[发明专利]变刚度双质体二级动摆混沌振动磨

说明书

技术领域

本发明变刚度双质体二级动摆混沌振动磨涉及一种振动磨，特别是一种具有变刚度、双质体、二级动摆的混沌振动磨，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(含特大型振动磨)多采用线性螺旋弹簧与单质体结构，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振动电机(或激振器)，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。磨机装料作与振动电机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。

普通振动电机的摆块固结于振动电机轴上，最大激振力一经调定，在运行过程中即为定值，但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振动电机本身结构的损坏。

在很多情况下，普通振动磨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；需要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，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。

除了上述启停问题，不细化、粉碎效果问题以外，普通振动磨还会出现以下问题，特别是大型化之后问题更加突出：

(1)能耗高：由于磨机为常刚度系统，使得变载荷特性下的磨机系统基本以最大载荷驱动，故能耗较高、效率较低。

(2)结构易损：由于激振力大，局部机体结构强度薄弱，易扭曲、损坏，造成维修频次高，或维修无效；若增加机体结构强度，则会使载荷增加，驱动功率增加而效率降低。

(3)轴承问题：轴承各零件间存在冲击、碰撞、摩擦载荷，造成发热、磨损及润滑油废屑污染的恶性循环，大大提高轴承失效概率。

(4)弹簧问题：现振动磨多采用的金属螺旋弹簧、空气弹簧或橡胶弹簧，存在阻尼小时振幅很大而机体应力很大，阻尼大时振幅又小而效率明显降低。

(5)隔振问题：单质体振动系统工作时隔振效果差，在持续、较大、变化的冲击、碰撞、剪切等变载荷作用下，一方面会将振动直接传给设备基础且影响到周边设备与建筑，严重时会使机器损坏而停产，长期运行机器寿命缩短，易损件过早失效，维修频次增加，影响振动磨正常工作；另一方面会产生大的噪声，作为噪声污染源使操作者和周边环境受到严重影响或使其无法忍受。

(6)大型化受制约：上述问题一直是困扰振动磨发展的难题，更使其大型化或特大型化受到严重制约。

发明内容

本发明的目的正是针对现有技术中的上述问题，在进行大量的理论分析和模拟的基础上，发明一种变刚度双质体二级动摆混沌振动磨，综合解决上述问题。

本发明的技术方案如下：

针对前述振动磨的线性螺旋弹簧与单质体结构，本发明采取非线性变刚度螺旋金属橡胶涂层主振弹簧、变刚度螺旋金属橡胶复合隔振弹簧与双质体结构，本发明中至少有一个筒体，振动电机(或激振器，下同)作为激振源刚性固定在此筒体上，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，为平衡振动电机质量设置一配重体，激振侧的弹簧轴线位于筒体和振动电机部件的重力轴线之间，振动电机工作时筒体内的磨介(含被磨物料，下同)不同时刻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匀振动，此乃系统具有上述结构的综合作用，系统载荷的变化会使得磨介振动轨迹的圆形、椭圆形、直线形的尺寸有一定幅度的变化，这将有利于系统综合解决现有技术中的能耗较高等问题，提高系统的粉碎效率。

本发明中若振动电机是激振源，则它又是驱动源；若激振器是激振源，尚需电动机驱动之。振动电机通过联接架联接在筒体一侧，振动电机无论设在左或右侧，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。

本发明的特点还在于，由于二级动摆振动电机及其偏置作用，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，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。

本发明变刚度双质体二级动摆混沌振动磨包括上质体、主振弹簧、下质体、底座和隔振弹簧，其中上质体主要包括振动电机、筒体、右联接架、左联接架和配重体，筒体包括进料口、端盖、出料口和磨介。