中凸不并圈彈簧與混合密度介質雙筒雙質體振動磨的制作方法
本發明涉及一種超細粉體振動制備的粉磨設備，是一種具有中凸型不并圈彈簧、介質為混合密度配比的雙筒雙質體振動磨，屬于振動利用與粉體工程的交叉科學技術。
背景技術：
振動磨是利用振動原理來完成物料超細粉磨作業的振動機械設備，現有超細粉體制備技術中，振動磨與其他制備方法如有氣相合成法、液相合成法、氣流粉碎法、滾筒磨法等相比，具有物料機械活性大、提純方便、成本低、結構簡單、效率高等優勢，現有振動磨支撐彈簧一般采用線型等節距螺旋彈簧；其介質普遍采用等密度介質，如耐磨鋼、氧化鋯等單一密度介質；機體普遍為單質體結構。
振動磨的單質體結構，表明由筒體和激振器組成的振動質體與底座之間，是通過螺旋壓縮彈簧相連，振動質體產生的振動，會通過彈簧底座直接作用于地基，產生較大與噪聲，故耗能較大。近年來，間或有雙質體振動磨的研究報道，但由于雙質體振動磨涉及主隔振系統設計，其結構相對復雜、成本較高，故實際應用者鮮有聞。
在實際工程中，振動系統質量、激振力、阻尼力等參數大都是變化者的，如振動磨系統本身的介質、被磨物料形成的磨介流，在運動過程中不斷地拋起、落下，實際上就是一個復雜的質量變化的過程，阻尼在其中也會發生非線性變化，振動電機偏塊形成的偏心激振力是隨轉角的變化而變化的非線性，振動磨系統實際上是一個典型的非線性系統，即是一個具有確定激勵和不確定響應的強非線性振動系統。
現有振動磨普遍采用的等節距螺旋彈簧的載荷特性曲線為線性線，為等剛度螺旋彈簧，沒有考慮系統非線性的實際工況，如振動輸送機、振動篩機、振動磨機等，由于運動狀態下系統載荷時刻都在變化，故使用等剛度螺旋彈簧，雖有結構簡單、成本低等優點，然存在噪聲大、耗能高、效率低、維修頻次高、設備壽命低等問題。
普通螺旋彈簧為線性特性線彈簧，其載荷與變形呈線性關系；變節距螺旋彈簧則為非線性特性線彈簧，其載荷與變形呈非線性關系，具有特殊的性能，它們所有的載荷達到一定程度后，在材料截面上的應力是沿材料的長度而變化的。因此，材料的尺寸要根據最大應力確定；彈簧的高度或長度要根據受載后所要求的變形確定。
普通線性彈簧無法實現變剛度，則無法實現與上述復雜振動系統的振動耦合或協調振動，因而效率低，能耗大、噪聲大。如何使得振動系統剛度及彈性力的變化，與系統中其它變化著的作用力去實現振動耦合，以達到節能高效之目的，是一個值得探討的問題。
近年來國內外專家學者一直在探討上述問題的解決辦法，雖有非線性變節距螺旋金屬彈簧的應用報道，但仍存在噪聲大、并圈時噪聲更大的問題，在非線性振動機上使用，易出現壽命短、維修頻次高、成本高等問題。
綜上所述，同時克服上述問題的具有節能高效的新型磨機至今尚未被提出。
技術實現要素：
本發明提供一種中凸型不并圈彈簧、混合密度介質雙筒雙質體振動磨，具有雙質體技術特征，主振彈簧為中凸型不并圈彈簧，隔振彈簧為橡膠帆布復合彈簧，主-隔振彈簧均為變剛度；為提高筒內磨介球在相對運動中的沖擊、擠壓、剪切、碰撞的能量，實施混合密度介質配比優化設置，與現有廣泛使用的普通雙筒磨機相比，具有明顯的效率高、噪聲小等特點，旨在有效解決現有振動磨一直以來，懸而未決的噪聲大、效率低等技術瓶頸問題。
本發明的新型雙筒雙質體振動磨采取以下技術實現：
本發明是一種中凸不并圈彈簧與混合密度介質雙筒雙質體振動磨，包括主振系統和隔振系統，
主振系統包括由變頻器控制的設置在電機支架上的電動機，激振器軸與電動機外軸通過聯軸器相連接，激振器軸設置在機座上，激振器軸的機座固結與上筒和下筒之間，組成上質體，上下磨筒設置在上質體之上，激振器裝在上質體上下磨筒的連接板之間，成為整個磨機的激振源，
隔振系統包括與主振彈簧組連接的下質體，下質體的另一端與隔振彈簧相連，隔振彈簧通過底座與地基相連；
主振彈簧組由數個中凸型不并圈螺旋彈簧組成，每個彈簧均由一根鋼絲卷繞構而成，鋼絲卷繞成中凸型螺旋結構，中凸型不并圈螺旋彈簧至少有圈以上的有效螺旋，且有效螺旋的有效節距為等節距的螺旋，螺旋中徑從中間向兩端呈對稱遞減分布。
本發明的進一步改進在于：中凸型不并圈螺旋彈簧在振動磨中沿與電動機主軸垂直方向放數排，沿與電機主軸平行方向放置數行，構成彈簧均布狀態。
本發明的進一步改進在于：隔振彈簧是采用復合材料，如橡膠帆布復合材料制成隔振彈簧。
本發明的進一步改進在于：所述磨介為兩種或兩種以上不同密度的介質配比。
本發明的雙筒也二就是雙磨筒與雙質體結構主要包括上下磨筒、上質體、下質體、電動機、激振器、主振彈簧、減振彈簧、底座等零部件；其中磨筒固結于上質體之上；上質體與下質體之間依靠主振彈簧組及上、下質體上的彈簧導柱相聯接；下質體通過減振彈簧支承在底座上；激振器裝在上質體上下磨筒的連接板之間，成為整個磨機的激振源。工作時，上、下質體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，再通過隔振彈簧可大大減小傳給基礎的動載荷。
主振系統中激振器轉軸與電動機外軸通過聯軸器相連接；激振器轉軸的機座固結于上下筒體之間，組成上質體，且通過主振彈簧與隔振系統相連；下質體一端與主振彈簧相連，另一端與隔振彈簧相連，隔振彈簧通過固定底板與地基相連，通電后，由變頻器控制電動機，以改變激振力，激振器帶著磨筒作近似圓形的振動，使得磨筒內磨介產生相互運動，這樣，筒內以及粘附在磨介和筒壁上的粉體由于磨介之間以及磨介與物料的撞擊、剪切、搓摩來達到粉磨的目的，所述雙質體振動磨通過主振彈簧和隔振彈簧兩組彈簧，可以明顯的降低振動磨主體對地基產生的振動強度和噪聲，且達到了節能的效果，由于隔振彈簧與地基通過固定底座相連，可以防止振動磨機的水平移動。
本發明磨機的主振彈簧組是由若干中凸型不并圈螺旋彈簧所組成，其中每個彈簧均由一根鋼絲卷繞構而成，所述的鋼絲根據設計數據卷繞成中凸型螺旋結構，中凸型彈簧的設計可視系統質量、激振力等參數變化進行設計，中凸型不并圈螺旋彈簧至少有4圈以上的有效螺旋，且有效螺旋的有效節距為等節距的螺旋，螺旋中徑從中間到兩端一般呈對稱遞減分布。
所述中凸型不并圈螺旋彈簧的載荷變形特性線是漸增型非線性線，且是連續或分段連續的，這有利于防止其共振和顫振的發生；由于中徑的變化，在相同鋼絲直徑相同節距的情況下，相鄰兩鋼絲并圈時的壓縮量，中凸型彈簧較普通彈簧的大，根據本彈簧的結構特點，考慮不并圈的條件，可實現磨機系統主振彈簧的不并圈，可使彈簧并圈產生的噪聲歸零。
由于構成中凸型不并圈螺旋彈簧的螺旋結構的中徑變化，使本發明具有明顯的非線性和所需的變剛度特點，即本發明彈簧構成的系統剛度具有隨載荷增減而增減的變剛度特點，以達到使系統有效蓄能、節能、穩定運轉、顯著降低噪聲之目的。
所述中凸型不并圈螺旋彈簧組式雙質體振動磨，中凸型不并圈螺旋彈簧在振動磨中沿與電機主軸垂直方向放多排，沿與電機主軸平行方向放置若干行，構成彈簧均布狀態，以便振動磨更好的工作。
本發明中隔振彈簧可采用橡膠帆布復合材料制成，下質體通過隔振彈簧和底座與地基相連，由于隔振彈簧具有硬非線性特性，其剛度具有隨載荷變化而變化的特點，可得到較好的降噪效果，固定底座的目的主要是防止振動磨在水平方向面內的移動。
振動磨是利用振動磨筒產生一定頻率的振動，使得筒內的球或棒等介質產生慣性力來完成沖擊和粉碎物料的，磨筒振動的加速度一般可達6g-12g，因此具有結構緊湊、體積小、重量輕、粉磨粒度集中、流程簡化、操作簡單、維修方便、襯板介質更換容易等優點，可廣泛用于冶金、建材、礦山、耐火、化工、玻璃、陶瓷、石墨等行業制粉。
現有振動磨技術使用的介質，尺寸大小可根據不同物料，通過實驗或數值仿真進行比對，來確定最佳級配，然其密度選取似全部為單一密度介質，一般采用鍛造鋼、耐磨鋼、耐磨鑄鐵，高鉻鋼，中鉻鋼等等，其形狀可為球形或圓棒形，但欲再增加磨筒及介質沖擊物料時的加速度，單一密度介質幾乎無能為力，而適當的選用兩種或兩種以上不同密度的介質配比，如鎢鋼、耐磨鋼，在粉磨過程的拋起、碰撞過程中，由于其材料密度相差約2倍，則導致筒內磨介的牽連、相對速度及牽連、相對加速度等運動量值劇增，必然導致其沖擊碰撞能量的大幅提高，成為提高粉磨效率的必要條件。
混合密度介質技術要點的實現，可達到在粉磨作業中產生沖擊、剪切、擠壓等多種力的組合力作用的實際工程效果，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，如解決振動磨中超微顆粒不細化、易團聚、粉體產品分布帶較寛以及能耗大、粉磨效率低、能量利用率低等問題，進而實現物料的超細或超微粉碎、降低能耗、提高效率，具有顯著的工程效果、經濟和社會效益，由于高密度介質使用引起磨機激振功率稍有提升的經濟成本，與本發明產生的經濟效益相比，對于追求高品質粉體的目標基本可以忽略不計。
本發明的有益效果是：本發明所述振動磨機與普通單質體磨機相比，由于具有主隔振系統，一方面能承受更大的激振力，另一方面能有效減少振動磨機對地基的振動影響，達到良好的節能效果；所述主振彈簧與隔振彈簧的剛度能夠隨磨機系統最大載荷的變化而變化，不僅可具有蓄能、節能之效，且為主隔振的耦合振動提供了必要的條件，主振彈簧在可能最大載荷下的不并圈，使得系統噪聲顯著降低而動態穩定性大大增加，整機效率明顯提升；在混合密度介質配比優化設置的情況下，與現有磨機系統相比，從介質密度這一角度考核，提高系統效率高、降低能耗等優勢更是顯而易見。
綜上所述，使用本發明的效果是積極、明顯和獨特的，其具有超微顆粒細化、解團聚、粉體產品分布帶窄化、能耗低、粉磨效率高、能量利用率高以及有效蓄能、節能、穩定運轉、顯著降低噪聲、隔振效果好等特點。本發明的上述技術，在有效解決現有振動磨一直以來懸而未決的能耗大、效率低等技術瓶頸問題上，將實現跨越的一步。
附圖說明
圖1是本發明振動磨結構示意圖。
圖2是本發明中凸型不并圈螺旋彈簧結構示意圖。
圖3是本發明中凸型彈簧相鄰圈不并圈示意圖。
其中：1-機座，2-下質體，3-主振彈簧組，4-連接管，5-法蘭，6-上筒，7-連接板，8-偏塊罩，9-中水管，10-入水接頭，11-激振器軸，12-入料口，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-左偏塊，22-右偏塊，23-隔振彈簧，24-底座。
具體實施方式
為了加深對本發明的理解，下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細描述，該實施例僅用于解釋本發明，并不對本發明的保護范圍構成限定。
如圖1所示，物料由入料口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，工作過程中，上下筒的磨介裝填系數均為0.65，磨介為耐磨鋼球、鎢鋼球，磨介直徑視被磨物料粒度而設，一般可為3～30mm，其磨碎效率較高；振動磨機的振動頻率在750～3000次/min，其振幅為2～30mm；振動頻率與振強、振幅的大小，都對磨介的粉碎效果有很大的影響。
上下筒體的外壁制有環形通水層，冷卻水經水泵至入水接頭10進入上筒6，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及時帶走，實現冷卻，以保障物料的粉磨質量。
圖1中電動機17通過聯軸器15將動力傳遞給機座1上激振器軸11，激振器是利用激振器軸上的偏塊旋轉時所產生的振動驅動上質體工作的，磨筒內裝有介質和粉料，振動使磨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。
激振器中由于左右偏塊部分的結構關于中心平面完全對稱，因此具體實施方式中主要對左偏塊部分陳述，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。
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，磨介的撞擊、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，在粉體發生變形時，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。
由于振動磨機結構尺寸較大、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。
因此，本發明設計為雙質體振動磨機，不僅有主振系統，且有隔振系統；主振系統采用適宜的振動頻率，以滿足系統工作所需的振動狀態；隔振采用具有非線性特性的橡膠彈簧，可減少激振源對基礎的激振力、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；同時采用具有良好隔音效果的隔音罩16將整個工作機罩住，可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。
本發明選用兩種不同密度的介質配比，即鎢鋼、耐磨鋼，在粉磨過程的拋起、碰撞過程中，由于其材料密度相差約2倍，則導致筒內磨介的牽連、相對速度及牽連、相對加速度等運動量值劇增，由于沖擊碰撞能量的大幅提高，則產生了提高粉磨效率、降低粉碎細度、降低噪聲的多種效果。
圖2中，中凸型不并圈螺旋彈簧由一根鋼絲卷繞構成，所述的鋼絲卷按設計繞成中凸型螺旋結構，中凸型彈簧的設計可視系統質量、激振力等參數變化進行改善。中凸型不并圈螺旋彈簧至少有4圈以上的有效螺旋，且有效螺旋的有效節距為等節距的螺旋，螺旋中徑從中間到兩端對稱遞減。
該彈簧的載荷變形特性線是漸增型非線性線，且是連續或分段連續的，這有利于防止其共振和顫振的發生；節距的大小可為各個圈之間取不同的節距，也可為幾圈為一組取成幾種不同的節距；節距可由小到大單向排列，也可按兩端小中間大雙向排列。
中凸型不并圈螺旋彈簧的節距相同，螺旋中徑從中間到兩端對稱遞減。中凸型不并圈螺旋彈簧起支承骨架作用，具有很好的非線性特性和阻尼性，工作時特別是在系統載荷增加、突變或過載而發生并圈時能起到提高承載能力、增加系統剛度及消音、降噪、減振的作用。
圖3是中凸型彈簧相鄰圈不并圈示意圖，由圖3可知，該中凸型彈簧在軸線方向中位圈上下對稱，則中位圈直徑最大而剛度最小，故易并圈，設其半徑為r,理論上則只要控制彈簧在最大軸向載荷
則有
與式（1）聯立，可得
由此可實現磨機系統主振彈簧的不并圈。
橡膠帆布復合材料隔振彈簧本例選用舊汽車輪胎，實驗證明與普通橡膠彈簧、金屬彈簧相比，其隔振效果明顯更佳，不僅吸振性能好、噪聲低，且結構簡單，經濟性好，具有很高的性價比。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！