大型磨煤机底座的多囊气液联动减震装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种减震装置，具体涉及一种大型磨煤机底座的多囊气液联动减震装置及其使用方法。

背景技术

目前大型磨煤机应用广泛，磨煤机运行时的输入原煤中，允许含有一定比例随机分布的大颗粒与块状煤矸石，加上输入原煤量也存在着一定的允许误差，这使得在机器工作中它们会引起研磨系统产生类周期性的剧烈震动和噪声，并传给磨煤机底座，使得底座与地基同时受到剧烈震动，加剧传动链磨损，干扰底座与地基的连接状态，产生噪声，恶化工作环境。

目前常见的磨煤机减震方式，包括构建大型钢筋混凝土深层地基和使用弹簧减震器。其中，最常用的是为大型设备构建专用地基的方法，这种地基独立于周边地面，起到一定的减震效果，同时地基的强度得以加强，使设备与地基的连接相对牢固，但没有从根本上解决剧烈震动与噪声问题，这种方法是重型机械设备的基础减震方法，主要作用是加固设备，一味地加大地基只是消极减震，减震效果不佳，且会加大机器的基础投资，一定程度上对机器的使用效率会产生负面影响；弹簧减震器是过程应用中较为常用的另一种减震方式，弹簧减震器安装简单并可根据实际需要调整高度及水平，而且能够有效隔离大型机械设备震动，并保护及延长其使用寿命，而且大型机械设备与此弹簧减震器具有安装灵活性大，稳定性好，隔震效果显著等特点，但是弹簧减震器所能承受的载荷是有限的，面对上百或数百吨级的重型机械设备，即使多组弹簧减震器同时参加工作也很难承受机器的重量，此外弹簧减震器在重载时磨损较大，减震器使用寿命会缩短，这样会影响其减震效果，增加机器的维修频率，降低生产效率。此外，目前大多数磨机在设计时都没有考虑机器底座的减震问题，现有磨机在安装时虽有采取机外包覆的减震措施，但这种消极减震方法，仅仅降低了由内部传到机器外部的一部分噪声，应用到磨机上效果不明显，同时会影响地基与机器的寿命，降低机器的工作效率，而且强烈的震动会带来很大的噪声，引起噪声污染，达不到绿色制造的标准。

此外，在磨煤机进行入料时，原煤里面往往会掺杂很多其他的杂质，这些杂质的硬度、密度、粘度、湿度与原煤有一定的差别，这就会导致磨煤机在磨煤工作时，当输入煤粒大小均匀时，磨球与煤粒的研磨状态是稳定的，震动均匀且不剧烈；一旦输入大块的块状颗粒，就会与磨球产生冲击和碰撞，而伴随这些冲击和碰撞所引发的是机身的剧烈震动和巨大的噪声，震动由磨球传递到机身，再由机身传递到底座和地基，加剧了地基的磨损，也使地基与底座之间的连接状态更加不稳定，这对磨煤机的使用寿命是一种消极影响。而且原煤杂质中最为常见的就是块状原煤和块状煤矸石，其硬度要比入料标准煤粒要大，且大小不等，而输入原料中不可避免地会存在这些杂质，一旦输入磨煤机，不仅会产生剧烈的震动，还会影响喷煤颗粒的大小和均匀度，降低生产质量。

传统磨煤机减震方式各有优劣，而磨煤机原煤中煤矸石与块状原煤等杂质问题也已成为传统减震方式久久不能解决的共同难题，而且迄今尚未发现有显著减震效果的磨煤机减振技术报道。本发明正是针对这一减震难题，解决这种随机而不可定的力给磨煤机带来的震动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种大型磨煤机底座的多囊气液联动减震装置及其使用方法。多囊气液联动减震装置被设置在磨煤机底座和地基之间，以八个气囊作为主要减震单元，气囊的充放气由气动回路控制，能够保证气囊内压稳定，气囊组与大型磨煤机机身底部直接接触，有效吸收块状原煤或块状煤矸石带来的偏执压力，进而有效、稳定地减小原煤中杂质引起的震动，减震效果明显；此外，还辅以同步液压千斤顶组设计，可对机器设备升降以及起到安全保护的作用，提高了减震装置工作的安全系数；同时该装置安装在磨煤机底座与地基之间，减少了震动由磨煤机向地基传递，从而减轻了磨煤机工作时对地基的磨损，也减轻了磨煤机底座与地基之间连接装置的工作压力，这对提高机器的使用寿命起到了积极的影响。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种大型磨煤机底座的多囊气液联动减震装置，包括地基支柱体、气囊下底板、千斤顶底板、同步液压千斤顶组、气囊和气囊上底板，地基支柱体浇灌于地基中，气囊下底板固定在地基支柱体顶部，千斤顶底板套接在气囊下底板上，同步液压千斤顶组可拆卸均匀安装在千斤顶底板上，大型磨煤机机身的底部外周均布有凸缘，同步液压千斤顶组通过凸缘驱动控制大型磨煤机机身升降运动，气囊上底板固定在大型磨煤机机身底部，若干个气囊呈圆环状均匀排布于气囊上底板和气囊下底板之间。

进一步地，所述气囊下底板上竖直开设有上螺栓孔，所述地基支柱体顶部对应开设有下螺栓孔，通过上、下螺栓孔孔位对齐并由地脚螺栓锁紧，所述气囊下底板水平固定在地基支柱体上，且气囊下底板的上表面齐平。

进一步地，所述千斤顶底板为环形底板，所述环形底板中部开设有穿孔，所述穿孔的形状尺寸与气囊下底板相匹配，所述千斤顶底板通过中部穿孔水平套接在气囊下底板上。

进一步地，所述千斤顶底板上开设有固定槽，所述固定槽呈环形均布在穿孔外周，所述同步液压千斤顶组定位安装在固定槽中。

进一步地，所述大型磨煤机机身底部外周均布有凸缘，所述凸缘螺栓连接或焊接在大型磨煤机机身上，凸缘底部竖直开设有圆柱销销孔，所述同步液压千斤顶组的液压千斤顶为带有圆柱销销柱的千斤顶，所述圆柱销销柱与圆柱销销孔采用小间隙过渡配合，液压千斤顶的工作面与凸缘底面相距5mm，用于保证磨煤机工作时的安全系数，预防因气囊破损而造成机器倾倒等安全事故。

进一步地，所述同步液压千斤顶组分为两组不同的液压回路，且任一组液压回路控制的同步液压千斤顶均可稳定同步支撑大型磨煤机机身。

进一步地，所述气囊的进气口和排气口连接气动回路，所述气动回路通过电磁阀控制气囊的进出气。

进一步地，所述气囊内均设有气压传感器，所述气压传感器与气动回路电性连接，向气动回路传输气囊的实测内压，所述气动回路根据实测内压控制气囊的进出气以控制气囊的内压，谨防内压过大致使气囊发生破损。

进一步地，所述气囊采用GRT橡胶材料，所述气囊的上下表面均涂覆有工业胶水，所述8个气囊通过工业胶水呈同心圆状、依序、对称粘结在气囊下底板上，所述气囊上底板通过固定螺栓锁紧固定在大型磨煤机机身底部，且气囊上底板尺寸不小于大型磨煤机机身底面尺寸，气囊顶部粘接在气囊上底板上，大型磨煤机机身通过气囊上底板粘接在气囊上。

本发明还提供了上述大型磨煤机底座的多囊气液联动减震装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、将地基支柱体浇灌至地基中；

S2、待水泥凝固稳定，将气囊下底板水平固定在地基支柱体上；

S3、根据所需高度，将千斤顶底板套设安装在气囊下底板上；

S4、通过启动安装用千斤顶组以支撑起大型磨煤机机身，将气囊上底板粘接固定在大型磨煤机机身底部；

S5、将气囊依序粘结固定在气囊下底板的标定位置上；

S6、待气囊稳定粘接在气囊下底板上后，将同步液压千斤顶组安装到千斤顶底板上；

S7、在气囊上表面涂覆工业胶水，使用同步液压千斤顶组将装有气囊上底板的大型磨煤机机身放置在气囊上，待气囊与气囊上底板粘接稳定，即安装完毕；

S8、安装完毕后，在确保大型磨煤机机身稳定无倾斜后，将同步液压千斤顶组缓慢降下至液压千斤顶的工作面与凸缘底部之间5mm的间距；

S9、工作状态下，气囊根据实际负载适应性调节内压，同步液压千斤顶组根据大型磨煤机机身及气囊工作状态适应性伸缩运动。

本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

1)本发明以气囊组作为减震单元，结构简单、生产成本低，气囊通过气囊上底板直接接触大型磨煤机机体底部，无论粉碎块状原煤或块状煤矸石发生在大型磨煤机的任何一个部位，气囊都能够保证吸收块状原煤或块状煤矸石带来的偏执压力，从而大幅度缓冲块状原煤或者块状煤矸石与磨球之间的冲击和碰撞，外加气动回路保障气囊的内压，能够有效、稳定地减小原煤中杂质引起的震动，减震效果明显；

2)本发明的气囊与气囊之间的互换性较高，便于维修安装，在出现故障时可以在短时间内用备用气囊换掉破损气囊使机器尽快投入工作；

3)本发明采用两组相互独立的液压回路控制的同步液压千斤顶组负责大型磨煤机机身的升降，与普通负责升降的液压千斤顶不同的是，这两组千斤顶既负责大型磨煤机的升降，同时在大型磨煤机工作时与机身保持5mm以内的距离，这样对大型磨煤机工作时的安全性起到了更好的保障，安全系数更高；

4)气囊内设有气压传感器，用于检测气囊的内压并实时传输至气动回路，气动回路根据实测内压通过电磁阀控制气囊的进出气以调节气囊的内压，谨防内压过大致使气囊发生破损，保持气囊内压的稳定，也保证磨煤机工作的稳定性；

5)本发明提供的多囊气液联动减震装置设置在磨煤机底座与地基之间，能够大幅度阻断震动由底座向地基传递，减少地基的磨损，保证底座与地基之间连接状态的稳定性，有效提高磨煤机的使用寿命；

6)本发明采用多囊减振，八个气囊对称分布在大型磨煤机底座与地基之间，以同心圆排列；相比单气囊而言，这种设计使得各个气囊之间的气体不会产生干涉，进而在遇到偏置载荷时，相应气囊进行缓冲吸震，而对其他气囊的影响很小，一定程度上会让机器运行更加稳定。

附图说明

图1为本发明的大型磨煤机底座的多囊气液联动减震装置的整体结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是气囊的排列图。

其中的附图标记为：地基支柱体1、气囊下底板2、千斤顶底板3、同步液压千斤顶组4、圆柱销销柱4-1、气囊5、气囊上底板6、大型磨煤机机身7、凸缘7-1、圆柱销销孔7-2、地脚螺栓8、固定螺栓9、封口盖10，

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

如图1-3所示，本发明的一种大型磨煤机底座的多囊气液联动减震装置，包括地基支柱体1、气囊下底板2、千斤顶底板3、同步液压千斤顶组4、气囊5和气囊上底板6，地基支柱体1浇灌于地基中，气囊下底板2上竖直开设有上螺栓孔，地基支柱体1顶部对应开设有下螺栓孔，通过上、下螺栓孔孔位对齐并由地脚螺栓8锁紧，气囊下底板2水平固定在地基支柱体1上，千斤顶底板3为环形底板，环形底板中部开设有穿孔，穿孔的形状尺寸与气囊下底板2相匹配，千斤顶底板3通过中部穿孔水平套接在气囊下底板2上，千斤顶底板3上开设有固定槽，固定槽呈环形均布在穿孔外周，同步液压千斤顶组4可拆卸定位安装在固定槽中，大型磨煤机机身7底部外周均匀焊接或螺栓连接有8个凸缘7-1，凸缘7-1底部竖直开设有圆柱销销孔7-2，同步液压千斤顶组4的液压千斤顶为带有圆柱销销柱4-1的千斤顶，圆柱销销柱4-1与圆柱销销孔7-2小间隙过渡配合，液压千斤顶的工作面与凸缘7-1底面相距5mm，这5mm的间距设计既可预防机器工作产生振动时凸缘7-1与同步液压千斤顶组4发生干涉，也可预防因气囊5破损而造成大型磨煤机倾倒等安全事故，保证了磨煤机工作时的安全系数；气囊5采用GRT橡胶材料，优选8个气囊5，各个气囊5的上下表面均涂覆有工业胶水，气囊5底部通过工业胶水呈同心圆状、依序、对称粘接在气囊下底板2上，气囊上底板6通过固定螺栓9锁紧固定在大型磨煤机机身7底部，且气囊上底板6尺寸不小于大型磨煤机机身7底面尺寸，大型磨煤机机身7通过气囊上底板6粘接在气囊5上，由于大型磨煤机机身7底面通过气囊上底板6与气囊5完全接触，所以无论粉碎块状原煤发生在大型磨煤机设备的任何一个部位，气囊5都能够保证吸收到偏执压力，保证了气囊5减震时的稳定性和有效性，进而降低大型磨煤机机身7的震动幅度。

本实施例中，为降低气囊下底板2上的上螺栓孔顶部尖锐部分对气囊的破坏，每个上螺栓孔均以过渡配合装入一个封口盖10，以保证气囊下底板2的上表面水平平整，无凸起毛刺，无尖锐部分。

进一步地，还可通过打磨的方式使每个上螺栓孔对应气囊下底板2部分表面平整，无毛刺。

其中，同步液压千斤顶组4分为两组不同的液压回路，且任一组液压回路控制的液压千斤顶均可稳定同步支撑大型磨煤机机身7，双液压回路控制，在其中一组液压千斤顶出现故障时，还可通过另一组液压千斤顶保证磨煤机的稳定安全，保证了磨煤机工作时的安全性能；而且在对机器或者气囊5进行定期或者紧急维修时，处于工作状态的同步液压千斤顶组4可以将磨煤机支撑起来便于维修人员检测和维修，提高了维修效率，尽可能地减小对机器连续性产生的影响。

其中，气囊5的进气口和排气口连接气动回路，气动回路通过电磁阀控制气囊5的进出气；气囊5内均设有气压传感器，气压传感器与气动回路电性连接，向气动回路传输气囊5的实测内压，气动回路根据实测内压通过电磁阀控制气囊5的进出气以调节气囊5的内压，谨防内压过大致使气囊5发生破损，保持气囊5内压的稳定，也保证磨煤机工作的稳定性。

磨机工作时激振力是研磨材料与磨球碰撞所产生的，这种力随机而不可定，因此气囊减震适用于磨机设备。而本发明针对的对象是数百吨级的磨煤机，因此就需要对气囊进行设计计算，其中气囊对减震效果影响最大的就是内部的气体压力。

现拟定设计要求：以气囊5为基础针对一重型机械设备设计减震装置，假设该设备为一环形机械，内径1m，外径6m，含底座和地基的机器总重500t，震动激振力为机器总重的3％-5％，即15t-25t，取最大值25t，减震效果需达到震幅在0.06mm以内，预设气囊设计压强为1个大气压，即1atm＝1×10

本发明采取的方案将气囊5设计成八个独立的气囊5，气囊5顶面工作面也就是八个气囊5与气囊上底板6接触的总面积，在磨煤机底部设有多个凸缘7-1，作为同步液压千斤顶组4的支点。

现设气囊5仅承受机器自重时为空载状态1；承受机器自重、全部的物料和突加载荷时为满载状态2，气囊5的有效直径为1.5m，有效接触总面积为14.13m

表1空载及满载状态下气囊5参数

空载时，机器总重5×10

满载时，机器总重5.25×10

首先，引出理想气体状态方程：

方程(1)的公式中变量需要化为气囊5的尺寸变量，实验首先将公式简化为如下形式，即可直接将数据代入公式计算气囊5的相关参数：其中，P为气囊接触面压强、V为气囊总体积，T为气囊内气体温度，本次设计计算中假设气体温度不变，即T1＝T2；

V

V

x

将方程式(2)、(3)、(4)、(5)、(6)代入方程(1)中，即可得到气囊5空载高度x

x

然后设气囊5的在零载荷时的状态为0状态，利用理想气体状态方程(8)

V

将方程式(2)、(4)、(9)代入方程(8)中，即可得到气囊设计高度x

G1：空载时机器总重；

G2：满载时机器总重；

x

x

x

h：机器允许最大震幅；

P

S：气囊与底板的总接触面积。

将案例中具体数据代入到上述公式中，即可得到气囊的各种设计参数，得到数据如表2所示。

表2不同负载下气囊5内压和高度参数

由此可见，以气囊5为基础针对一重型机械设备如大型磨煤机设计减震装置，当气囊5的有效接触面积为14.13m

对于其他尺寸大型磨煤机和其他重量的研磨物料，在使用本发明的大型磨煤机底座的多囊气液联动减震装置进行减震时，气囊5的内压临界值计算参阅上述计算公式。

上述大型磨煤机底座的多囊气液联动减震装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、将地基支柱体1浇灌至地基中，并留出地脚螺栓8的安装空间；

S2、待地基支柱体1的水泥凝固稳定，将气囊下底板2的上螺栓孔与地基支柱体1的下螺栓孔孔位对齐并通过地脚螺栓8锁紧固定，且每个上螺栓孔均以过渡配合装入一个封口盖10，以保证气囊下底板2的上表面水平平整且无毛刺，从而将气囊下底板2水平固定在地基支柱体1上；

S3、根据所需高度，将千斤顶底板3套设安装在气囊下底板2上；

S4、通过两组安装用千斤顶支撑起大型磨煤机机身7，将气囊上底板6通过固定螺栓9锁紧固定在大型磨煤机机身7底部中心处；

S5、用工业胶水依序将气囊5固定在气囊下底板2的标定位置上；

S6、待气囊5稳定粘接在气囊下底板2上后，将带有圆柱销销柱4-1的同步液压千斤顶组4安装到千斤顶底板3上的固定槽中；

S7、在气囊5上表面涂覆工业胶水，使用带有圆柱销销柱4-1的同步液压千斤顶组4将装有气囊上底板6的磨煤机机身放置在气囊5上，待气囊5与气囊上底板6粘接稳定后即安装完毕，其中，圆柱销销柱4-1与圆柱销销孔7-2小间隙过渡配合，用于保证精准定位；

S8、安装完毕后，如重型机械机身7稳定无倾斜，即可将同步液压千斤顶组4缓慢降下至圆柱销销柱4-1从圆柱销销孔7-2中离开至同步液压千斤顶组4的液压千斤顶工作面与凸缘7-1底部之间预留出约5mm的间隙并未完全离开即可，这5mm的间隙既预防机器工作产生振动时凸缘7-1与同步液压千斤顶组4发生干涉，也保证了气囊5在发生破损时机器不会出现大角度的倾斜，确保了磨煤机的安全性；

S9、工作状态下，气动回路根据气压传感器实测内压及相应负载下的内压临界值通过电磁阀调节气囊5的内压，谨防内压过大致使气囊5发生破损，保持气囊5内压的稳定，也保证磨煤机工作的稳定性，以及气囊5对磨煤机的较佳减震效果；同步液压千斤顶组4时刻处于工作状态，且分为两组不同的液压回路，其中每一组液压千斤顶都能够独立同步稳定支撑起磨煤机的重量，从而即使其中一组液压千斤顶出现了故障，也会有另一组液压千斤顶保证磨煤机的稳定安全；在机器或者气囊发生故障的情况下，可以将同步液压千斤顶组4升起，迅速对机器进行检测和维修，提高了维修效率，尽可能地减小对磨煤机连续性产生的影响；

在磨煤机进行正常工作时，原料中的块状原煤会使机器发生震动，而块状原煤对比例是不等的，其比例越高，则机器的振动就会越大；当本申请的大型磨煤机底座的多囊气液联动减震装置遇到这些比例不等的块状原煤时，由于磨煤机底面与气囊5直接接触，气囊5的内压与磨煤机的压力构成一对平衡力，气囊5可变形性缓冲磨煤机工作时所产生的震动，所以无论粉碎块状原煤发生在磨煤机的任何一个部位，气囊5都能够保证吸收块状原煤带来的偏执压力，保证了气囊减震时的稳定性和有效性。而且本发明提供的多囊气液联动减震装置设置在磨煤机底座与地基之间，能够大幅度阻断震动由底座向地基传递，减少地基的磨损，保证底座与地基之间连接状态的稳定性，有效提高磨煤机的使用寿命。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。