一种组合运动式混合颗粒分层装置及其工作方法与流程

本发明涉及混合颗粒分层技术领域，尤其涉及一种组合运动式混合颗粒分层装置及其工作方法。

背景技术：

颗粒在自然界及日常生活中普遍存在，例如煤炭、矿石、建材以及药品、化工品等领域都存在大量的颗粒物质。对混合颗粒进行分层作为一种基本的操作，不断有人对混合颗粒分层装置进行研究和改进。伴随着对混合颗粒物质的深入研究，让混合颗粒物质进行单一方向的运动已经无法满足提高分层效率、强化分层效果的需求。

申请公布号为cn108515022a的中国专利公开了一种“组合振动混合颗粒分层装置”，利用曲柄滑块机构和曲柄摇杆机构组合，实现“水平方向的圆周摆动和竖直方向的上下振动”的组合运动。其采用的是组合振动方式，目的是为了有效观察混合颗粒物质在组合振动下大小颗粒分离的“巴西果”现象。

申请公布号为cn108465639a的中国专利公开了一种“运动仿生颗粒分层装置”，利用苏格兰槽机构和曲柄摇杆机构，实现“圆周摆动和水平方向的直线振动”的组合运动。其通过模仿圆形筛运动特性，实现多元混合颗粒物料快速有效的分层，强化了多元混合颗粒分层效果及效率。

本发明由偏心轮代替曲柄摇杆机构中的曲柄，由偏心轮、连杆和平衡板组成曲柄摇杆机构。通过控制沿x轴和y轴设置的2组曲柄摇杆机构中对应电机的通电个数，来控制曲柄摇杆工作的个数，实现物料仓单独沿着x轴、y轴方向摆动，或者将x、y轴方向上的运动合成后使物料仓作圆周运动。在上述工作过程中，混合颗粒分层装置既可实现单曲柄摇杆机构运动，又可实现双曲柄摇杆机构运动，实现“单独沿x、y轴摆动和沿关节轴承的外沿作圆周运动”的组合运动，分层效果更好。

技术实现要素：

本发明提供了一种组合运动式混合颗粒分层装置及其工作方法，可用于观察混合颗粒在组合运动下实验的分层现象；本发明通过控制沿x轴和y轴设置的2组曲柄摇杆机构中对应电机的通电个数，来控制曲柄摇杆工作的个数，实现物料仓单独沿着x轴、y轴方向摆动，或者将x轴、y轴方向上的运动合成后使物料仓作圆周运动，分层效果更好，结构简单新颖。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种组合运动式混合颗粒分层装置，包括物料仓、关节轴承、支架、万向节、连杆、偏心轮及电机；所述物料仓设于支架上方，物料仓的底部设平衡板和支撑轴，支撑轴与物料仓为一体结构，通过关节轴承与支架顶部的关节轴承座配合连接；平衡板套设在支撑轴外侧，平衡板的底面沿物料仓周向互成90°设置2个定位柱，定位柱通过万向节与连杆的顶端活动连接，连杆的底端与设于偏心轮一侧的侧伸轴转动连接，偏心轮由电机带动旋转；电机通过电机座固定在物料仓的下方，对应连接的偏心轮、连杆和平衡板共同组成曲柄摇杆机构，即沿水平的x轴和y轴方向分别设有1组曲柄摇杆机构。

所述支撑轴与关节轴承的轴承内圈为间隙配合。

所述支架由关节轴承座及3个支腿组成，3个支腿沿物料仓的周向均匀分布，支腿的顶端与关节轴承座固定连接，底端向外侧倾斜设置。

一种组合运动式混合颗粒分层装置，还包括底板，所述支架的支腿与底板固定连接，电机座通过电机支架固定在底板上。

所述平衡板与关节轴承之间设套筒起定位及支撑作用，套筒及平衡板与支撑轴之间均为过渡配合。

所述万向节的上端与定位柱之间为过渡配合，万向节的下端与连杆之间为过渡配合。

所述连杆的底端与偏心轮的侧伸轴之间通过滚动轴承转动连接。

所述的一种组合运动式混合颗粒分层装置的工作方法，包括：

x轴方向的1组曲柄摇杆机构中的电机通电，带动偏心轮旋转，驱动连杆上下运动，使物料仓沿着x轴方向摆动；同理，当y轴方向的1组曲柄摇杆机构中的电机通电时，物料仓沿着y轴方向摆动；

当2个电机同时通电时，x轴和y轴两个垂直方向上的运动合成后，使物料仓沿着关节轴承的外沿作圆周运动；

通过控制2个电机分别或同时通电，改变物料仓的运动模式，实现对混合颗粒的分层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过控制沿x轴和y轴设置的2组曲柄摇杆机构中对应电机的通电个数，实现物料仓单独沿着x轴、y轴方向摆动，或将x轴、y轴方向上的运动进行合成，使物料仓沿着关节轴承的外沿作圆周运动；从而实现组合运动式，更有利于混合颗粒分层，提高分层效率，强化分层效果；

2)用偏心轮代替曲柄摇杆机构中常用的曲柄，由偏心轮、连杆和平衡板组成曲柄摇杆机构，其结构简单新颖；

3)使用关节轴承和万向节实现各部分的活动连接，能够有效防止2组曲柄摇杆同时运动时出现机械结构干涉。

附图说明

图1为本发明所述一种组合运动式混合颗粒分层装置的立体结构示意图。

图2为本发明所述物料仓与支架之间连接结构的剖视图。

图中：1.底板2.支架3.关节轴承座4.关节轴承5.套筒6.平衡板7.物料仓8.万向节9.连杆10.偏心轮11.电机12.电机座13.电机支架

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1、图2所示，本发明所述一种组合运动式混合颗粒分层装置，包括物料仓7、关节轴承4、支架2、万向节8、连杆9、偏心轮10及电机11；所述物料仓7设于支架2上方，物料仓7的底部设平衡板6和支撑轴，支撑轴与物料仓6为一体结构，通过关节轴承4与支架2顶部的关节轴承座3配合连接；平衡板6套设在支撑轴外侧，平衡板6的底面沿物料仓7周向互成90°设置2个定位柱，定位柱通过万向节8与连杆9的顶端活动连接，连杆9的底端与设于偏心轮10一侧的侧伸轴转动连接，偏心轮10由电机11带动旋转；电机11通过电机座12固定在物料仓7的下方，对应连接的偏心轮10、连杆9和平衡板6共同组成曲柄摇杆机构，即沿水平的x轴和y轴方向分别设有1组曲柄摇杆机构。

所述支撑轴与关节轴承4的轴承内圈为间隙配合。

所述支架2由关节轴承座3及3个支腿组成，3个支腿沿物料仓7的周向均匀分布，支腿的顶端与关节轴承座3固定连接，底端向外侧倾斜设置。

所述的一种组合运动式混合颗粒分层装置，还包括底板1，所述支架2的支腿与底板1固定连接，电机座12通过电机支架13固定在底板1上。

所述平衡板6与关节轴承4之间设套筒5起定位及支撑作用，套筒5及平衡板6与支撑轴之间均为过渡配合。

所述万向节8的上端与定位柱之间为过渡配合，万向节8的下端与连杆9之间为过渡配合。

所述连杆9的底端与偏心轮10的侧伸轴之间通过滚动轴承转动连接。

所述的一种组合运动式混合颗粒分层装置的工作方法，包括：

x轴方向的1组曲柄摇杆机构中的电机11通电，带动偏心轮10旋转，驱动连杆9上下运动，使物料仓7沿着x轴方向摆动；同理，当y轴方向的1组曲柄摇杆机构中的电机11通电时，物料仓7沿着y轴方向摆动；

当2个电机11同时通电时，x轴和y轴两个垂直方向上的运动合成后，使物料仓7沿着关节轴承4的外沿作圆周运动；

通过控制2个电机11分别或同时通电，改变物料仓7的运动模式，实现对混合颗粒的分层。

本发明所述一种组合运动式混合颗粒分层装置，采用偏心轮10代替曲柄摇杆机构中常规设置的曲柄，由偏心轮10、连杆9和平衡板6组成曲柄摇杆机构。物料仓7的支撑轴与关节轴承4内圈采用小间隙配合，关节轴承4通过关节轴承座3固定在支架2上。支架2的3个支腿之间夹角互为120°，其顶部与关节轴承座3底面开设的方形孔相配合，支架2与关节轴承座3整体呈“伞”字形，使整体结构更加稳固。

在关节轴承4和物料仓7之间，设有套筒5和平衡板6，两者与物料仓7的支撑轴之间均为过渡配合。在平衡板6的底面设有2个与万向节8相配合的定位柱，2个定位柱呈90°分布。万向节8的上端与平衡板6上的定位柱采用过渡配合，万向节8的下端与连杆9的上端采用过渡配合。

连杆9的下端通过滚动轴承与偏心轮10的侧伸轴连接，偏心轮10通过平键与电机11的输出轴连接，电机11通过螺栓固定在电机座12上，电机座12通过螺栓与电机支架13相固定。支架2和电机支架13通过焊接的方式固定在底板1上。

x轴方向曲柄摇杆机构中的电机11通电后，对应偏心轮10作圆周运动，带动对应的连杆9上下运动，使物料仓7沿着x轴方向摆动；y轴方向曲柄摇杆机构中的电机11通电后，其运动原理与x轴方向的电机11通电时相同。

2个电机11同时通电时，可把x轴、y轴两个垂直方向上的力进行合成，使物料仓7沿着关节轴承4的外沿作圆周运动。

本发明的工作原理是：通过控制电机11通电的个数，来实现物料仓7单独沿着x轴、y轴方向摆动，或将x轴、y轴方向上的运动合成后使物料仓7沿着关节轴承4的外沿作圆周运动。

本发明中，2个电机11作为动力源，最大转矩为120n·m。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。