阅读说明：本技术 大宗固废物全自动砌块成型机新型智能振动装置 (Novel intelligent vibration device of full-automatic block forming machine for bulk solid wastes ) 是由 路金喜 王泌宝 王春晖 吕卫卫 周文华 于 2020-06-06 设计创作，主要内容包括：本发明属于大宗固废物资源化处理及智能制造技术领域。其特征在于该装置由偏心子(1)、自动耦合配重体(2)、传动主轴(3)、传动主轴轴套(4)、传动主轴轴承(5)、振动器外壳体(6)、主动齿轮(7)、从动齿轮(8)、齿轮轴(9)、传动齿轮(10)、曲柄拉杆(11)、曲柄轴(12)、传动主轴轴套驱动轮(13)、电动机(14)、偏心子进出油装置(15)、自动耦合配重体进出油装置(16)、自动耦合配重体进出油孔(17)和偏心子进出油孔(18)所组成。偏心子(1)和自动耦合配重体(2)内部均为中空结构。该发明和国内外同类技术装置相比,可以大幅提高激振加速度,降低激振力能耗。(The invention belongs to the technical field of bulk solid waste material resource treatment and intelligent manufacturing. The device is characterized by comprising an eccentric rotor (1), an automatic coupling counterweight body (2), a transmission main shaft (3), a transmission main shaft sleeve (4), a transmission main shaft bearing (5), a vibrator outer shell (6), a driving gear (7), a driven gear (8), a gear shaft (9), a transmission gear (10), a crank pull rod (11), a crank shaft (12), a transmission main shaft sleeve driving wheel (13), a motor (14), an eccentric rotor oil inlet and outlet device (15), an automatic coupling counterweight body oil inlet and outlet device (16), an automatic coupling counterweight body oil inlet and outlet hole (17) and an eccentric rotor oil inlet and outlet hole (18). The insides of the eccentric rotor (1) and the automatic coupling counterweight body (2) are both hollow structures. Compared with similar technical devices at home and abroad, the invention can greatly improve the excitation acceleration and reduce the energy consumption of the excitation force.)

大宗固废物全自动砌块成型机新型智能振动装置

技术领域

本发明属于大宗固废物资源化处理技术领域，同时涉及智能制造技术领域，具体讲是提供一种大宗固废物全自动砌块成型机新型智能振动装置。

背景技术

大宗固废物全自动砌块成型机，是用于大宗固废物资源化处理利用的砌块成型设备，利用该设备及生产线可以大量回收利用生活垃圾、建筑垃圾、工业固体废弃物等多种大宗固废物，通过与胶凝剂加水搅拌，压制激振成型和养护，制作建筑墙体建材。

在目前国内外，在大宗固废物全自动砌块成型机振动装置的振动中，振动都是依靠偏心子移动产生方向改变的离心惯性力来实现的。一般偏心子最有利的形状是中心角接近90⁰的扇形。根据牛顿定律，当物体沿圆形轨道作运动时，加速度不会改变速度的大小，而是改变其方向，这个加速度的方向指向圆形轨道中心，其大小等于圆形轨道的半径r和角速度ω平方的乘积： a= r×ω²,其离心力的表达式为F=m× r（2π×n/60）²。成型机振动装置的振动来源于偏心子做圆周运动所产生的离心力。从偏心子的重心到它的回转轴线的距离称为偏心子的偏心距，一般用e表示。于是偏心子离心力表达式为F=m×e×（2π×n/60）²。单个偏心子的转动产生离心力F，力F可以分解成水平和垂直分力。由偏心子转动激励的振动方式有水平圆形振动、垂直圆形振动、水平定向振动和垂直定向振动。大量的试验和实践证明，在诸多振动中，垂直定向振动是效果最好的振动。在振动时，要想得到垂直定向振动，必须抵消其水平分力。在目前国内外，全自动成型机现有振动器一般是采用两个偏心子成对的同速度的反向转动，消除水平分力，进而得到垂直定向分力的振动。在振动器的外壳上仅仅作用着大小改变的垂直振动力，因为在任何位置，一对相同偏心子的水平分力大小相等、方向相反。一对偏心子向相反方向移动时，虽然可以消除水平振动，但所产生的垂直定向振动依然要分解成为向上的垂直振动和向下的垂直振动。在0⁰到180⁰之间是垂直向上的定向垂直振动，从180⁰到360⁰（即回到0⁰）时，是垂直向下的定向振动。实践和理论分析均表明，向上的垂直振动才是振动器需要的振动，而垂直向下的振动是有害的振动，即消耗了大量的动能，又对工作人员的工作环境、下机座架和地基产生了严重不良的影响。除了上述问题之外，还存在着更为严重的能耗量浪费、效率偏低的问题。

在目前国内外，全自动砌块成型机的振动装置中，由于普遍采用的偏心子的偏心距e是固定不变的，这就意味着振动器产生激振力的偏心子的离心力始终是不变的，而实际上，在全自动成型机振动装置的工作过程中，主振和预振所需要的激振力是大不一样，主振所需要的激振力远远大于预振所需要的激振力，这就造成了预振时激振力能耗严重浪费，主振时往往激振力显得严重不足，进而严重影响了生产效率。为了解决这一问题，目前国内外做了很多试验研究工作，但其效果均不理想，主要技术瓶颈在于在较短的时间内，在偏心子高速高强度运动的状况下，不仅要实现偏心子的偏心距e改变，而且还应保证保持偏心子正常稳定运行，技术难度显然很大。在2013年德国亨克公司，较成功的通过改变偏心子的安装角β的方法，实现偏心距e改变，该方法虽然使全自动成型机振动装置的工作性能有了较大的改进，但依然存在工作可靠性不高，成本投入较大等问题。因此，结合国内外最新研究成果，对现有大宗固废物全自动成型机振动装置，进行多方面的关键技术创新具有十分重要的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种大宗固废物全自动砌块成型机新型智能振动装置。该装置由偏心子（1）、自动耦合配重体（2）、传动主轴（3）、传动主轴轴套（4）、传动主轴轴承（5）、振动器外壳体（6）、主动齿轮（7）、从动齿轮（8）、齿轮轴（9）、传动齿轮（10）、曲柄拉杆（11）、曲柄轴（12）、传动主轴轴套驱动轮（13）、电动机（14）、偏心子进出油装置（15）、自动耦合配重体进出油装置（16）、自动耦合配重体进出油孔（17）和偏心子进出油孔（18）所组成。

偏心子（1）外形为条形状，内部为中空结构，和传动主轴（3）连接固定在一起，随传动主轴（3）旋转而旋转，传动主轴（3）的另一端和电动机（14）旋转主轴连接固定在一起；自动耦合配重体（2）外形为马鞍形，内部同样为中空结构，和传动主轴轴套（4）连接固定在一起，随传动主轴轴套（4）的旋转而旋转。

传动主轴轴套（4）套嵌在传动主轴（3）外面，可以传动主轴（3）为轴进行旋转，它和传动主轴轴套驱动轮（13）连接固定在一起，随传动主轴轴套驱动轮（13）的旋转而旋转；主动齿轮（7）和传动主轴（3）连接固定在一起，随传动主轴（3）旋转而旋转，从动齿轮（8）和主动齿轮（7）进行齿和，并随其的旋转而旋转，齿轮轴（9）固定在振动器外壳体（6）上，从动齿轮（8）和传动齿轮（10）均和齿轮轴（9）连接固定在一起，传动齿轮（10）随从动齿轮（8）的旋转而旋转，曲柄拉杆（11）一端和传动齿轮（10）连接固定在一起，另一端和传动主轴轴套驱动轮（13）连接固定在一起，通过曲柄轴（12）进行换向。

当电动机（14）带动传动主轴（3）旋转时，偏心子（1）一方面随传动主轴（3）旋转而进行圆周运动，另一方面通过上述齿轮传动和曲柄拉杆（11）的变向作用，使自动耦合配重体（2）随传动主轴（3）旋转而进行半圆周的往复运动；自动耦合配重体（2）的质量和偏心子（1）的质量在工作时应相等，自动耦合配重体（2）的半圆周往复运动，是通过传动主轴轴套（4）的半圆周往复运动来实现的。

偏心子进出油装置（15）是通过在传动主轴（3）里设置过油通道和偏心子进出油孔（18），将高压油输入或输出。

自动耦合配重体进出油装置（16）是通过在传动主轴轴套（4）里设置过油通道和自动耦合配重体进出油孔（17），将高压油输入或输出。

传动主轴轴套（4）与传动主轴（3）是同心轴，各自独立运动，互不干扰。

偏心子（1）和自动耦合配重体（2）输入输出高压油的时间和油量，均是由全自动砌块成型机的液压系统和PLC控制系统进行自动控制。

该发明工作运行机理是：在主振时需要加大激振力时，通过在传动主轴里设置的过油通道和偏心子进出油孔，将高压油迅速输入偏心子中空腔，这时由于液压油的重力作用，使偏心子重力偏心距e增大，与此同时，偏心子的质量也随之增加。根据离心力及激振力产生机理分析计算可知，由于这两种参数的变化会使激振力也随之增加。当进入预振时需要减小激振力时，将偏心子中空腔里的高压油迅速放空，这样偏心子重力偏心距e减小，与此同时，偏心子的质量也随之减小，激振力自然也随之减小。自动耦合配重体的重力偏心距及质量变化机理和上述偏心子的变化机理类似，这里不再叠述。由于偏心子和自动耦合配重体输入输出高压油的时间和油量，均是由全自动砌块成型机的液压系统和PLC控制系统进行自动控制，这样以来，一方面可以保证偏心子和自动耦合配重体所产生的合成振动是高效无害的振动；另一方面还可以最大程度地提高了激振加速度，降低了激振力能耗。经过测试，该发明可以使全自动成型机振动装置的激振加速度，比目前国际上较先进的德国亨克公司，采用的改变偏心子安放角技术，提高18～22%，降低激振力能耗28～31%；比目前国内外普遍采用的全自动成型机振动装置，激振加速度可以提高35～45%，降低激振力能耗38～46%。

该发明具有一定的实用性，具体体现在该发明能够制造或者使用，并且能够产生以下积极有益的效果：

（1）.该发明结合国内外最新研究成果，对现有大宗固废物全自动成型机振动装置进行关键技术创新，不仅使其性能大幅提高，而且也为相关工艺参数优化设计，实现低频预振、高频主振，智能调频调幅，实现振频和激振力的自动耦合创造了条件。

（2）.该发明可以使大宗固废物全自动成型机振动装置的激振加速度，比目前国际上较先进的德国亨克公司，采用的改变偏心子安放角技术，提高18～22%，降低激振力能耗28～31%；比目前国内外普遍采用的大宗固废物全自动成型机振动装置,激振加速度可以提高35～45%，降低激振力能耗38～46%。

（3）.该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，符合专利法第22条第3款规定的创造性。

具体实施方式

大宗固废物全自动砌块成型机新型智能振动装置。该装置由偏心子（1）、自动耦合配重体（2）、传动主轴（3）、传动主轴轴套（4）、传动主轴轴承（5）、振动器外壳体（6）、主动齿轮（7）、从动齿轮（8）、齿轮轴（9）、传动齿轮（10）、曲柄拉杆（11）、曲柄轴（12）、传动主轴轴套驱动轮（13）、电动机（14）、偏心子进出油装置（15）、自动耦合配重体进出油装置（16）、自动耦合配重体进出油孔（17）和偏心子进出油孔（18）所组成。

偏心子（1）外形为条形状，内部为中空结构，和传动主轴（3）连接固定在一起，随传动主轴（3）旋转而旋转，传动主轴（3）的另一端和电动机（14）旋转主轴连接固定在一起；自动耦合配重体（2）外形为马鞍形，内部同样为中空结构，和传动主轴轴套（4）连接固定在一起，随传动主轴轴套（4）的旋转而旋转。

传动主轴轴套（4）套嵌在传动主轴（3）外面，可以传动主轴（3）为轴进行旋转，它和传动主轴轴套驱动轮（13）连接固定在一起，随传动主轴轴套驱动轮（13）的旋转而旋转；主动齿轮（7）和传动主轴（3）连接固定在一起，随传动主轴（3）旋转而旋转，从动齿轮（8）和主动齿轮（7）进行齿和，并随其的旋转而旋转，齿轮轴（9）固定在振动器外壳体（6）上，从动齿轮（8）和传动齿轮（10）均和齿轮轴（9）连接固定在一起，传动齿轮（10）随从动齿轮（8）的旋转而旋转，曲柄拉杆（11）一端和传动齿轮（10）连接固定在一起，另一端和传动主轴轴套驱动轮（13）连接固定在一起，通过曲柄轴（12）进行换向。

当电动机（14）带动传动主轴（3）旋转时，偏心子（1）一方面随传动主轴（3）旋转而进行圆周运动，另一方面通过上述齿轮传动和曲柄拉杆（11）的变向作用，使自动耦合配重体（2）随传动主轴（3）旋转而进行半圆周的往复运动；自动耦合配重体（2）的质量和偏心子（1）的质量在工作时应相等，自动耦合配重体（2）的半圆周往复运动，是通过传动主轴轴套（4）的半圆周往复运动来实现的。

偏心子进出油装置（15）是通过在传动主轴（3）里设置过油通道和偏心子进出油孔（18），将高压油输入或输出。

自动耦合配重体进出油装置（16）是通过在传动主轴轴套（4）里设置过油通道和自动耦合配重体进出油孔（17），将高压油输入或输出。

传动主轴轴套（4）与传动主轴（3）是同心轴，各自独立运动，互不干扰。

偏心子（1）和自动耦合配重体（2）输入输出高压油的时间和油量，均是由全自动砌块成型机的液压系统和PLC控制系统进行自动控制。

该发明实施例，不仅使大宗固废物全自动成型机振动装置的性能大幅提高，而且也为相关工艺参数优化设计，实现低频预振、高频主振，智能调频调幅，实现振频和激振力的自动耦合创造了条件。

通过计算和论证，确定最佳振动烈度在1500cm²/s³～3500 cm²/s³之间；最佳振动加速度在12～18之间，分别比现有的振动装置提高幅度大于18％和15％。振动频率的范围确定为0～5000次/分，比目前国内外所采用的振频范围均大幅提高，目前国外，大宗固废物全自动成型机的振动频率一般为0～3600次/分，国内振动频率一般为0～3200次/分。提高振动频率的目的是将振动频率按照优化设计需要进行分段设计，即低频振动用于布料振动、预振动、脱模振动和辅助振动；高频振动用于成型振动，高低频的分段使用，不仅能够更好的满足生产工艺的需要，为保证生产高质量的产品提供技术支持，而且也降低了能耗，大大延长了马达和传动机构的使用寿命。根据生产工艺要求，通过液压系统及PLC自动控制系统，自动控制电机的启动、停止、加速、减速等工艺动作，以实现振频的变化，使振动系统即能保持450次/min的低速巡航状态，又能在2～3S内以115m/S²的加速度达到全速振动状态，提供给振动台2000～5000次/min的高振频和1.0～1.5mm的低振幅。由于振动系统激振力的改变是通过对特殊偏心块和自动耦合配重体快速输入和放空高压油来实现的，这样还可以通过液压系统及PLC自动控制系统，自动控制加大或减小激振力，不仅可以使激振力连续变化，也可以按照最佳设计工况和振幅进行优化耦合，进而使大宗固废物全自动成型机整体性能显著提高，以满足生产各种不同规格质量产品的需要。

在上述说明中，虽然列举了本发明较佳实施例进行了说明，但众所周知，不应由该实施例反而限制了本发明的权利保护范围，亦即，任何熟悉该发明创新点的工程技术科学研究人员，若应用本发明主要之特征，进行若干细节的变动，皆仍应属于本发明的专利保护范围。