振幅、频率精确可控的3D振动设备制造技术

振幅、频率精确可控的3D振动设备，包括机架上的振动台、电机、容器和工控机，其特征在于振动台上叠落着导向板并在其上安置容器，容器固定板和导向板之间均安装滑块和X、Y、Z三个方向的导轨，配置变频调速器的三个电动机分布在机架的不同位置，电动机的输出轴通过不同偏心度的偏心轮组与中、下层的X、Y方向的两个水平撞杆、上层Z向的下顶杆连接，两个水平方向导板各自配置复位器，水平撞杆和下顶杆均与各自的轴承相接触。水平复位器保证了振动的连续性，在竖直方向振动台、容器及容器内散体粒子的自身重量外加与导套接触的弹簧起到了复位器的作用。本设备能精确地控制每一振动方向的振幅及频率，为颗粒材料制备中提高松装密度、改善产品性能的有效手段。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及物理实验设备，一种振幅和频率都精确可控的3D振动设备，用于冶金、材料及化工领域的散体粒子在振动条件下的堆积致密化、流态化、混料和分离及抑制偏析等方面的研究。
技术介绍
实现冶金、材料及化工领域的散体粒子的堆积致密化、流态化、混料及分离现象的一种有效方式是使用振动，尤其是对粒子堆积的致密化，通过振动可以使粒子堆积实现从疏松向致密的转变，目前国内外已有的振动设备主要实现的是一维(ID)竖直方向的振动， 而这种振动设备通常对粒子堆积密度提高的幅度有限。例如，以同一尺寸球形粒子在ID振动条件下的堆积致密化为例，其国际上公认的最大堆积密度约为0. 64，这是随机堆积的范畴，也就是说，现有的ID振动设备只能实现粒子堆积的无定形态或非晶态的结构。而用ID 振动设备振动，则很难实现堆积密度比较高的晶态结构。为了实现粒子的更密堆积，虽然也有人设计了 3D的振动设备，其结构如图5所示。 该设备虽然可以在一定程度上突破ID振动获得高密度的瓶颈，但获得的高密度仍然有限， 而且可以看出无论是对振动频率的控制还是振幅的控制都是定性的，即实验结果的可重复性差。现有的其它3D振动设备也是如此，而且部分还是采用电磁振动，设备复杂，实验参数的可选择范围窄，价格昂贵。实际上，需要准确的操作参数实现粒子的致密堆积。根据上述振动设备带来的实验结果可重复性差、很难实现三个方向的同时振动以及实验获得的堆积密度较低
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种振幅、频率精确可控的3D振动设备，实现振动台上容器的三维振动，单独或同时振动且每个方向上振动的振幅和频率都能通过程序精确可控。振幅、频率精确可控的3D振动设备，包括位于机架上的振动台、电机、容器和工控机，其特征在于振动台上面叠落着导向板及容器固定板并在其上安置容器，容器固定板和导向板之间均安装滑块和X、Y、Z三个方向的导轨，配置变频调速器的三个电动机分布在机架的不同位置，电动机的输出轴通过不同偏心度的偏心轮组与中、下层的X、Y方向的两个水平撞杆、上层Z向的下顶杆连接，两个水平方向导板各自配置复位器，水平撞杆和下顶杆均与各自的轴承相接触。本技术的设备可以在工控机控制程序的界面上选择三个方向的任意一个或同时振动作业。水平方向复位器的使用保证了振动的连续性，在竖直方向振动台、容器及容器内散体粒子的自身重量外加与导套接触的弹簧起到了复位器的作用。另外，方便更换且尺寸精度很高的偏心轮及可在很宽范围内变化的变频调速器的使用，使本设计的设备足够精确的控制每一振动方向的振幅及频率。本专利技术的设备提供了一种实际颗粒材料制备过程中提高松装密度的有效方法，这对未来改善颗粒材料产品的性能十分关键。附图说明图1是根据本专利技术的振幅、频率精确可控的3D振动设备的示意图；图2是根据本专利技术的振幅、频率精确可控的3D振动设备的振动台示意图；图3是偏心轮组示意图；图4是复位器示意图；图5是表示现有技术3D振动设备的原理示意图；具体实施方式参照附图详细描述根据实施例的振幅、频率精确可控的3D振动设备和制造所述振动设备的方法。本实施例参照附图1所示，在底座机架1上面中心安置振动台2以及容器9，三个电动机3a，3b, 3c分别通过各自的偏心轮组5与振动台2中、下层的X、Y方向的两个水平撞杆6、上层Z向的下顶杆7连接，两个水平方向导板23和M各自配置复位器4，水平撞杆6 和下顶杆7均与各自的偏心轮组5中的轴承32相接触。图2所示振动台2结构振动台2固定在机架1的两根横梁及下联板20上，底层的两根Y方向导轨21a分别固定在下联板20的上表面且相互平行，Y方向导轨21a上各有两个滑块2 分别固定在Y向导板23的下表面，滑块2 在Y向导轨21a上的运动实现了 Y向导板23在水平Y向上的运动；两根X方向导轨21b分别固定在Y向导板23上表面与 Y方向导轨21a相垂直的两平行边，每根导轨21b上的两个滑块22b分别固定在X向导板 24的下表面；在X向导板M上表面固定竖直的Z向导柱21c，每根导柱21c上都有一个可以滑动的导套26与容器固定板25相联，导套沈的上端与弹簧27的下端接触，弹簧27的上端由夹紧器观固定；振动台2上四个Z向导柱21c通过四个纵向导套沈实现容器9竖直Z向的运动。容器9固定在容器固定板25上，并随容器固定板25 —起做给定模式下的振动。图3中所述偏心轮组5由偏心轮30，法兰31及轴承32构成，不同偏心度的偏心轮 30通过法兰31分别与各电动机3a，3b, 3c的输出轴键合，每个偏心轮30上有一轴承32与相对应的水平撞杆6和下顶杆7接触。容器固定板25的下方与下顶杆7相联，下顶杆7的另一端与偏心轮组5上的轴承 32相接触，偏心轮组5与Z方向电动机3c的输出轴键合，从而实现容器9在竖直方向上给定振幅的振动，偏心程度不同，对应的振动幅度也不相同。两个水平撞杆6的一端分别与振动台2上的Y向导板23和X向导板M的一端相联，另一端分别和与水平方向电动机3a， 3b相键合的偏心轮组5中的轴承32相接触。Y向导板23和X向导板M的另一端则分别与各自复位器4的一端相联，复位器4的另一端固定在机架1上，从而实现容器9在水平方向上的往复运动。见图4，每个复位器都是由两个弹簧座41及螺栓42中间固定一个复位弹簧40构成，两个复位器中一端的弹簧座41分别与固定在机架1上的弹簧支座相连，另一端弹簧座41分别与振动台2上的X向导板M和Y向导板23相连。在机架1的上方分别固定一块电动机垫铁8调节电动机3a，3b的高度，即使电动机3a输出轴的轴心与振动台2的Y向导板23处于同一高度，使电动机北输出轴的轴心与振动台2的X向导板M处于同一高度，从而使每个输出轴上连接的轴承32都能与水平撞杆6接触良好，从而较好实现每个方向上能量的传递。在机架1的内部有两根槽钢，用来固定竖直方向驱动的电动机3c，偏心轮组5通过法兰31与电动机3c的输出轴相键合，偏心轮组5上的轴承32与下顶杆7接触，竖直Z向上没有复位器，每次振动后通过重力复位。电动机3a，3b, 3c分别由变频调速器控制每个电动机的转数，从而实现容器9在每个方向上不同频率的振动。如果关闭水平方向上的两个电动机3a，3b，只保留竖直方向上的电动机3c，则图1所述的设备可以实现粒子在ID振动条件下的堆积，且竖直方向上的振动幅和频率精确可控；如果关闭竖直方向上的电动机3c，只保留水平方向上的两个电动机 3a，3b，则图1所述的设备可以实现粒子在2D (即水平方向上)振动条件下的堆积，且水平两个垂直方向上振动的振幅和频率都精确可控；如果水平和竖直方向上的三个电动机3a， 3b, 3c全部打开，则图1所述的设备可以实现粒子在3D (三个互相垂直的方向上)振动条件下的堆积，且在每个方向上振动的振幅和频率都精确可控。在容器9的圆周四等分处分别标有刻度，从而很容易计算出容器9内粒子堆积的高度，方便实验过程中读数。权利要求1.一种振幅、频率精确可控的3D振动设备，包括位于机架上的振动台、电机、容器和工控机，其特征在于振动台上面叠落着导向板和容器固定板并在其上安置容器，容器固定板和导向板之间均安装滑块和X、Y、Z三个方向的导轨，配置变频调速器的三个电动机分布在机架的不同位置，电动机的输出轴通过不同偏心度的偏心轮组与中、本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种振幅、频率精确可控的３Ｄ振动设备，包括位于机架上的振动台、电机、容器和工控机，其特征在于振动台上面叠落着导向板和容器固定板并在其上安置容器，容器固定板和导向板之间均安装滑块和Ｘ、Ｙ、Ｚ三个方向的导轨，配置变频调速器的三个电动机分布在机架的不同位置，电动机的输出轴通过不同偏心度的偏心轮组与中、下层的Ｘ、Ｙ向的两个水平撞杆、上层Ｚ向的下顶杆连接，两个水平撞杆各自配置复位器，复位器和下顶杆均与各自的轴承相接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安希忠，冯百鸣，李长兴，李超，黄飞，邢志涛，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：实用新型
国别省市：89