本發(fā)明涉及高分子材料加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)斜盤驅(qū)動的螺桿軸向振動裝置。

背景技術(shù)：

目前已有研究表明，聚合物成型加工過程中引入振動力場可以使聚合物分子鏈更容易取向、顯著提高制品性能，并且能有效降低加工能耗。其中，直驅(qū)動態(tài)轉(zhuǎn)動與軸向協(xié)同驅(qū)動技術(shù)是通過搖擺運(yùn)動套的運(yùn)動帶動塑化運(yùn)輸螺桿做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的同時做軸向振動，從而實(shí)現(xiàn)螺桿轉(zhuǎn)動與軸向振動由驅(qū)動馬達(dá)同源協(xié)同驅(qū)動，將振動力場引入聚合物加工過程，一定程度上提高了制品質(zhì)量。

然而，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，仍存在以下不足之處：振動可調(diào)節(jié)性差、搖擺套結(jié)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定性不足等因素限制了振動力場的引入，導(dǎo)致協(xié)同作用效果不理想。為此，目前已有的注塑機(jī)螺桿軸向脈動位移方法及裝置利用液壓激振力為驅(qū)動動力的運(yùn)動機(jī)構(gòu)使螺桿軸向位移，使得熔融、塑化、注射、持壓過程均在周期性振動狀態(tài)下進(jìn)行，但是該裝置使用時需要外加液壓裝置，因而有設(shè)備體積大、維護(hù)不方便、控制系統(tǒng)復(fù)雜等明顯缺點(diǎn)。而廣東精創(chuàng)機(jī)械制造有限公司開發(fā)的一種振動式螺桿擠出成型設(shè)備，利用激振式半聯(lián)軸器機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)螺桿軸向振動，但是其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜且不能調(diào)節(jié)振動幅度和振動頻率，加工裝配不方便，設(shè)備體積大且維護(hù)困難。由此可見，螺桿振動裝置在高分子材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用并不成熟，其進(jìn)一步開發(fā)的空間較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種旋轉(zhuǎn)斜盤驅(qū)動的螺桿軸向振動裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中協(xié)同振動幅度小、可調(diào)節(jié)性差、穩(wěn)定性不足、設(shè)備體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種旋轉(zhuǎn)斜盤驅(qū)動的螺桿軸向振動裝置，包括馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸、輸出驅(qū)動軸、主動力輸入軸、驅(qū)動馬達(dá)、斜盤、滾動靴座和軸承，輸出驅(qū)動軸一端與主動力輸入軸連接，輸出驅(qū)動軸的另一端與擠出機(jī)的螺桿連接，馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸設(shè)于輸出驅(qū)動軸與主動力輸入軸的連接處外周，驅(qū)動馬達(dá)設(shè)于馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸外周，馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸上靠近螺桿的端面設(shè)有斜盤，斜盤外側(cè)設(shè)置滾動靴座，滾動靴座外側(cè)通過軸承與輸出驅(qū)動軸連接；輸出驅(qū)動軸與螺桿的連接處設(shè)有復(fù)位彈簧(滾動靴座在復(fù)位彈簧的作用下受到斜盤的約束并沿著斜盤表面做相對滾動)，主動力輸入軸與輸出驅(qū)動軸的連接處設(shè)有鋼珠(主動力輸入軸通過這些沿輸出驅(qū)動軸圓周均勻軸向分布的鋼珠向螺桿傳遞扭矩的同時實(shí)現(xiàn)螺桿軸向振動)。

所述馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸和主動力輸入軸偏心設(shè)置，主動力輸入軸、輸出驅(qū)動軸、螺桿、滾動靴座和軸承同軸設(shè)置，馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸、驅(qū)動馬達(dá)和斜盤同軸設(shè)置。其中，假設(shè)馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸和主動力輸入軸之間的偏心距為e，即斜盤內(nèi)孔中心線與馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸的中心之間的偏心距離為e，輸出驅(qū)動軸的軸向振幅A＝e tanα，α為斜盤外側(cè)斜面的中心線與內(nèi)孔的中心線交叉形成的夾角，帶有空心軸的馬達(dá)直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)斜盤激振裝置(即斜盤、滾動靴座及調(diào)心推力滾子軸承等部件所組成的裝置結(jié)構(gòu))激振，當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸和斜盤轉(zhuǎn)動時，與之相對滾動的滾動靴座受到調(diào)心推力滾子軸承和復(fù)位彈簧的約束從而迫使輸出驅(qū)動軸軸向左右振動，輸出驅(qū)動軸的軸向振動頻率與驅(qū)動馬達(dá)角頻率一致。

所述驅(qū)動馬達(dá)外側(cè)還設(shè)有調(diào)節(jié)馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸相對于主動力輸入軸的偏心距用的調(diào)節(jié)手輪，通過調(diào)節(jié)手輪調(diào)整驅(qū)動馬達(dá)的位置可以得到不同偏心距。

所述馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸相對于主動力輸入軸的偏心距不超過10mm。

所述主動力輸入軸與輸出驅(qū)動軸的連接方式為嵌入式連接，主動力輸入軸的端部設(shè)有內(nèi)凹部，輸出驅(qū)動軸的端部對應(yīng)設(shè)有凸出部，凸出部嵌入內(nèi)凹部且鋼珠分布于凸出部與內(nèi)凹部的接觸面上。主動力輸入軸通過沿輸出驅(qū)動軸圓周均勻軸向分布的鋼珠向螺桿傳遞扭矩的同時實(shí)現(xiàn)螺桿軸向振動。

所述斜盤與馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸之間通過螺釘固定連接。

所述滾動靴座與斜盤相接的側(cè)面上均勻分布有若干滾珠，斜盤的側(cè)面與各滾珠相接觸。

所述斜盤為傾斜的盤狀結(jié)構(gòu)，斜盤的外側(cè)面為斜面，斜盤中部設(shè)有圓柱形的內(nèi)孔，斜盤外側(cè)斜面的中心線與內(nèi)孔的中心線交叉形成夾角。

上述旋轉(zhuǎn)斜盤驅(qū)動的螺桿軸向振動裝置使用時，其原理是：帶有空心軸的馬達(dá)(即驅(qū)動馬達(dá)和馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸)直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)斜盤激振裝置(即斜盤、滾動靴座和調(diào)心推力滾子軸承)激振，馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸和斜盤轉(zhuǎn)動時，與之相對滾動的滾動靴座受到調(diào)心推力滾子軸承和復(fù)位彈簧的約束，從而迫使輸出驅(qū)動軸軸向左右振動，實(shí)現(xiàn)螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動與軸向振動協(xié)同作用的動態(tài)驅(qū)動裝置。其中，驅(qū)動馬達(dá)直接驅(qū)動馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸和斜盤做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并與固定的滾動靴座產(chǎn)生相對運(yùn)動，形成斜盤激振系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)滾動靴座的機(jī)械激振；同時滾動靴座帶動調(diào)心推力滾子軸承激振，從而使輸出驅(qū)動軸軸向振動，實(shí)現(xiàn)螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動與軸向振動協(xié)同作用的動態(tài)驅(qū)動。馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸安裝在馬達(dá)轉(zhuǎn)子上，斜盤通過螺釘與馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸緊固連接，斜盤內(nèi)孔中心線與馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸的中心線重合；斜盤與滾動靴座上均勻分布的鋼珠相接觸，滾動靴座通過調(diào)心推力滾子軸承與輸出驅(qū)動軸連接，滾動靴座與輸出驅(qū)動軸同心安裝；滾動靴座在復(fù)位彈簧的作用下受到斜盤的約束并沿著斜盤表面做相對滾動；斜盤為盤狀結(jié)構(gòu)，斜盤中部設(shè)有圓柱形通孔，斜盤的外斜面的中心線與內(nèi)孔圓柱面的中心線交叉成角度α。進(jìn)一步地，斜盤內(nèi)孔中心線與主動力輸入軸中心線之間的偏心距離為e，輸出驅(qū)動軸的軸向振幅A＝e tanα；帶有空心軸的馬達(dá)直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)斜盤激振裝置激振，當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸和斜盤轉(zhuǎn)動時與之相對滾動的滾動靴座受到調(diào)心推力滾子軸承和復(fù)位彈簧的約束從而迫使輸出驅(qū)動軸軸向左右振動；所述輸出驅(qū)動軸的軸向振動頻率與驅(qū)動馬達(dá)角頻率一致。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：

本旋轉(zhuǎn)斜盤驅(qū)動的螺桿軸向振動裝置結(jié)構(gòu)緊湊、容易加工裝配，利用旋轉(zhuǎn)斜盤直接實(shí)現(xiàn)了螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和軸向振動的協(xié)同驅(qū)動，克服了現(xiàn)有技術(shù)中協(xié)同振動幅度小、可調(diào)節(jié)性差、穩(wěn)定性不足、設(shè)備體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。

本旋轉(zhuǎn)斜盤驅(qū)動的螺桿軸向振動裝置利用驅(qū)動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子空間放置主動力輸入軸并直接驅(qū)動斜盤旋轉(zhuǎn)，螺桿的軸向振動頻率與驅(qū)動馬達(dá)角頻率一致，并且可通過調(diào)節(jié)驅(qū)動馬達(dá)的位置來調(diào)節(jié)螺桿振動幅度A，其可調(diào)節(jié)性較佳，設(shè)備穩(wěn)定性也較高。

本旋轉(zhuǎn)斜盤驅(qū)動的螺桿軸向振動裝置利用沿輸出驅(qū)動軸圓周均勻軸向分布的鋼球向螺桿傳遞扭矩，同時實(shí)現(xiàn)螺桿軸向振動，并利用斜盤與滾動靴座之間的相對運(yùn)動，減少了不必要的摩擦，提高了機(jī)器使用效率以及穩(wěn)定性。

本旋轉(zhuǎn)斜盤驅(qū)動的螺桿軸向振動裝置中，螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的同時進(jìn)行軸向振動，使得物料受到周期性變化的剪切應(yīng)力作用，有利于高分子材料的解纏結(jié)，使得塑化輸運(yùn)過程中高分子熔體的粘度降低，實(shí)現(xiàn)低溫塑化；同時周期性變化的軸向振動有利于高分子材料沿流動方向的取向，實(shí)現(xiàn)高分子材料的自增強(qiáng)，提高制品質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本旋轉(zhuǎn)斜盤驅(qū)動的螺桿軸向振動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中斜盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

本實(shí)施例一種旋轉(zhuǎn)斜盤驅(qū)動的螺桿軸向振動裝置，如圖1所示，包括馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸1、斜盤2、滾動靴座3、調(diào)心推力滾子軸承4、輸出驅(qū)動軸5、螺桿6、復(fù)位彈簧7、主動力輸入軸8、鋼珠9、驅(qū)動馬達(dá)10、機(jī)架11和調(diào)節(jié)手輪12；馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸固定在驅(qū)動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子上，主動力輸入軸通過軸承連接在基座(圖中未示出)上并安裝在馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸內(nèi)，輸出驅(qū)動軸安裝在主動力輸入軸的內(nèi)孔中；主動力輸入軸和輸出驅(qū)動軸通過軸承固定在機(jī)架上。斜盤通過螺釘與馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸連接，斜盤的內(nèi)孔中心線L₂與馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸的中心線L₃重合；斜盤可繞中心線L₃做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；斜盤與滾動靴座上均勻分布的滾珠相接觸，滾動靴座通過調(diào)心推力滾子軸承與輸出驅(qū)動軸連接，滾動靴座與輸出驅(qū)動軸同心安裝；滾動靴座在復(fù)位彈簧的作用下受到斜盤的約束并沿著斜盤表面做相對滾動。

如圖2所示，斜盤為盤狀結(jié)構(gòu)，斜盤中部設(shè)有圓柱形通孔，斜盤的外斜面的中心線L₄與內(nèi)孔圓柱面的中心線L₃交叉成角度α。滾動靴座通過調(diào)心推力滾子軸承與輸出驅(qū)動軸同心安裝；斜盤中，其內(nèi)孔圓柱面的中心線L₂與馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸旋轉(zhuǎn)中心線L₃重合，從而使得斜盤外側(cè)斜面13的中心線L₁始終與驅(qū)動馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸旋轉(zhuǎn)中心線L₃以角度α交叉。

當(dāng)驅(qū)動馬達(dá)直接驅(qū)動馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸和斜盤旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，由于斜盤外側(cè)斜面的中心線L₁與內(nèi)孔圓柱面的中心線L₂交叉成角度α，同時滾動靴座受到調(diào)心推力滾子軸承和復(fù)位彈簧的約束迫，使輸出驅(qū)動軸以調(diào)心推力滾子軸承的中心點(diǎn)軸向左右振動，而輸出驅(qū)動軸與螺桿固定連接，當(dāng)輸出驅(qū)動軸左右振動時帶動螺桿軸向振動。輸出驅(qū)動軸的軸向振幅A由斜盤外側(cè)斜面的中心線L₁與內(nèi)孔圓柱面的中心線L₂交叉成角度α以及主動力輸入軸內(nèi)孔中心線L₂與馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸的中心線L₃之間的偏心距離e決定，亦即輸出驅(qū)動軸的軸向振幅A＝e tanα；輸出驅(qū)動軸的軸向振動頻率與驅(qū)動馬達(dá)角頻率一致。通過調(diào)節(jié)手輪調(diào)節(jié)驅(qū)動馬達(dá)的位置可以改變主動力輸入軸內(nèi)孔中心線L₂與馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸的中心線L₃之間的偏心距離e，從而得到不同的軸向振幅A。

螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的同時進(jìn)行軸向振動，使得物料受到周期性變化的剪切應(yīng)力作用，有利于高分子材料的解纏結(jié)，使得塑化輸運(yùn)過程中高分子熔體的粘度降低，實(shí)現(xiàn)低溫塑化；同時周期性變化的軸向振動有利于高分子材料沿流動方向的取向，實(shí)現(xiàn)高分子材料的自增強(qiáng)，提高制品質(zhì)量。

旋轉(zhuǎn)斜盤激振裝置通過馬達(dá)直接驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、容易加工裝配，螺桿的軸向振動頻率與驅(qū)動馬達(dá)角頻率一致，并且可通過調(diào)節(jié)馬達(dá)轉(zhuǎn)子空心軸的位置來調(diào)節(jié)螺桿振動幅度。

該裝置的主動力輸入軸通過沿輸出驅(qū)動軸圓周均勻軸向分布的鋼球向螺桿傳遞扭矩的同時實(shí)現(xiàn)螺桿軸向振動，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動與軸向振動的協(xié)同作用。

本旋轉(zhuǎn)斜盤驅(qū)動的螺桿軸向振動裝置可以用于擠出機(jī)、注塑機(jī)等塑料加工機(jī)械，也可以應(yīng)用于其他需要旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和軸向振動協(xié)同作用的場合。

如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；即凡依本發(fā)明內(nèi)容所作的均等變化與修飾，都為本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。