专利名称：二级动摆混沌振动磨的制作方法
技术领域：
本发明二级动摆混沌振动磨涉及一种能产生特殊惯性激振能力的振动磨，特别是 一种具有特殊振动效果及混沌振动特性、具有二级动摆结构的振动磨，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容器构成，此容器通过在其重心旋转或偏置在重心一侧上的普 通激振器或振动电机，作振动的不平衡运动，装在磨机容器中的磨介与被磨物料产生碰撞 和摩擦，破碎是由于磨介自身相互之间以及磨介、物料、容器壁之间的碰撞和摩擦带来的结 果。磨机装料作与激振器的旋转方向相同或相反的运动，使得物料的粉碎、流动和输送工作 正常进行。普通激振器具有激振力较大且在停机后无级可调、体积小、重量轻、结构简单、安 装使用维护方便等优点，故在很多振动利用工程中得到应用。但是普通激振器的摆块固结于激振器轴上，最大激振力一经调定，在运行过程中 即为定值，而其在启动和停机过程中，当振动频率接近于系统的固有频率时，振幅会迅速增 加而产生共振，不仅使系统失去稳定性，且容易引起振动机械包括激振器本身结构的损坏。普通振动磨(含特大型振动磨，下同)需要系统在启停阶段能顺利通过共振点，以 保障振动系统的正常运行；在很多情况下，需要振动磨系统在工作过程中产生的振动，具有 宽的功率谱曲线或运动轨迹的某些不规则性能等混沌振动特性，来完成一些特殊的作业内 容，如解决超细、超微粉碎时出现的不细化、易团聚、反粉碎问题，解决对超硬、硬质、金属或 非金属脆性粉体进行粉碎时效率低、能耗大等技术问题，现有技术中的普通振动磨或其它 粉磨设备对于这些问题的解决几乎是无能为力的。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种二级动摆混沌振动磨，是将现有普通 振动磨使用的普通激振器改为二级动摆激振器，为振动磨提供一种具有特殊振动效果，能 使系统在启停阶段顺利通过共振点，且能使在工作过程中产生的振动，具有宽的功率谱曲 线或运动轨迹的某些不规则性能等混沌振动特性，来实现一些具有特殊作业内容的振动磨。二级动摆混沌振动磨是采取以下方案实现本发明的二级动摆混沌振动磨可为单质体结构形式，二级动摆混沌振动磨包括激 振器、筒体、进料口、端盖、联轴器、电动机、电机座、底座、螺旋弹簧、出料口、右联接架、磨 介、左联接架、配重体。振动质体包括筒体、磨介(含被磨物料与介质，下同)、激振器、配重 体等。所述筒体设置有至少一个，激振器作为激振源通过右联接架刚性地固定在筒体右侧， 激振器偏置地在单侧对筒体进行激振，即在筒体的重力轴线与重心之外对其激振，为平衡激振器质量设置一配重体，配重体通过左联接架刚性地固定在筒体左侧，筒体和激振器下 部通过螺旋弹簧安装在底座上，驱动侧的螺旋弹簧轴线位于筒体和激振器部件的重力轴线 之间。本发明中的激振器采用二级动摆结构，驱动激振器部件，一方面可在不同时刻、不 同位置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勻振动，形成特殊的 振动效果和具有宽的功率谱曲线或运动轨迹的某些不规则性能等混沌振动特性，来实现一 些具有特殊作业内容的振动磨；另一方面，由于激振器的结构设置，能使系统在启停阶段顺 利通过共振点。本发明中的激振源若为激振器，则电动机是动力源。它们通过联轴器连接起来，联 轴器可为万向节、挠性或轮胎联轴器，激振器无论设在左或右侧，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。本发明中的激振器包括轴承座组件、激振器轴和二级动摆组件。电动机通过联轴 器与激振器轴连接，轴承座组件包括轴承座、底座、轴承和压盖等；二级动摆组件在激振器 轴左右两端呈对称分布，二级动摆组件包括定摆、一级动摆、二级动摆及二级动摆轴和轴 承。定摆形状常为扇形，动摆形状可为扇形亦可依据需要制作成其他形状；定摆固定在激 振器轴上，一级动摆活套在激振器轴上或装在定摆轴上，二级动摆则活套在一级动摆轴上。 定摆、一级动摆、二级动摆的质量比一般为5 3.5 1.5，也可为其他比值的质量比，应视 系统需要、结构允许、保障系统的运转和效率等因素综合考虑。激振器轴两端分别装有动摆 罩，它分别将左右动摆组件全部罩住，以保证运转时的安全。所述筒体设置有进料口、出料口，筒体两侧装有端盖，在筒体内装有磨介。本发明中的激振器，在运行过程中两动摆不仅相对于定摆的位置是自由的，且两 动摆之间的相对位置也是自由的，即激振器轴任一端的定摆、一级动摆、二级动摆共具有3 个自由度，由此可知本发明至少为3自由度机构。由于动摆的作用，使激振器各摆块瞬时合 成的总惯性力可在运行过程中发生较大变化，特别是在启动、停机过程中，基于激振器结构 所致可使其总惯性力很小或接近于零，从而使激振器能以很小或接近于零的激振力情况下 通过共振区，进而避免系统的共振。运行过程中影响两动摆运动特性的因素很多，使激振器具有确定输入而不确定输 出的混沌运动，混沌运动的特点就是具有宽的功率谱曲线和运动轨迹的某些不规则性能， 本发明恰是利用这些特点将混沌运动应用于一些具有特殊作业要求的振动磨系统。由于左右二级动摆组件的结构为对称分布，故仅对左动摆组件陈述之即可；还是 由于对称性，运动时左右动摆组件易实现同步，偶有短时不同步的情况，则产生的轴向力偶 矩完全在系统承受范围内，故不另加说明。激振器的二级动摆组件的结构原理说明如下二级动摆组件安装于激振器轴轴端，定摆通过平键固结于激振器轴；一级动摆与 定摆之间装有轴套，它通过轴承与激振器轴相铰接，其下部装有二级摆轴；二级动摆通过轴 承与二级摆轴相铰接。本发明启动运转时，由于激振器中一、二级动摆的自由度不受限制，以及定摆与定 位装置的作用，可使得启动力矩降低，提高启动的快速性；正常运转时，其相对位置和运动 情况复杂；停机时定摆转速减慢，一级动摆由于惯性会沿激振器转向移至由定位装置所限定的位置，此时一级动摆与定摆的偏心基本抵消，此时的二级动摆无论在任何角度，都使激 振器以很小的激振力通过其系统的共振区，从而防止共振的产生；在定摆上设有若干定位 孔，定位销可以插在不同的定位孔内，以调节动摆与定摆启停时的夹角，达到调节启停激振 力的目的；当本发明按激振器转向反向运转时，可采用定摆右侧的定位销孔，装上定位销即 可达到上述相同的效果。在激振器轴两端分别装有动摆罩，将动摆组件罩在动摆罩内，动摆罩的径向尺寸 应依据所有摆块的运动范围尺寸而定。本发明的有益效果表现在(1)由于系统载荷的变化、电源电压波动、系统速度波动、加速度波动等因素的影 响，其一级、二级动摆会在复杂多变的情况下和定摆发生相对转动，使各摆块质心位置和运 动发生变化而产生混沌运动，使得系统的振频、振幅、激振力、振动强度等性能参数将发生 较大变化，进而实现宽的功率谱或运动的某些不规则性能，如实现瞬态或在某个短时段上 的大振幅、大激振力、大振动强度等特殊惯性性能，由此产生的的瞬态大振幅、高振动强度 对实现超细粉体解团聚具有关键作用，且大大增强振动磨的颗粒细化和粉碎效果。(2)由于二级动摆激振器及其偏置作用，筒体内磨介将产生不同时刻、不同位置、 不同尺寸的圆形、椭圆、直线振动轨迹，此对于通过改变旋转速度以改善粉碎、传送过程具 有重要作用，对于磨碎效果具有决定意义。(3)使系统在启动阶段以较小的激振力启动，大大降低激振器的启动力矩，提高振 动机械启动的快速性和可靠性；停机阶段以很小的激振力通过其系统的共振区，从而防止 共振的产生，达到能耗低、寿命长的目的，对于具有较大载荷的大中型及特大型振动磨场合 尤为适用。
以下将结合附图对本发明作进一步说明图1是本发明的结构示意主视图。图2是图1中本发明拆去左动摆罩的B-B剖视侧视图。图3是图1中本发明的激振器的动摆结构局部放大示意主视图。图4是图2中本发明的激振器的动摆结构局部放大示意侧视图。图5是示意表达本发明的激振器偏置时磨介的振动轨迹分布。图6是示意表达本发明振动磨具有一台激振器的实施形式。图7是示意表达本发明振动磨的配重采用激振器的实施形式。图8是示意表达本发明振动磨的激振器设置在筒体内部的实施形式。图9是示意表达本发明振动磨的激振器设置在筒体下部的实施形式。
具体实施例方式附图1-2是本发明为单质体结构形式的实施例，附图1-2中的二级动摆混沌振动 磨包括激振器1、筒体2、进料口 3、端盖4、联轴器5、联轴器罩6、电动机7、电机座8、底座9、 螺旋弹簧10、动摆罩11、出料口 12、右联接架13、磨介14、左联接架15、配重体16。参照附图1，本发明振动质体包括激振器1、筒体2、磨介14、配重体16等。本实施
5例有一个筒体，激振器1作为激振源刚性的固定在筒体2右侧，偏置地在单侧对筒体2进行 激振，即在筒体2的重力轴线与重心之外对其激振，为平衡激振器质量设置一配重体16，筒 体2和激振器1下部通过螺旋弹簧10安装在底座9上，驱动侧的弹簧轴线位于筒体2和激 振器1的重力轴线之间；本发明中的激振器1采用二级动摆结构，驱动激振器部件，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勻振动，形成特殊的振动效果及 混沌振动特性。所述配重体16采用内置块箱式结构，用左联接架15刚性固结于筒体左侧，实现与 右侧激振器质量的平衡。参照附图3-4，本发明的激振器主要包括轴承座组件、激振器轴22和二级动摆组 件。电动机7通过联轴器5与激振器轴22连接，二级动摆组件在激振器轴22左右两端呈 对称分布，二级动摆组件包括定摆17、平键18、轴套19、一级动摆20、轴承一 21、二级动摆轴 23、轴承二 24、二级动摆25、定位销一 26、定位销二 27、定位销三28、定位销四29、定位销孔 一 30、定位销孔二 31、定位销孔三32、定位销孔四33。所述联轴器5可为万向节、挠性或轮 胎联轴器。所述联轴器5外部装有联轴器罩6。所述筒体2设置有至少一个。所述激振器1设置有至少一台。在激振器轴22两端分别装有动摆罩11，它分别将左右二级动摆组件全部罩住，以 保证运转时的安全。如图1所示，由于左右二级动摆组件的结构为对称分布，故具体实施方式
中仅对 左动摆组件陈述之即可；还是由于对称性，运动时左右动摆组件易实现同步，偶有短时不同 步的情况，则产生的轴向力偶矩完全在系统承受范围内。二级动摆组件结构原理的说明图3中，二级动摆组件安装于激振器轴端部分，定摆17通过平键18固结于激振器 轴22 ；—级动摆20与定摆17之间装有轴套19，一级动摆20通过轴承一 21与激振器轴22 相铰接，其下部装有二级动摆25，它通过轴承二 24与二级摆轴23相铰接。由图4可知，本发明中的激振器按图示转向运转时，由于一、二级动摆20、25的自 由度不受限制，以及定摆17与定位销一 26或定位销二 27的作用，可使得启动力矩降低， 提高启动的快速性；停机时定摆17转速减慢，一级动摆20由于惯性被移至由定位销四29 或定位销三28所限定的位置(图中双点划线所示位置)，此时一级动摆20与定摆17的偏 心基本抵消，而此时二级动摆25无论在任何位置，如图中双点划线所示位置，都能使激振 器以很小的激振力通过其系统的共振区，从而防止共振的产生，同时在定摆17上设有许多 定位孔，定位销可以插在不同的定位孔内，以调节动摆与定摆的夹角，达到调节激振器激振 力的目的；本发明中的激振器当按图示转向反向运转时，可采用定摆17右侧的定位销孔一 30、定位销孔二 31、定位销孔三32、定位销孔四33，装上相应的定位销即可达到上述相同的 效果。在激振器两端装有动摆罩11，将动摆组件罩在动摆罩11内，动摆罩11的径向尺寸 应依据所有摆块的运动范围尺寸而定。由上述分析可知，本发明机构自由度至少为3，自由度越多，系统的运动就越复杂； 当输入原动力通过激振器轴22带动定摆17转动时，由于系统载荷的变化、电源电压波动、
6系统速度波动等因素的影响，一级动摆20、二级动摆25会在复杂多变的情况下和定摆17发 生相对转动，使各摆块质心位置和运动发生变化而产生混沌运动，可导致系统的总惯性力、 激振力、振幅及振动强度发生较大变化，能实现较宽的功率谱或运动轨迹某些不规则性能， 如实现瞬态或在某个短时段上的大振幅、大激振力、大振动强度等特殊惯性性能，这些特殊 惯性性能的实现正是本发明的主要特点，通过控制装置可对其大小、作用时间进行有效控 制。本发明可用于振动机械中各种料仓、料斗、溜槽的仓壁振动，以防止物料粘结、起 拱、滞留，促使物料正常运动；可用于直线振动筛、概率筛、旋振筛、振动给料机、振动给料 斗、振动输送机、振动球磨机、振动棒磨机、行星式球磨机等各种振动机械作激振源和驱动 源，使系统产生较宽的功率谱，实现系统运动轨迹某些不规则性能如大振幅、大激振力、大 振动强度等特殊惯性性能的需求，更有效地完成系统的各种特殊作业内容和作业要求。本发明也可用于一般振动机械，使系统在启动阶段以较小的激振力启动，以降低 激振器的启动力矩，提高振动机械启动的快速性和可靠性；停机阶段以很小的激振力通过 其系统的共振区，从而防止共振的产生，达到能耗低、寿命长的目的，本发明对系统载荷较 大的大中型及特大型振动磨尤其适用。图5所示，所述筒体2设置有进料口 3、出料口 12，筒体2两侧装有端盖4，在筒体2 内有磨介14。系统工作时，激振器1带动整个上质体运动，由于单侧激振，筒体2内磨介14 振动轨迹在激振器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与激振器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果。本发明的变刚度特性的单侧激振，附加出现的不同时刻、不同位置、不同尺寸的圆 形、椭圆、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，对于磨碎效果具 有决定意义。本发明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。以下介绍本发明的6种实施例，其中二级动摆激振器结构相同，不再赘述。图6示意表示一种实施形式，它有一个可振动地支承着的磨机容器，此容器在形 式上可为直径1. 8米的筒体1，它的一侧在重力轴线与重心之外与一个激振器刚性连接。激 振器1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16来完成。图7中扩展了与图6所示相同的结构，即用紧挨着筒体2的第二台激振器1替代 配重体16。振动磨可根据选择或由激振器1或激振器34驱动，此时，另一台激振器(34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激振器参数，如 转速和振动圆的直径等。图8表示本发明的另一种实施例。在该例中，激振器1设置在筒体2内部，激振器 重力轴线与筒体重心轴线相重合，激振器的旋转方向与筒体内磨介的旋转运动方向一致， 筒体作一般圆形振动的不平衡运动。图9表示本发明的另一种实施例。在该例中，激振器1设置在筒体2下部，激振器 重力轴线与筒体重心轴线相重合，激振器的旋转方向与筒体内磨介的旋转运动方向一致， 筒体作近似圆形振动的不平衡运动。
权利要求
一种二级动摆混沌振动磨，其特征在于包括激振器、筒体、进料口、端盖、联轴器、电动机、电机座、底座、螺旋弹簧、出料口、右联接架、磨介、左联接架、配重体；激振器作为激振源通过右联接架刚性地固定在筒体右侧，激振器偏置地在单侧对筒体进行激振，配重体通过左联接架刚性地固定在筒体左侧，筒体和激振器下部通过螺旋弹簧安装在底座上，驱动侧的螺旋弹簧轴线位于筒体和激振器部件的重力轴线之间；激振器包括轴承座组件、激振器轴和二级动摆组件；电动机通过联轴器与激振器轴连接，轴承座组件包括轴承座、底座、轴承和压盖；二级动摆组件在激振器轴左右两端呈对称分布，二级动摆组件包括定摆、一级动摆、二级动摆及二级动摆轴、轴承一和轴承二，定摆固定在激振器轴上，一级动摆活套在激振器轴上或装在定摆轴上，二级动摆则活套在一级动摆轴上；所述筒体设置有进料口、出料口，筒体两侧装有端盖，在筒体内有磨介。
2.根据权利要求1所述的二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述定摆、一级动摆、二级 动摆的质量比一般为5 3.5 1.5。
3.根据权利要求1所述的二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述激振器轴两端分别装有动摆罩。
4.根据权利要求1所述的二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述联轴器外部装有联轴PLP盟 研早ο
5.根据权利要求1所述的二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述二级动摆组件安装于 激振器轴轴端，定摆通过平键固结于激振器轴；一级动摆与定摆之间装有轴套，它通过轴承 一与激振器轴相铰接，其下部装有二级摆轴；二级动摆通过轴承二与二级摆轴相铰接。
6.根据权利要求1所述的二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述联轴器为万向节、挠 性或轮胎联轴器。
7.根据权利要求1所述的二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述设置的筒体至少一个。
8.根据权利要求1所述的二级动摆混沌振动磨，其特征在于所述激振器设置有至少一台
全文摘要
本发明二级动摆混沌振动磨涉及一种能产生特殊惯性激振能力的振动磨，特别是一种具有特殊振动效果及混沌振动特性、具有二级动摆结构的振动磨。包括激振器、筒体、进料口、端盖、联轴器、电动机、电机座、底座、螺旋弹簧、出料口、右联接架、磨介、左联接架、配重体；激振器通过右联接架刚性地固定在筒体右侧，配重体通过左联接架刚性地固定在筒体左侧，筒体和激振器下部通过螺旋弹簧安装在底座上；激振器包括轴承座组件、激振器轴和二级动摆组件；电动机通过联轴器与激振器轴连接，二级动摆组件包括定摆、一级动摆、二级动摆及二级动摆轴、轴承一和轴承二；所述筒体设置有进料口、出料口，筒体两侧装有端盖，在筒体内有磨介。
文档编号B02C17/18GK101972689SQ20101050400
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月8日 优先权日2010年10月8日
发明者刘东升, 刘极峰, 杨保成, 杨小兰, 杨珮, 邹宇, 邹景超 申请人:南京工程学院