動構成激振源。所述多級偏塊組件由多個偏塊通過偏塊軸進行串接構成，在一級軸左右兩端一般 對稱分布，級數k > 2，多級偏塊組件包括主偏塊22、副偏塊23即一級偏塊、多級偏塊25和多級偏塊軸24，主、副偏塊分別通過鎖緊螺栓固定安裝在一級軸上，第k級偏塊軸分別通過k級軸承固定安裝在k-Ι級偏塊上，k級偏塊通過k級軸承分別裝在k級偏塊軸上，并可自 由轉動而不受轉子軸的影響。因各多級偏塊的轉動自由度均不受限制，故多級偏塊組件為 多自由度系統。K為偏塊串接級數。電動機17裝電機支架18上，電機支架與底板之間裝有減振彈簧，以保障電動機與 激振器軸線在工作中的同步性；電動機17輸出軸通過聯軸器15、連接套27與左右激振器 軸(一級軸)11相連，將運動和動力傳遞給左、右激振器；在振動磨外部裝有隔音罩16，隔 音罩16固定在底板29上。所述隔音罩16內裝有隔音材料30。隔音罩16上裝有吊環14。所述多級偏塊組件由多個偏塊通過偏塊軸進行串接構成，在一級軸左右兩端一般 對稱分布，級數1^ > 2，多級偏塊組件包括主偏塊、副偏塊即一級偏塊、多級偏塊、多級偏塊 軸和多級軸承，主、副偏塊分別通過鍵或鎖緊螺栓固定安裝在一級軸上，第k級偏塊軸分別 通過k級軸承固定安裝在k-Ι級偏塊上，k級偏塊通過k級軸承分別裝在k級偏塊軸上，并 可自由轉動而不受轉子軸的影響。上質體包括上筒6、聯接板7、下筒19、左激振器、右激振器；左激振器、右激振器包 括激振器座21、主偏塊22、副偏塊23、多級偏塊軸24、多級偏塊25和連接套；下質體包括座 板1、支座2等。附圖1 2中多級偏塊激振器以二級示出，偏塊激振器包括二級偏塊組件和激振 器軸即一級軸11 ；激振器軸即一級軸11通過兩軸承A34支撐在上、下筒之間的激振器座21 上，激振器軸即一級軸11左、右兩端裝有二級偏塊組件，二級偏塊組件呈對稱布置。二級偏 塊組件包括主偏塊22、副偏塊23、多級偏塊25和多級偏塊軸24，主偏塊22和副偏塊23分 別通過鎖緊螺栓與激振器軸11聯為一體，副偏塊23可通過鎖緊螺栓調整與主偏塊22的相 對角度，改變系統激振力的大小；副偏塊23上裝有多級偏塊軸24，多級偏塊軸24通過軸承 B與多級偏塊25相連接，構成二級偏塊組件。在多級偏塊組件外部裝有偏塊罩26。電動機17裝在電機支架18上，電動機17輸出軸通過聯軸節15與激振器軸即一 級軸11相連，將動力傳遞給激振器軸11，在上筒、下筒與激振器外部裝有隔音罩16，隔音罩 16固定在底板29上。所述雙筒振動磨可為雙質體或單質體的質體結構。如圖1所示，物料由進料口 12連續加入，在振動過程中經過上筒6、下筒19及各筒 篩網篩分，成品由出料口 20連續排出；根據研磨物料的不同，磨介充填率一般為65-80%， 球料比取8-10 ；磨介為耐磨鋼球、鋼棒、鋼段、氧化球、瓷球或其它材料的棒、球體，磨介的 直徑一般為3 30mm，，其磨碎效率較高。振動磨機的振動頻率在650 3000次/min，其 振幅為5 30mm。實際產生的振動頻率與振動振幅的大小，對磨介的粉碎效果有很大的影 響。所述上筒6與下筒19的筒體外壁制有環形通水冷卻層，冷卻水經水泵至進水接頭 10進入上筒6筒體冷卻層，經中水管9流入下筒19，再經出水口流入儲水池，實現水循環。 循環過程中，水會將磨介產生傳導至上、下筒體的熱量及時帶走實現冷卻，以保障物料的粉
磨質量。圖1所示，電動機17通過聯軸器15將動力傳遞給激振器軸11，左、右激振器是利 用激振器軸11上的偏塊旋轉時所產生的振動驅動上、下筒工作的。上、下筒內裝有介質和粉料，振動使上、下筒內的鋼球等磨介對物料產生碰撞、沖擊、剪切、擠壓和搓磨，達到對物 料進行粉碎和細磨的目的。通過調節主、副偏塊的夾角、改變磨介的級配選擇、實施變頻控 制等措施，可達到控制產品粒度和生產率的目的。
左、右激振器中由于左、右偏塊部分的結構基本對稱，故具體實施方式
中主要對左 偏塊部分陳述之，右偏塊部分與之實施方式相同；由于對稱性，運動時左、右偏塊部分易實 現同步，偶有短時不同步的情況，由于激振器軸具有足夠的剛度與強度，故產生的軸向力偶 矩完全在系統承受范圍內。圖2、3表達的二、三級偏塊機構原理圖，由圖可得其機構自由度分別為2、3，自由 度數越多，系統的運動越復雜；主、副偏塊的夾角θ可根據系統所需最大激振力進行調整， 調定后需用鎖緊螺栓分別鎖緊；偏塊罩的徑向尺寸應依據所有偏塊的運動空間而定。以二級偏塊組件為例簡要說明二級偏塊組件由偏塊罩26、二級偏塊、二級軸、激 振器軸11、副偏塊23、主偏塊22等所組成，主、副偏塊可通過其上的鎖緊螺栓調節兩偏塊間 的夾角，以滿足振動所需的激振力，且實現鎖緊。副偏塊通過其上的二級軸，裝有可以自由 轉動的二級偏塊。當左、右激振器帶動主、副偏塊轉動時，二級偏塊在復雜變化的慣性力的作用下和 副偏塊發生相對轉動，使偏塊機構和整個轉子軸的質心發生變化，導致系統的總慣性力、激 振力、振幅及振動強度發生變化；又由于系統可經過變頻器的變頻以及負載系統自身產生 的速度波動，使系統實現較寬的功率譜或實現運動軌跡某些不規則性能，如實現瞬態或在 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。本發明的主要特點是激振力、振幅、振頻、振動強度等參數變化范圍大，通過變頻 器可對其大小、作用時間進行有效控制。振動磨機工作運轉時，磨介的中高頻沖擊和強烈的研磨作用將物料磨細，這個過 程主要由于筒體內磨介與磨料的反復沖擊致使顆粒產生裂紋。在固體發生變形時，新的表 面就以這些裂紋為基礎逐漸發展起來，卸載后，在分子力的作用下，它們又重新“愈合”，當 個別最薄弱的地方也就是缺陷最大的地方發生突變時，固體就會產生宏觀的破壞。而振動 磨內磨介對磨料的沖擊作用，使這些顯微裂縫來不及“愈合”就受到連續不斷的沖擊，迅速 擴大微細裂縫，裂紋的不斷擴展以至粉碎，故以此振動、碰撞、沖擊來進行固體材料的細磨 是有效的。由于本發明的結構尺寸大、產量高、工作連續，且存在隨機最大載荷的影響，故產 生的噪聲較大，若不采取適當的隔振措施，必將很大的動載荷傳給基礎，使地基和建筑物產 生有害的振動，不僅產生噪音污染環境，嚴重的情況下，會使機器損壞而停產，且長期連續 的運行，不僅本機壽命大大縮短，還會對周邊設備和建筑物產生影響。鑒之于此本發明設計為雙質體振動磨機，不僅有主振模態，且有隔振模態。主振模 態采用大小適宜的中等或中低頻率，以滿足系統在近共振狀態下工作需要，使機械產生振 動所需的驅動力，較遠離共振狀態下工作的振動磨機減少，以實現系統節能，達到小功率大 驅動的目的。隔振模態頻率遠較主振模態為小，減振彈簧25可采用橡膠材料彈簧，具有非線性 特性，可減少激振源與基礎的動態耦合和激振力、振動強度向基礎的傳遞，起到有效地吸振 作用，降低傳給基礎的動載荷，使系統產生的噪聲大大減小；一方面采用具有良好隔音效果的隔音罩16將整個工作機罩住，達到進一步有效降噪，同時起到提高粉磨效率，改善工作環境的目的。
權利要求
一種多級偏塊雙筒振動磨，其特征在于包括上筒、下筒、聯接板、左激振器、右激振器、連接套、電動機、主振彈簧、減振彈簧、支座和底板；上筒與下筒之間裝有連接管，通過法蘭連接，上筒上部設有進料口，下筒上設有出料口，上筒與下筒通過聯接板固定連接；聯接板下端與支座上端分別裝有彈簧上導柱、彈簧下導柱，彈簧上導柱、彈簧下導柱分別與連接板下端面、支座上端面固結，彈簧上導柱與彈簧下導柱上裝有主振彈簧，上筒、下筒和聯接板通過主振彈簧與支座相連接；支座下端與底板之間裝有減振彈簧，支座通過減振彈簧支承在底板上；左激振器與右激振器分別裝在上筒與下筒之間的聯接板上；左激振器和右激振器均包括一級軸即激振器軸、軸承座、軸承和多級偏塊組件；軸承座與聯接板相固結，軸承座內裝有軸承和一級軸；一級軸一端與聯軸器相連接，另一端與兩激振器之間的連接套相連接，通過兩軸承A支撐在連接板之間的軸承座上；各個激振器軸即一級軸左、右兩端分別裝有多級偏塊組件，多級偏塊組件基本呈對稱布置。
2.根據權利要求1所述的多級偏塊雙筒振動磨，其特征在于所述上筒上部裝有進料 口，進料口通過橡膠接管與上筒連通，下筒上裝有出料口。
3.根據權利要求1所述的多級偏塊雙筒振動磨，其特征在于所述多級偏塊組件由多個 偏塊通過偏塊軸進行串接構成，在一級軸左右兩端一般對稱分布，串接級數k > 2，多級偏 塊組件包括主偏塊、副偏塊即一級偏塊、多級偏塊、多級偏塊軸和多級軸承，主、副偏塊分別 通過鍵或鎖緊螺栓固定安裝在一級軸上，第k級偏塊軸分別通過k級軸承固定安裝在k-1 級偏塊上，k級偏塊通過k級軸承分別裝在k級偏塊軸上，并可自由轉動而不受轉子軸的影 響。
4.根據權利要求1所述的多級偏塊雙筒振動磨，其特征在于在振動磨外部裝有隔音 罩，隔音罩固定在底板上。
5.根據權利要求1所述的多級偏塊雙筒振動磨，其特征在于所述隔音罩內裝有隔音材 料；隔音罩上裝有吊環。
6.根據權利要求1所述的多級偏塊雙筒振動磨，其特征在于在多級偏塊組件外部裝有 偏塊罩。
7.根據權利要求1所述的多級偏塊雙筒振動磨，其特征在于所述減振彈簧可采用橡膠 材料制成減振彈簧。
8.根據權利要求1所述的多級偏塊雙筒振動磨，其特征在于所述上筒與下筒的筒體外 壁制有環形通水冷卻層。
9.根據權利要求1所述多級偏塊雙筒振動磨，其特征在于所述雙筒振動磨可為雙質體 或單質體的質體結構。
全文摘要
本發明多級偏塊雙筒振動磨涉及的是一種多級偏心塊(以下簡稱偏塊)雙筒振動磨，是一種能產生特殊慣性激振能力的振動磨。包括上筒、下筒、聯接板、左激振器、右激振器、連接套、電動機、主振彈簧、減振彈簧、支座和底板；上筒與下筒之間裝有連接管，上筒上部設有進料口，下筒上設有出料口，上筒與下筒通過聯接板固定連接；上筒與下筒的聯接板與支座之間裝有彈簧上導柱、彈簧下導柱，彈簧導柱上裝有主振彈簧，上筒與下筒的聯接板通過主振彈簧與支座相連接；支座與底板之間裝有減振彈簧，支座通過減振彈簧支承在底板上；左激振器與右激振器分別裝在上質體的聯接板之間；左激振器和右激振器均包括一級軸即激振器軸、軸承座、軸承和多級偏塊組件。
文檔編號B02C19/16GK101804379SQ20101011984
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月8日 優先權日2010年3月8日
發明者劉極峰, 楊小蘭, 毛睿, 王曉麗, 肖增文, 鄒學武 申請人:南京工程學院