密炼机卸料门磁流变阻尼装置的制作方法

本发明涉及一种密炼机卸料门磁流变阻尼装置。

背景技术：

密炼机是橡胶制品企业普遍采用的炼胶设备之一，传统的密炼机主要有：加料装置、压料装置、锁紧装置、排（卸）料装置、液压系统、控制系统等组成，对于提高生产效率而言，排（卸）料装置是密炼机的关键部件，它的主要功能是在炼胶前能够快速的关闭卸料门，炼胶结束后能够快速打开卸料门；为使密炼机排（卸）胶料顺畅、清理方便，一般中、大型的密炼机，卸料门大多采用旋转式开、关门的结构，而且卸料门大多设置在密炼室的下方，因此，当卸料门打开的一瞬间，由于密炼室内胶料的压力、胶料和卸料门的自重（其质量往往很大）以及卸料门原始位置产生的势能等一系列影响因素，使得卸料门的初始加速度很大，对门轴乃至整个设备产生很大的冲击和振动，如果不能很好的加以控制，会直接影响到门轴和密炼机的使用寿命，到目前为止，一般的中、大型旋转开门卸料的密炼机都是采用液压装置输出阻力矩，控制门轴的转动速度，起到保护密炼机的作用；相对气动控制而言，液压装置控制压力高、反应速度快是其广为应用的原因之一，因此一般的中大型密炼机均采用液压控制，但是配备液压站和相应的控制系统后，使得设备的结构繁琐、控制复杂、成本增加，可靠性却往往由于液压系统的不稳定而降低，另外，设备结构增大，作业场地面积增大，并且后续的运行维护成本也较高，按照以往的经验，液压件的一般寿命5年左右，到时必须更换，液压站的泄漏和液压油的更换和排放，还会造成持续的操作空间和环境污染等弊病。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、节能的密炼机卸料门磁流变阻尼装置。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种密炼机卸料门磁流变阻尼装置，包括磁流变阻尼器、卸料门、转轴、齿轮和齿条，所述磁流变阻尼器与齿条连接，所述卸料门通过键与转轴连接，所述齿轮与卸料门连接，所述齿轮和齿条啮合。

所述磁流变阻尼器主要由缸筒、轴承、磁流变液、线圈、活塞和控制信号接收器组成，控制信号接收器与活塞杆一端连接用于接收信号，轴承、线圈和活塞组成了缸筒内两个密闭空间，在两个空间内充满磁流变液，通过改变线圈电流来控制磁流变液，从而控制活塞杆的运动。

所述当密炼机开始排料时，在外加磁场的作用下，磁流变阻尼器推动齿条向卸料门开的方向移动，在齿条驱动下齿轮转动，从而实现转轴的转动，卸料门在齿轮、转轴的带动下转动，实现开门动作；关门时，磁流变阻尼器推动齿条向卸料门关的方向移动，齿条带动齿轮、转轴转动，卸料门的转轴向回转动，实现关门动作。

本发明一种密炼机卸料门磁流变阻尼装置，结构简单、成本低、节能、零排放、抗冲击力大，冲击阻力可调，同时也使作业现场干净整洁，不仅可以简化和节约售后的维修成本，也大大节省了客户的使用维护保养成本，提高了经济效益，最大限度的提高密炼机门轴和密炼机的使用寿命。

附图说明

图1是受磁场作用的磁流变液流变机理示意图。

图2是受外力作用的磁流变液流变机理示意图。

图3是卸料装置工作示意图。

图4是液压装置示意图。

图5是磁流变阻尼器示意图。

图6是本发明密炼机卸料门磁流变阻尼装置示意图。

图中：1、磁流变阻尼器；2、卸料门；3、转轴；4、齿轮；5、齿条；101、缸筒；102、轴承；103、磁流变液；104、线圈；105、活塞；106、控制信号接收器。

具体实施方式

如图1和图2所示，磁流变技术是近年来基于一种创新材料，磁流变液得到广泛应用的基础上发展起来的新技术，这种功能独特的新型智能材料主要有微米级的软磁性颗粒、非磁性的载液和添加剂组成，常规的软磁性颗粒是铁钴合金、铁镍合金、纯铁粉和羟基铁粉等，非磁性的载液主要有硅油、矿物油、合成油、水和乙二醇等，添加剂一般为表面活性剂，保护性胶体物质，如油酸、硅胶、硅氧化物等，其功能是防止软磁性颗粒和载液因为密度相差悬殊而产生结团和沉淀，运用该技术研发的磁流变阻尼装置，具有结构简单、功率消耗低、响应速度快、安全、节能、环保等优点，并且抗冲击能力强、输出的阻力矩可调可控，另外，由于磁流变液是工业化产品，其产量大成本较低也促使其快速发展和应用，从上世纪九十年代起，磁流变技术的相关研究已在车辆防震、土木工程、医疗、家电、军事工程等领域全面展开，且得到广泛的应用，在密炼机的排（卸）料装置上，采用这种技术对提高密炼机门轴和整机的寿命具有重要的意义，磁流变液特点：如图1所示，在磁场作用下的磁流变液流变机理，磁流变液在无磁场作用时，其软磁性颗粒的分布是随机的，呈现牛顿流体特性，而在磁场的作用下，液体会转变为半固体，并呈现出可控的屈服强度，即屈服应力可随磁场的增强而增强，值得注意的是，这种相间变化是可逆的，当外加磁场撤去时，磁流变液可在瞬间恢复到原来的液体状态，而整个过程中的响应时间仅仅为几毫秒；如图2所示，在外力作用下的磁流变液的流变机理，当磁流变液在外力的作用下发生剪切时，流体也会向半固体方向转化，以此来抵抗外来的剪切力，这种外力驱动模式下的磁流变液工作原理，适用于大幅值的阻尼力和大的位移，此特点可应用在停电的情况下，在密炼机开门时段，遇意外故障突然停电时，失去了磁场保护的门（轴），有发生飞转产生巨大冲击的可能，将此转动转化为位移后，将可有效的阻止门（轴）的快速转动，另外如有必要，密炼机也可以打开卸料门排料，防止物料变性，磁流变阻尼装置，就是利用了在磁场作用下的磁流变液的流变特性，在密炼机开门时，通过磁场的作用，激发磁流变液产生相变，以适当增大开门阻力，很好的抵御和耗散开门瞬间产生的巨大冲击能。在开门到位前进一步调大磁流变装置中的电流以增加阻抗，降低开门速度，使卸料门平稳的停在设定的位置，对设备起到很好的保护作用。

如图3所示，液压结构与新结构对比，传统的旋转型密炼机液压排（卸）料装置主要由卸料液压缸、液压控制系统、转（门）轴、卸料门、卸料门座、热电偶、液压站等零部件组成，通过卸料液压缸不同的进油方向驱动转（门）轴的正、反转动来实现卸料门的开、关， 从图中可见，密炼机从关门位置到开门位置，转过了很大的角度（一般150度左右），在旋转的过程中，开门加速度的影响不能小视，因为卸料门在开门瞬间具有更大的冲击性，由于卸料门工作表面堆焊硬质合金，内部的冷却通道采用钻孔方式，卸料门座与转（门）轴的联结采用键和螺栓，门与门座之间也采用斜键定中心的刚性联接，因此不能承受很大的冲击，为了保护转（门）轴和保障密炼机的使用寿命，一般采取液压系统和机械传动装置，包括特制的液压缸、齿轮、齿条等来保护排（卸）料装置，以此来延长卸料转（门）轴的使用寿命。

如图4所示，液压机械传动装置驱动工作原理：采用液压系统和特制的齿条、齿轮结构组成液压机械传动装置来实现卸料门的开、关动作，卸料液压缸由两个特制的齿条油缸、齿轮等组成，安装在密炼机出水端边支架前下侧面上，为使齿轮受力均匀、传动平稳，分别将两个齿条油缸配置在齿轮（或门轴）的上、下对称位置上，当密炼机排（卸）料时，首先由液压系统供应的压力油推动齿条向开门一侧移动，再由齿条带动齿轮旋转，由于齿轮与门轴刚性连接，卸料门又用键连结固定在转轴上，因此卸料门在齿轮、转（门）轴的带动下转动，实现开门的动作，关门时，液压油从液压缸的另一侧进入，推动齿条向关门侧移动，带动齿轮、转（门）轴、卸料门向相反的方向旋转，实现关门的动作，在与卸料油缸连接的门轴处设有限位开关，可以在开门或关门动作中分别向液压控制系统发出相应的信号，以保证动作的正确性和开、关门的位置，液压系统在运行的过程中，除了本身易发生液压元件和液压站的泄漏，其次控制系统元件若失效以及转（门）轴的相关零件发生变形和损坏等，都会造成密炼机的故障，直至停产维修，采用磁流变缓冲装置，则可将以上的故障隐患降至最小，提高开机率和设备的使用寿命。

如图5和图6所示，本发明密炼机磁流变阻尼装置的结构组成与工作原理：密炼机磁流变阻尼装置主要由磁流变阻尼器1、卸料门2、转（门）轴3、齿轮4和齿条5组成，磁流变阻尼器1与齿条5连接，卸料门2通过键与转轴3连接，齿轮4与卸料门2连接，齿轮4和齿条5啮合，磁流变阻尼器主要有缸筒101、活塞105、磁流变液103、轴承102、密封、线圈104、控制信号接收器106（位移传感器、速度传感器）组成，控制信号接收器106与活塞杆一端连接用于接收信号，轴承102、线圈104和活塞105组成了缸筒内两个密闭空间，在两个空间内充满磁流变液103，通过改变线圈电流来控制磁流变液，从而控制活塞杆的运动，磁流变阻尼器是以磁流变液（MRF）为工作介质组成的阻尼器，是一种性能优良的半主动控制器件，具有结构简单，输出阻力可受工作电流控制，阻尼力可调范围宽，响应快速，动态调整范围大，并且连续可调可控，适应性强等特点，即便在控制系统失效的状态下，仍可作为被动器件使用，可靠性高，磁流变阻尼器装置的工作原理主要是磁流变阻尼器的工作原理：a、外加磁场控制下的阻尼，当密炼机开始排（卸）料时，在外加磁场的作用下，由磁流变阻尼器推动齿条向卸料门“开”的方向移动，在齿条驱动下齿轮转动，从而实现转轴的转动，卸料门同样用键连结固定在转轴上，因此卸料门在齿轮、转轴的带动下转动，实现开门动作，关门时，磁流变阻尼器推动齿条向卸料门“关”的方向移动，齿条带动齿轮（转轴）的转动，卸料门转轴向回转动，实现关门的动作；b、外力作用下的阻尼，当外加磁场撤去时，磁流变阻尼器仍可作为被动器件，实现开门时对门轴的可靠保护，密炼机卸料门即将打开时，卸料门在密炼室内压力、物料及自重等诸多作用力的驱动下形成了快速旋转的趋势，转（门）轴、齿轮与卸料门是刚性连接，因此齿轮有转动的趋势，由于齿条、齿轮处于啮合状态，齿轮将推动齿条移动，对磁流变液产生剪切，按照外力驱动模式下的磁流变液工作原理；磁流变液将在瞬间由液体向半固体方向转化，产生很大的阻尼力，保护门轴不受冲击，因此，即便在控制系统失效的状态下，磁流变阻尼器仍可很好的起到保护门轴的作用，其可靠性高于目前的任何一种控制；c、动态调整，在开门或关门的整个过程中，可以根据卸料门的转速情况，调整控制电流，特别是在即将到达设定的某个位置时，可通过电流的调整来增大或减小阻抗来调整开、关门速度，准确控制卸料门的开、关、减速、加速等要求，综上所述，无论采用液压还是磁流变技术，两种方式对于密炼机开门、关门的控制原理是相同的，其主要目的都是利用外来的阻力来抵抗开门瞬间卸料门对门轴或密炼机的冲击，只是驱动机构不同而已，采用磁流变缓冲装置时，只要将卸料门的驱动方式由液压油缸替换成磁流变阻尼器即可，结构简单、成本低、节能、零排放、抗冲击力大，冲击阻力可调等，同时也使作业现场干净整洁，不仅可以简化和节约售后的维修成本，也大大节省了客户的使用维护保养成本，提高了经济效益，最大限度的提高密炼机门轴和密炼机的使用寿命。