一种立轴强制式振动搅拌机的制作方法

本发明属于混凝土搅拌机技术领域，涉及一种立轴强制式振动搅拌机。

背景技术：

搅拌机是生产混凝土的必需设备，其功能是把配好的水泥、骨料和水等物料拌成均匀的符合质量要求的混合物。随着国家基础建设的大力发展，混凝土搅拌机得到了快速发展，并且随着施工质量和作业效率要求的不断提高，对机器的搅拌均匀性、生产率等指标也越来越严格。强制式搅拌机由于搅拌作用强烈，在我国使用广泛。立轴式搅拌机作为一种典型的强制式搅拌机，搅拌机构由圆筒形拌筒和垂直设置的搅拌轴及其上安装的搅拌叶片组成，通过借助旋转的叶片对物料进行剪切、挤压、翻滚和抛出等强制搅拌作用，使物料在剧烈的相对运动中得到均匀混合。由于结构的固有缺陷，现有的立轴式搅拌机的拌筒径高比大，搅拌速度低，并且搅拌轴附近存在着搅拌低效率区，这些问题严重影响了混凝土的生产质量和效率。振动搅拌作为目前国内外混凝土制备行业的一种新技术，通过在搅拌过程中附加机械振动来加速混合料组份的扩散运动，破坏搅拌时形成的水泥团，促进水泥颗粒均匀分布和充分水化，从而使混合料在宏观和微观上都达到均匀，改善了混凝土材料的各项性能。现有的振动搅拌机多采用内置式的惯性激振器。激振器安装在搅拌机的拌筒内部，激振力依靠支撑在轴承上的偏心质量高速旋转产生。由于混凝土组份间的粘滞力大，振动传播时衰减快，因此要求激振器产生很大的振动加速度以获得良好的振动搅拌效果。如此大的振动加速度需要偏心质量的旋转速度高且偏心距大，这不仅造成旋转机构的动载显著增加，降低支撑轴承使用寿命，而且过大的振动还会对搅拌机本身以及整个搅拌设备的其它总成和零部件产生不良影响，降低原材料的计量精度，破坏机器工作的稳定性和可靠性。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种立轴强制式振动搅拌机，采用伸缩变形的方式实现物料的振动，其传动效率高，不需要减震机构，不受混凝土物料的影响，其振动频率和振幅稳定。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种立轴强制式振动搅拌机，包括拌筒，该拌筒内设置有搅拌机构和振动机构，所述振动机构包括动力单元、传动单元和激振壳体单元，传动单元能够在动力单元的作用下带动激振壳体单元伸缩变形。

可选地，所述激振壳体单元包括具有波纹状的上部壳体和具有波纹状的下部壳体，二者的端部连接。

可选地，所述上部壳体和下部壳体均为锥形结构，上部壳体和下部壳体的底面连接。

可选地，所述上部壳体和下部壳体之间设置有安装板，上部壳体能够在传动单元的带动下发生伸缩变形并带动该安装板一起使得下部壳体伸缩变形。

可选地，所述传动单元包括振动连杆、偏心连杆和转盘，振动连杆的一端连接所述上部壳体的顶端，振动连杆的另一端与偏心连杆的一端铰接，偏心连杆的另一端与转盘铰接，转盘能够在动力单元的带动下转动。

可选地，所述传动单元包括振动连杆、偏心连杆和转盘，振动连杆的一端连接所述上部壳体的顶端，振动连杆的另一端依次穿过所述安装板和所述下部壳体的顶端后与偏心连杆的一端铰接，偏心连杆的另一端与转盘铰接，转盘能够在动力单元的带动下转动。

可选地，所述上部壳体内部设置有撞击件，该撞击件和所述安装板之间设置有弹性件，撞击件能够在上部壳体的带动下撞击所述安装板；该弹性件用于为撞击件的运动提供缓冲力。

可选地，所述撞击件内部设置有空腔，所述弹性件安装在该空腔内，所述弹性件的两端分别连接所述撞击件和所述安装板。

可选地，所述撞击件的侧壁上分布有多个撞击辅助件，该撞击辅助件具有三棱锥结构，该撞击辅助件的底面与所述撞击件的底端的端面齐平。

可选地，所述安装板上设置有缓冲垫圈，所述多个撞击辅助件设置在该缓冲垫圈的上方。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：拌筒内放置待搅拌的混凝土物料，利用搅拌机构对物料进行强制搅拌，利用振动机构对物料进行往复式振动，采用强制搅拌和往复式振动相结合的方式，不但能够强化混凝土的搅拌过程，还能提高搅拌质量和效率；振动机构设置在拌筒中心位置，能够消除搅拌低效率区，降低材料件的内摩擦力和粘聚力，减少搅拌机构旋转需要克服的工作阻力，从而减低搅拌功率消耗和叶片磨损。激振壳体单元采用伸缩变形的方式实现物料的振动，其传动效率高，不需要减震机构，不受混凝土物料的影响，其振动频率和振幅稳定。

以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为振动机构的结构示意图；

图3为本发明激振器壳体组件在最大伸长和最大压缩时的示意图；

附图标记说明：1拌筒；11进料口；2搅拌机构；21搅拌轴；22搅拌臂；23搅拌叶片；24搅拌电机；3振动机构；31动力单元；32传动单元；321振动连杆；322偏心连杆；323转盘；33激振壳体单元；331上部壳体；332下部壳体；333安装板；34撞击件；35弹性件；36撞击辅助件；37缓冲垫圈；38安装环；4支撑台；5出料口，6安装孔。

具体实施方式

本发明提供一种立轴强制式振动搅拌机，参见图1，包括拌筒1，筒体1上设置有进料口11，该拌筒1内设置有搅拌机构2和振动机构3，所述振动机构3包括动力单元31、传动单元32和激振壳体单元33，传动单元32能够在动力单元31的作用下带动激振壳体单元33伸缩变形。通过上述技术方案，拌筒1内放置待搅拌的混凝土物料，利用搅拌机构对物料进行强制搅拌，利用振动机构3对物料进行往复式振动，采用强制搅拌和往复式振动相结合的方式，不但能够强化混凝土的搅拌过程，还能提高搅拌质量和效率。本实施例中的振动机构3设置在拌筒1的中心位置，能够消除搅拌低效率区，降低材料间的内摩擦力和粘聚力，减少搅拌机构2旋转需要克服的工作阻力，从而减低搅拌功率消耗和叶片磨损。另外，本实施例中的激振壳体单元33采用伸缩变形的方式实现物料的振动，其传动效率高，不需要减震机构，不受混凝土物料的影响，其振动频率和振幅稳定。

在上述实施例中，搅拌机构2包括设置在拌筒1的中心位置的搅拌轴21，该搅拌轴21通过搅拌臂22连接多个搅拌叶片23，为保证高度方向的搅拌效果，搅拌叶片23的有效搅拌高度应不小于激振壳体单元33总高度H的2/3；搅拌轴11在搅拌电机24的带动下，带动多个搅拌叶片13实现对混泥土物料的强制搅拌。另外，拌筒1内还设置有支撑台4，该支撑台4上安装振动机构3，支撑台4上设置有出料口5。在本实施例中，动力单元31采用振动电机。具体地，搅拌电机24连接一级减速器，一级减速器连接小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮连接搅拌轴21。

具体地，在又一实施例中，激振壳体单元33包括具有波纹状的上部壳体331和具有波纹状的下部壳体332，二者的端部连接。本实施例中的上部壳体331和下部壳体332采用的材质硬度较低，使得上部壳体331和下部壳体332在受到传动单元32的传动力后能够在波纹处折叠，以实现二者的伸缩变形。

进一步地，在又一实施例中，上部壳体331和下部壳体332均为锥形结构，上部壳体331和下部壳体332的底面连接。在本实施例中，将上部壳体331和下部壳体332设置为锥形结构，使得振动的有效面积增大，对拌筒1内物料的作用范围更广，使得物料获得的振动效果更好。采用锥形结构的设计，还充分考虑了二者在伸缩变形中克服物料阻力的问题，采用锥形结构能够有效减小运动过程的阻力，从而提高振动效率。且在本实施例中，上部壳体331的高度大于下部壳体332的高度，使得整体结构更加稳定，易于对整体结构的底部进行固定。进一步地，在本实施例中，上部壳体331和下部壳体332的最大直径相同，上部壳体331和下部壳体332上的波纹为横向波纹。进一步地，激振壳体单元33的最大锥体直径D₁与拌筒的直径D₂的比值为1:4～1:6。这一比值直接影响着振动搅拌的质量和效率。比值过小，激振壳体单元33的表面积小，振动的作用范围小，无法对拌筒1内混合料施加充分振动作用，降低振动搅拌的效果；比值过大，激振壳体单元33的几何尺寸大，拌筒1内的有效搅拌空间减小，不利于混合料在拌筒1内大范围的循环运动，影响搅拌质量和效率。

进一步地，在又一实施例中，上部壳体331和下部壳体332之间设置有安装板333，上部壳体331能够在传动单元32的带动下发生伸缩变形并带动该安装板333一起使得下部壳体332伸缩变形。本实施中，设置安装板333，该安装板333为圆形结构，设置目的为便于将上部壳体331和下部壳体332进行固连，且保证激振壳体单元33整体的稳定性，避免激振壳体单元33在伸缩变形过程中，受到物料的反作用力发生倾倒问题。

具体地，在又一实施例中，参见图2，传动单元32包括振动连杆321、偏心连杆322和转盘323，振动连杆321的一端连接上部壳体331的顶端，振动连杆321的另一端与偏心连杆322的一端铰接，偏心连杆322的另一端与转盘323铰接，且偏心连杆322的端部以偏心距离e铰接在转盘323的外侧；转盘323能够在动力单元31的带动下转动。本实施例中的传动单元32的具体工作过程如下：当转盘323正向转动时，带动偏心连杆322转动，偏心连杆322带动振动连杆321沿竖直方向运动，从而带动上部壳体331收缩，当上部壳体331收缩到最大程度后，压缩下部壳体332，使得下部壳体332收缩；当转盘323反向转动时，与上述过程相反，以此实现激振壳体单元33的伸缩变形，从而对物料产生振动。

具体地，在又一实施例中，传动单元32包括振动连杆321、偏心连杆322和转盘323，振动连杆321的一端连接上部壳体331的顶端，振动连杆331的另一端依次穿过安装板333上的安装孔6和下部壳体332的顶端后与偏心连杆322的一端铰接，偏心连杆322的另一端与转盘323铰接，且偏心连杆322的端部以偏心量e铰接在转盘323的外侧；转盘323能够在动力单元31的带动下转动。本实施例中的传动单元32的具体工作过程如下：当转盘323正向转动时，带动偏心连杆322转动，偏心连杆322带动振动连杆321沿竖直方向运动，从而带动上部壳体331收缩，当上部壳体331收缩到最大程度后，带动安装板333一起压缩下部壳体332，使得下部壳体332收缩；当转盘323反向转动时，与上述过程相反，以此实现激振壳体单元33的伸缩变形，从而对物料产生振动。本实施例的振动机构3传动效率高，不需要任何减振机构，工作也不受混凝土混合料的影响，振动频率和振幅稳定；而且往复式运动的零部件中没有支撑轴承，消除了振动机构3的薄弱环节，提高了机器工作的稳定性和可靠性，并且无需特别的润滑和散热，使用维护简单。此外，通过更改偏心连杆在转盘323上的偏心距离和调节转盘323的转速还可以改变振动的幅频特性，以达到不同的振动效果来适应不同材料的搅拌要求。

在上述实施例中，振动电机安装在支撑台4的下方，搅拌电机14安装在拌筒1顶部，避免了振动对搅拌机构2传动的不良影响；现有的振动搅拌机是将振动机构3的动力传动安装于搅拌机构2的动力传动中，从而振动机构3振动时，容易导致搅拌机构2的动力和传动机构受到附加的振动作用，不但影响传动效率，而且降低使用寿命。

在上述实施例中，进一步地，激振壳体单元33的最大锥体直径D₁与振动连杆321沿竖直方向运动的行程中点时的总高度H的比值为1:1.5～1:3，以兼顾振动在径向和高度方向的作用，改善拌筒1回转中心的搅拌低效率区，保证拌筒1内不同位置的混合料都受到足够的振动效果。比值小，激振壳体单元33直径尺寸小而高度尺寸大，使得直径方向的振动作用范围小，同时也无法彻底消除拌筒1回转中心的搅拌低效率区；比值大，激振壳体单元33直径尺寸大而高度尺寸小，无法有效利用搅拌机的投料高度，造成投料少则生产率低，投料多则振动搅拌效果差。振动连杆321沿竖直方向运动的行程中点,指的是振动连杆321的中心位置位于安装板上。振动连杆321沿竖直方向运动到行程中点时，上部壳体331的高度H₁和下部壳体332的高度H₂的比值为1.5:1～3:1。这是因为上部壳体331表面能产生向上的振动作用，有利于混合料的分散和运动，避免向下振动引起的混合料在拌筒1底部的沉积密实；适当的下部壳体332尺寸，可确保整个激振机构3与拌筒1底部的可靠连接和结构稳定，从而在搅拌的混合料作用力下，激振机构3能够正常的工作。因此，这一比值范围可以在保证整个激振机构3稳定的条件下，充分发挥振动搅拌的作用，减少混合料在拌筒1底部的沉积密实，从而提高搅拌质量和效率。

进一步地，在本实施例中，转盘323的转速在1800r/min～3600r/min(频率为30Hz～60Hz)，以保证混凝土材料组份的颗粒获得良好的共振效果。进一步地，转盘323与偏心连杆322之间的偏心距离e应大于2.2mm，以满足普通混凝土振动所需的最小振动加速度8g(g为重力加速度)的要求。本实施例中，参见图3，振动机构3的振幅为E，偏心连杆322的旋转运动转化为振动连杆321的直线振动往复运动中，振动连杆321的冲程为2E。

进一步地，在又一实施例中，上部壳体331内部设置有撞击件34，该撞击件34和所述安装板333之间设置有弹性件35，撞击件34能够在上部壳体331的带动下撞击所述安装板333；该弹性件35用于为撞击件34的运动提供缓冲力。在本实施例中，考虑到上部壳体331的材料的刚度较低，其容易导致上部壳体331不稳定且对安装板333的撞击力不足的问题，在上部壳体331内部设置有撞击件34，一方面对上部壳体331起到支撑作用，另一方面增强对安装板333的撞击力。可选地，该撞击件34采用圆柱结构或者立方体结构；该撞击件34的底面不与安装板333接触，撞击件34的外壁与上部壳体331连接。为了避免撞击件34对安装板333产生破坏，在撞击件34与安装板333之间安装弹性件35，可选地，该弹性件35采用弹簧或者橡胶件。

进一步地，在又一实施例中，撞击件34内部设置有空腔，弹性件35安装在该空腔内，弹性件35的两端分别连接撞击件34和安装板333。在本实施例中，弹性件35采用弹簧，撞击件34内部空腔对弹簧起到限位的作用，弹簧的底端伸出空腔连接安装板333。

进一步地，在又一实施例中，撞击件34的侧壁上分布有多个撞击辅助件36，该撞击辅助件36具有三棱锥结构，该撞击辅助件36的底面与所述撞击件34的底端的端面齐平。为了使得撞击件34对安装板333的撞击力均匀分散到安装板333上，在撞击件34的侧壁上均布多个撞击辅助件36，使得撞击件34与安装板333的接触面积增大，在保证足够撞击力的情况下避免对安装板333造成破坏，增加其使用寿命。

进一步地，在又一实施例中，安装板333上设置有缓冲垫圈37，所述多个撞击辅助件36设置在该缓冲垫圈37的上方。为了进一步地避免安装板333受到破坏，安装板333上设置缓冲垫圈37，该缓冲垫圈37采用橡胶垫圈，多个撞击辅助件36与橡胶垫圈37直接接触，分散撞击力，保护安装板333。进一步地，在本实施例中，安装板333上设置安装环38，缓冲垫圈37套装在安装环的外侧，且该安装环38上还套装所述弹簧的端部，安装环38起到固定缓冲垫圈37和弹簧的作用。