一种振动筛及其控制系统的制作方法

1.本发明属于振动筛设备技术领域，特别涉及一种振动筛及其控制系统。


背景技术：

2.沥青拌合站是按照设计配合比把一定温度下加热干燥后的粗集料和细集料、填料及沥青等混合物搅拌成均匀混合料的成套设备，已广泛应用于高速公路、城市道路、码头、机场等基础设施建设中。
3.振动筛作为沥青拌合站中骨料筛分的关键部件，其筛分性能高低直接影响沥青拌合站的生产质量和生产效率。目前沥青拌合站用振动筛主要是利用振动电机作为振动源来进行激振，固定在激振梁上两台相同的激振电机做相反方向同步旋转，振动电机所带的偏心块在旋转时各个瞬间位置所产生的离心力沿两电机对称面的分力相互叠加，沿两电机旋转中心所在平面的分力相互抵消，使支撑在减振弹簧上的整个筛体做往复直线振动，物料在筛网上被抛起的同时向前作直线运动，透过各层筛网产生多种规格的骨料，从各层筛网筛分出的骨料，从各层出料口排除，完成筛分作业。
4.目前沥青拌合站常用振动筛筛体为一体式结构，筛框横梁与侧板之间通过铆钉固定连接，各层筛网沿横梁上端面形成的弧线纵向张紧，各层筛网之间无相对运动，工作时各层筛网具有同一振幅。存在的缺陷是：各层筛网具有相同的振幅和固定的频率，不能针对不同骨料级配类型、粒径、材质、处理量，匹配最佳的振幅和频率，另外筛网还经常出现堵孔的状况，筛分效率低，生产质量不能满足使用要求。
5.现有技术中，专利号为201420846985.5的发明专利提出的可变频双层直线筛，包括两层筛箱和两套激振系统，上层筛箱位于下层筛箱上方，两层筛箱独立控制。存在的缺陷是：虽然可以实现两层振动筛具有不同振幅，但是两层直线筛属于两个振动系统，具有两个激振源，增加了设备投入，同时增加了能耗，且对于多层直线筛，难以应用推广。专利号为95219476.7的专利提出的多振幅振动筛，筛箱中横向安装了用弹簧钢制作的筛条，使筛条的振幅除受到振动电机的振幅外，还要叠加自身产生的振幅，这样就使筛箱得到了多振幅并增强了振幅的强度。存在的缺陷是：虽然实现了振动筛的多振幅，但是筛条难以应用于沥青拌合站等高精度的筛分，且弹簧钢成本高，筛条使用寿命短，变相增加成本。专利号为200920014715.7的专利提出的多振幅振动筛，其在筛网底部设置振打装置，通过电磁铁吸引振锤对称支臂的衔铁，实现在同一激振力作用下不同网目的筛网在不同振幅条件下工作。通过电磁控制振打装置振击筛网来实现各层筛网的不同振幅，由于沥青拌合站用振动筛工作环境恶劣，灰尘多，电磁控制可靠性低；振动筛进行筛分作业时，骨料自上而下穿梭于筛网间，电磁控制线路在筛体内布置困难，骨料碰撞线路，降低线路寿命；振击筛网降低筛网使用寿命，增大筛网更换频率。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种振动筛，解决振动筛振幅
和频率固定，无法针对不同骨料级配类型、骨料材质、处理量提供与之匹配的最佳振幅和频率的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明提供了一种振动筛，包括：筛箱，所述筛箱顶部设有用于提供振动的激振系统，所述激振系统的振动输出轴设有偏心块；所述筛箱内部设有若干层筛网，每层筛网底部设有若干个变幅机构，所述变幅机构用于使不同层的筛网具备不同的振幅。
8.进一步地，所述激振系统包括振动电机，所述振动电机的输出轴设有第一偏心块和第二偏心块，所述第一偏心块和第二偏心块用于调整输出轴的重心。
9.进一步地，所述输出轴的端部设有用于防止所述第一偏心块和第二偏心块脱落的挡圈。
10.进一步地，所述第一偏心块和第二偏心块呈扇形，其边缘处标有刻度线。
11.进一步地，所述激振系统还包括激振横梁法兰、高强螺栓和激振横梁，所述筛箱的顶部设有侧板，激振横梁法兰连接所述侧板，激振横梁通过高强螺栓设于激振横梁法兰，所述激振横梁法兰连接振动电机。
12.进一步地，所述变幅机构包括支撑横梁，所述支撑横梁的两端分别设有用于连接所述筛箱的变幅法兰，所述支撑横梁上设有用于连接所述筛网的变幅装置。
13.进一步地，所述变幅装置包括用于连接所述筛网的筛网托板，所述筛网托板通过螺栓和螺母设于支撑横梁上。
14.进一步地，所述螺栓的端部设有用于限制所述螺母移动的开口销。
15.进一步地，还包括设于所述筛箱的减振装置。
16.进一步地，还包括设于所述筛箱内的中间梁和张紧装置，所述筛网一端连接中间梁，另一端连接张紧装置。
17.进一步地，振动筛的控制系统，包括为整个系统供电的电源，其特征在于，还包括输入端、控制器和变频系统，所述输入端用于输入骨料级配类型、材质和入料量的信息数据；所述控制器用于根据输入骨料级配类型、材质和入料量的信息数据输出最佳振幅和频率，并传输至变频系统；所述变频系统用于通过振动电机执行最佳振幅和频率的振动效果。
18.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
19.(1)通过控制系统针对不同骨料级配类型、材质、处理量，实现振幅和频率的高效匹配，提高振动筛的能耗效率和筛分效率；
20.(2)变幅装置实现单一激振源不同层筛网具有不同振幅的功能，改善振动筛筛分性能，提高成品骨料精度；
21.(3)变幅装置增大了振动筛作业过程中筛网与横梁之间的相对位移，可有效避免堵孔现象的发生；
22.(4)振动筛启停过程中，变频系统可快速跳过共振频率，有效避免共振现象的发生，同时可提高振动筛的处理量；
23.(5)变频系统可实现电机的软启动，保护电源线路，节省能源；
24.(6)控制器和变频系统改变了过去沥青拌合站振动筛简单的启停控制模式，实现了振幅、频率等主要参数的高效匹配，提高了沥青拌合站智能化水平。
附图说明
25.图1为一种振动筛结构示意图；
26.图2为激振系统结构示意图；
27.图3为偏心块结构示意图；
28.图4为筛体局部放大图；
29.图5为变幅机构示意图；
30.图6为变幅装置结构示意图；
31.图7为参数匹配控制系统示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
33.本发明的一种振动筛及其控制系统，通过变幅装置、激振系统和变频系统等三大系统的配合，实现振幅和频率的高效匹配，实现沥青混合料的高效筛分。另外，变幅装置可实现单一激振源不同层筛网具有不同振幅的功能，有效避免堵孔现象的发生。通过变频系统使振动筛启停过程中快速度过共振区，降低共振对筛体的破坏。
34.在常用骨料材质类型、骨料级配类型和处理量组合工况下，找到振幅、频率与筛分效率的关系，获得常用骨料材质类型、骨料级配类型和处理量组合工况下筛分效率最高对应的振幅和频率，建立常用骨料材质类型、骨料级配类型和处理量组合与最佳振幅、频率的对应关系表，
35.最佳振幅、频率与振动筛中偏心块夹角具有确定的对应关系，其实建立的就是常用骨料材质类型、骨料级配类型和处理量组合与最佳偏心块夹角、频率的对应关系表，并将该对应关系表存储于控制器中。
36.当沥青拌合站开始工作时，预先手动输入骨料级配类型、材质和处理量等信息，控制器会从所述对应关系表中选择筛分效率最高对应的偏心块夹角和频率，一方面控制器会将最佳偏心块夹角和最佳频率的信号发送至显示系统，将其投射在显示系统的屏幕上；
37.另一方面控制器会将最佳频率的信号发送至变频系统，变频系统会自动调整为目标频率值，该过程也可以通过手动调节完成，手动模式优先于自动模式。最佳振幅的调节首先需要操作人员从显示屏幕上获得最佳偏心块夹角的信息，然后通过调整带刻度的偏心块(如附图4所示)，准确的设置振动筛偏心块的目标夹角值，从而实现最佳振幅、频率的匹配。
38.本专利提出一种振动筛(如附图1、附图3所示)，通过变幅装置、激振系统和变频系统等三大系统的配合，实现振幅和频率的高效匹配，实现沥青混合料的高效筛分。
39.参见图1所示，该振动筛主要结构包括筛箱1、减振弹簧2、变幅机构3、中间梁4、侧板5、激振系统6、环槽铆钉7、筛网8和张紧装置9等。筛箱1主要由框架结构和密封板组成，起支撑筛体和密封的作用；变幅机构3、中间梁4、侧板5、激振系统6和张紧装置9共同组成了振动筛的主体结构，并通过减振弹簧2与筛箱1连接；筛网8一端钩挂在中间梁4上，另一端钩挂在张紧装置9上，筛网8紧压在多根变幅机构3上，呈弧形结构。
40.激振系统6的结构参见图2所示，激振系统6主要由激振横梁法兰6.1、高强螺栓6.2、激振横梁6.3和振动电机6.4等组成，激振横梁6.3为工字梁结构，由高强度钢板焊接而
成，两端分别焊接有一个激振横梁法兰6.1，分别通过一圈环槽铆钉7铆接在振动筛左右两块侧板5上。激振横梁6.3其上设计有安装孔，振动电机6.4以四个高强螺栓6.2固定在激振梁6.2的电机底座上；振动电机6.4与控制器间设置变频系统(参数匹配控制系统框图如附图7所示)，可手动或自动控制振动筛的频率。
41.振动电机6.4内置带刻度偏心块(如附图3所示)，主要包括电机动力输出轴6.4.1、带刻度偏心块6.4.2、挡圈6.4.3、刻度6.4.4和螺栓6.4.5等，刻度6.4.4精确至1
°
，每5
°
一大格，方便快速定位；两个带刻度偏心块6.4.2为扇形片状结构，圆心处有开孔，并在其中一扇形边开槽、钻孔(如附图3所示)，两个带刻度偏心块6.4.2依次套在电机动力输出轴6.4.1上，由螺栓6.4.5紧固，并安装挡圈6.4.3，防止两个带刻度偏心块6.4.2在离心力作用下移动脱落。
42.偏心块可利用刻度准确设置偏心块夹角。夹角为30
°
～150
°
，
43.当骨料级配类型、材质和处理量有变动时，需要重新调节偏心块夹角来实现调节振幅的目的。具体的调整过程为：手动更新骨料级配类型、材质和处理量等信息，控制器自动从所述对应关系表中选择筛分效率最高对应的偏心块夹角，并将该信息发送至显示系统，操作人员获得带刻度偏心块6.4.2的夹角后，首先松掉其中一个带刻度偏心块6.4.2的螺栓6.4.5，将其绕电机动力输出轴6.4.1转动至目标夹角，紧固螺栓，完成最佳带刻度偏心块6.4.2夹角的调整。从而实现最佳振幅的匹配。
44.变幅机构3(如附图5所示)主要由变幅法兰3.1、支撑横梁3.2、变幅装置3.3等组成，两个变幅机构法兰3.1分别焊接在支撑横梁3.2的两端，通过环槽铆钉7将变幅机构3与侧板5紧紧铆接在一起。每根变幅机构3上设置有多个变幅装置3.3，其主要由筛网托板3.3.1、螺栓3.3.2、弹簧3.3.3、螺母3.3.4、开口销3.3.5等组成，筛网托板3.3.1为方形块状钢板，中间有开孔，与筛网接触面有沉孔，避免螺栓直接作用于筛网；筛网托板3.3.1起支撑筛网的作用，上表面有弧度，与筛网弧度相同，减小在骨料作用下的应力集中；螺栓3.3.2依次穿过筛网托板3.3.1、弹簧3.3.3和支撑横梁3.2，通过螺母3.3.4紧固，并由开口销3.3.5锁住，防止螺母3.3.4脱落；支撑横梁3.2为“u”型梁，开口向下，方便变幅装置3.3的安装。
45.安装在支撑横梁3.2和筛网8之间的变幅装置3.3(如附图5、附图6所示)，内置弹簧3.3.3，可设计不同的刚度系数k，k与对应层筛网8的孔径、质量成比例关系，筛网8的孔径越大、质量越小，k值越小(大颗粒物料需要大振幅，小颗粒物料需要小振幅)，k值与筛网8的孔径、质量关系为：
[0046][0047]
其中，α为筛网质量的校核系数，β为筛网8孔径的校核系数，m为筛网质量，为筛网8的孔径。
[0048]
变幅机构3增加的振幅值约是振动筛最佳振幅的0.1～0.5倍，占最佳振幅的比重较小，不破坏原系统的筛分性能，反而实现了单一激振源不同层筛网具有不同振幅的功能，改善了振动筛的筛分性能，提高了成品骨料的分级精度；
[0049]
当整个筛体随振动电机6.4沿激振方向直线往复运动时，筛网8相对支撑横梁3.2具有相对运动，增大了振动筛作业过程中筛网8与支撑横梁3.2之间的相对位移，有效避免堵孔现象的发生，同时可提高振动筛的处理量。
[0050]
实施方式2：
[0051]
实施方式1中采用的是振动电机6.4作为激振源，该激振源还可以是电机或者马达、动力输出轴等等动力源，通过皮带、链条、齿轮等传动方式带动偏心块、偏心轴等偏心块。偏心块可以是扇形、椭圆形等。传动轴可以是双轴、四轴、八轴等对称布置轴。
[0052]
实施方式1中的弹簧3.3.3也可以是橡胶弹簧、蝶形弹簧、板簧、复合弹簧等等具有弹性恢复功能的装置；
[0053]
实施方式1中频率的改变是通过变频器实现的，变频方式也可以通过改变动力源与传动轴之间的传动比来改变传动轴的转速，达到改变激振频率的目的。
[0054]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。