本發(fā)明屬于研磨機(jī)械，特別涉及一種雙層桶壁的研磨化工機(jī)械系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，化學(xué)品的研磨機(jī)械的生產(chǎn)技術(shù)力量薄弱、生產(chǎn)線自動(dòng)化程度低、人工操作多、工序分散、工作環(huán)境差的落后生產(chǎn)途中，生產(chǎn)過程存在的問題有如下幾點(diǎn)。

研磨加工效率低下，研磨產(chǎn)品單一，無法根據(jù)需要適時(shí)調(diào)整機(jī)械；自動(dòng)控制程度低，操作人員手工操作效率低下；在化學(xué)品研磨過程中，化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生熱量，需要停機(jī)冷卻，不能實(shí)時(shí)降溫；生產(chǎn)過程中某些參數(shù)的調(diào)節(jié)和監(jiān)控主要依靠有經(jīng)驗(yàn)的操作工人監(jiān)視，使得生產(chǎn)信息及過程數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確，不能及時(shí)調(diào)整。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種雙層桶壁的研磨化工機(jī)械系統(tǒng)，其能夠加快研磨生產(chǎn)的效率，提供不同顆粒大小的成品粉料，實(shí)現(xiàn)了研磨生產(chǎn)的自動(dòng)化。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：包括研磨部分和控制系統(tǒng)兩部分，研磨部分包括原料斗、給料機(jī)、集合器、送料帶、研磨機(jī)、珠體分離器、粗粉分離器、細(xì)粉分離器、粉料斗、風(fēng)機(jī)、閥以及管線，原料通過給料機(jī)進(jìn)入集合器，與其他的粉料集合經(jīng)過送料帶進(jìn)入研磨機(jī)，研磨機(jī)將物料研磨后形成初加工粉料，通過管線進(jìn)入珠體分離器，將珠體分離并退回研磨機(jī)中，分離后的初加工粉料通過管線進(jìn)入粗粉分離器，將尺寸過大的初加工粉料分離并通過管線進(jìn)入集合器，經(jīng)過粗粉分離器的初加工粉料形成初分離粉料，通過管線直接進(jìn)入粉料斗形成最終粉料，或者通過管線進(jìn)入細(xì)粉分離器，進(jìn)一步將初分離粉料篩選形成最終粉料，并將尺寸不合規(guī)定的粉料返回集合器；

其中，研磨機(jī)具有進(jìn)料口、出料口、筒體、主軸承、輔軸承、漿片、珠體、主軸、筒體擺動(dòng)帶輪以及管軸齒輪，原料通過筒體的進(jìn)料口進(jìn)入筒體內(nèi)部，進(jìn)料口外部套設(shè)輔軸承，筒體內(nèi)的漿片與主軸固定連接，主軸為中空管狀結(jié)構(gòu)，并在表面形成多個(gè)通孔，主軸一端伸出形成出料口，主軸承套設(shè)在主軸上，管軸齒輪套設(shè)在主軸上，管軸齒輪與主軸電機(jī)上的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合，主軸在主軸電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，筒體擺動(dòng)帶輪與筒體固定連接，筒體擺動(dòng)帶輪通過皮帶與外部的步進(jìn)電機(jī)連接，筒體擺動(dòng)帶輪在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下周期性的以一定的角度進(jìn)行往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)；

筒體具有雙層桶壁，雙層桶壁形成容置腔，容納冷卻水，筒體的外層桶壁上設(shè)置冷水入口、廢水出口；冷水入口、廢水出口在筒體周向上成180度間隔分布，冷水入口、廢水出口在筒體軸上位于筒體的兩端，進(jìn)而使得冷卻水貫穿整個(gè)筒體，以達(dá)到更好的冷卻；

控制系統(tǒng)包括傳感器、主控器、執(zhí)行裝置、顯示裝置以及通訊裝置，傳感器將測(cè)量得到的信號(hào)傳遞給主控器，主控器為采用ARM架構(gòu)的數(shù)字信號(hào)處理器，主控器將得到的信號(hào)進(jìn)行處理后控制執(zhí)行裝置進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，并將相應(yīng)的參數(shù)顯示在顯示裝置上，通訊裝置與主控器連接，通訊裝置為無線連接裝置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

本發(fā)明的有益效果：

1.對(duì)制粉的有效加工，并且可以根據(jù)需求加工不同的粉料；

2.加大了對(duì)原料的加工力度，從而提高粉碎效率；

3.實(shí)現(xiàn)了對(duì)筒體溫度的控制；

4.實(shí)現(xiàn)了顆粒的精細(xì)化研磨；

5.自動(dòng)化控制，減少了人工設(shè)定的反復(fù)修改帶來的效率上浪費(fèi)以及精度的不準(zhǔn)確；

6.實(shí)現(xiàn)了對(duì)筒體的自動(dòng)降溫；

7.實(shí)時(shí)監(jiān)控料位情況，防止料位過高或過低的情況出現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的研磨部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的研磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a為本發(fā)明的分散盤結(jié)構(gòu)尺寸示意圖一；

圖3b為本發(fā)明的分散盤結(jié)構(gòu)尺寸示意圖二

圖4為本發(fā)明的主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)示意圖；

圖5本發(fā)明的模糊控制器的示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明的實(shí)施例參考圖1-5所示。

一種雙層桶壁的研磨化工機(jī)械系統(tǒng)，其包括研磨部分和控制系統(tǒng)兩部分，研磨部分包括原料斗、給料機(jī)、集合器、送料帶、研磨機(jī)、珠體分離器、粗粉分離器、細(xì)粉分離器、粉料斗、風(fēng)機(jī)、閥以及管線，如圖所示，原料通過給料機(jī)進(jìn)入集合器，與其他的粉料集合經(jīng)過送料帶進(jìn)入研磨機(jī)，研磨機(jī)將物料研磨后形成初加工粉料，通過管線進(jìn)入珠體分離器，將珠體分離并退回研磨機(jī)中，分離后的初加工粉料通過管線進(jìn)入粗粉分離器，將尺寸過大的初加工粉料分離并通過管線進(jìn)入集合器，經(jīng)過粗粉分離器的初加工粉料形成初分離粉料，通過管線直接進(jìn)入粉料斗形成最終粉料，或者通過管線進(jìn)入細(xì)粉分離器，進(jìn)一步將初分離粉料篩選形成最終粉料，并將尺寸不合規(guī)定的粉料返回集合器。

通過上述多個(gè)管線的多循環(huán)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制粉的有效加工，并且可以根據(jù)需求加工不同的粉料。

其中，研磨機(jī)具有進(jìn)料口、出料口、筒體、主軸承、輔軸承、漿片、珠體、主軸、筒體擺動(dòng)帶輪以及管軸齒輪，原料通過筒體的進(jìn)料口進(jìn)入筒體內(nèi)部，進(jìn)料口外部套設(shè)輔軸承，筒體內(nèi)的漿片與主軸固定連接，主軸為中空管狀結(jié)構(gòu)，并在表面形成多個(gè)通孔，主軸一端伸出形成出料口，主軸承套設(shè)在主軸上，管軸齒輪套設(shè)在主軸上，管軸齒輪與主軸電機(jī)上的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合，主軸在主軸電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，筒體擺動(dòng)帶輪與筒體固定連接，筒體擺動(dòng)帶輪通過皮帶與外部的步進(jìn)電機(jī)連接，筒體擺動(dòng)帶輪在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下周期性的以一定的角度進(jìn)行往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

上述結(jié)構(gòu)中，主軸和筒體同時(shí)旋轉(zhuǎn)，較以往單一的主軸或者筒體的旋轉(zhuǎn)的技術(shù)方案，加大了對(duì)原料的加工力度，從而提高粉碎效率。

控制系統(tǒng)包括傳感器、主控器、執(zhí)行裝置、顯示裝置以及通訊裝置，傳感器將測(cè)量得到的信號(hào)傳遞給主控器，主控器為采用ARM架構(gòu)的數(shù)字信號(hào)處理器，主控器將得到的信號(hào)進(jìn)行處理后控制執(zhí)行裝置進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，并將相應(yīng)的參數(shù)顯示在顯示裝置上，通訊裝置與主控器連接，通訊裝置為無線連接裝置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

進(jìn)一步的說，原料的粒度為450微米以上，經(jīng)過粗粉分離器分離的粉料的粒度為50微米以下，經(jīng)過細(xì)粉分離器分離的粉料的粒度為1微米以下。

進(jìn)一步的說，細(xì)粉分離器分離參數(shù)可調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的說，珠體為人造玻璃珠或者鋼珠。

通過上述分離器的設(shè)置使該研磨設(shè)備適于油漆涂料、磨制顏料、染料、藥物或膠懸劑等多種不同顆粒度要求的化工材料的研磨制造。

進(jìn)一步的說，筒體具有雙層桶壁，雙層桶壁形成容置腔，容納冷卻水，筒體的外層桶壁上設(shè)置冷水入口、廢水出口；冷水入口、廢水出口在筒體周向上成180度間隔分布，冷水入口、廢水出口在筒體軸上位于筒體的兩端，進(jìn)而使得冷卻水貫穿整個(gè)筒體，以達(dá)到更好的冷卻。

通過設(shè)置雙層桶壁的筒體以及相應(yīng)的入水和出水口，實(shí)現(xiàn)了對(duì)筒體溫度的控制。

進(jìn)一步的說，主軸在主軸電機(jī)的帶動(dòng)下周期性的交替正反向旋轉(zhuǎn)，且正反向旋轉(zhuǎn)的交替周期與筒體擺動(dòng)帶輪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)周期相同。

進(jìn)一步的說，主軸與筒體擺動(dòng)帶輪的運(yùn)動(dòng)方向相反。

通過上述運(yùn)動(dòng)方向的設(shè)置，進(jìn)一步提高了粉碎效率。

進(jìn)一步的說，研磨機(jī)體內(nèi)的主軸上的漿片為多個(gè)分散盤，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)體內(nèi)的珠體在分散盤的帶動(dòng)下對(duì)壓入筒內(nèi)的漿料進(jìn)行分散研磨，分散盤共有3片，每個(gè)分散盤上具有5個(gè)以中心軸為圓心均勻排列的通孔，分散盤直徑100cm，通孔直徑為20cm，分散盤的厚度為9cm，主軸直徑為25cm，臨近分散盤之間的距離為39cm。

通過上述多個(gè)5孔分散盤的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了主軸電機(jī)低轉(zhuǎn)速條件下的對(duì)顆粒的精細(xì)化研磨。

進(jìn)一步的說，珠體分為大珠體和小珠體，大珠體直徑一般為60mm，小珠體直徑為20mm。

通過大小珠體的設(shè)置，可以有效填充珠體之間的空隙，有利于精細(xì)粉末的磨制生成。

其中傳感器包括測(cè)速傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、重量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器、音頻傳感器、負(fù)載估計(jì)模塊，測(cè)速傳感器安裝在送料帶上以測(cè)量送料帶的速度，重量傳感器安裝在原料斗和粉料斗上以測(cè)量原料和加工后的粉料重量，溫度傳感器安裝在研磨機(jī)的廢水出口處以測(cè)量水溫，壓力傳感器安裝在研磨機(jī)的出料口處以測(cè)量出料口壓力，振動(dòng)傳感器以及音頻傳感器安裝在研磨機(jī)的基座上以測(cè)量研磨機(jī)的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)和噪聲信號(hào)，負(fù)載估計(jì)模塊設(shè)置在主軸電機(jī)和電源之間以測(cè)量電機(jī)的電流和電壓的負(fù)載，轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)置在主軸上以測(cè)量主軸的轉(zhuǎn)速；

測(cè)速傳感器、重量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器、音頻傳感器通過采樣芯片將信號(hào)輸入主控器，負(fù)載估計(jì)模塊經(jīng)過帶通濾波器將信號(hào)輸入主控器；

進(jìn)一步的說，通過機(jī)械振動(dòng)信號(hào)和噪聲信號(hào)判斷筒體中的料位，具體步驟如下：

步驟1，將機(jī)械振動(dòng)信號(hào)和噪聲信號(hào)進(jìn)行濾波，去除無用信號(hào)，并獲取機(jī)械振動(dòng)頻率函數(shù)f_z和噪聲頻率函數(shù)f_c；

步驟2，計(jì)算聲級(jí)，

$L=10*\left(lg\right|\frac{dF\left(f_z\right)}{dt}|+lg\mathrm{Re}\[H_e(f_c)e^{-j90}\]+lg\left(\frac{{\mathrm{a\σ}}_{rad}}{f_z}\right)-{\mathrm{lg\η}}_s-lgd)$

式中，L為聲級(jí)強(qiáng)度，t為時(shí)間，e為自然對(duì)數(shù)函數(shù)的底數(shù)，lg為對(duì)數(shù)函數(shù)，F(xiàn)()為筒體內(nèi)珠體與物料之間的沖擊力函數(shù)，H_e()為筒體結(jié)構(gòu)響應(yīng)函數(shù)，a為聲級(jí)加權(quán)系數(shù)，σ_rad筒體結(jié)構(gòu)的聲輻射系數(shù)，η_s為筒體的內(nèi)部阻尼系數(shù)，d為筒體平均厚度，Re表示取復(fù)數(shù)的實(shí)部；

步驟3，繪制聲級(jí)強(qiáng)度L的曲線，并提取包絡(luò)信號(hào)，形成包絡(luò)曲線并對(duì)包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行下抽樣處理，進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮；

步驟4，對(duì)壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行低頻重構(gòu)，得到低頻重構(gòu)信號(hào)；

步驟5，將上述低頻重構(gòu)信號(hào)通過已經(jīng)訓(xùn)練好的三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，與預(yù)先測(cè)量得到的分別處于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％料位的低頻重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，輸出研磨機(jī)的實(shí)時(shí)料位信息。

料位過低將造成球磨機(jī)工作在缺料狀態(tài)，出料率低，珠體和筒體的磨損更加嚴(yán)重，料位過高也會(huì)造成出料率低，甚至有時(shí)可能造成堵料的問題。通過上述方法可以實(shí)時(shí)監(jiān)控筒體內(nèi)的料位情況，進(jìn)而防止料位過低或過高的情況發(fā)生。

執(zhí)行裝置包括皮帶輪電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、主軸電機(jī)、冷水泵、氣動(dòng)泵浦、離合器、齒輪箱，皮帶輪電機(jī)與送料帶的皮帶輪連接，主控器通過驅(qū)動(dòng)裝置與皮帶輪電機(jī)連接向其提供轉(zhuǎn)速信號(hào)以調(diào)節(jié)送料帶的送料速度，主控器通過脈沖生成器與步進(jìn)電機(jī)連接，脈沖生成器向步進(jìn)電機(jī)提供周期的脈沖信號(hào)進(jìn)而控制其運(yùn)轉(zhuǎn)周期和旋轉(zhuǎn)角度，主控器通過驅(qū)動(dòng)器主軸電機(jī)連接并向其提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)以調(diào)節(jié)主軸電機(jī)的電力供應(yīng)進(jìn)而調(diào)節(jié)主軸電機(jī)的負(fù)載能力，主控器與冷水泵上控制閥連接以控制冷水的供應(yīng)壓力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)筒體的有效冷卻，主控器與氣動(dòng)泵浦連接以控制粉料的流量。

主軸電機(jī)通過離合器與齒輪箱連接，齒輪箱的輸出軸上有齒輪從而與研磨機(jī)上的管軸齒輪相互嚙合，主控器與離合器連接從而在負(fù)載過大時(shí)使主軸電機(jī)與齒輪箱斷開，主控器與齒輪箱連接對(duì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向進(jìn)行調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的說，脈沖信號(hào)是由正弦信號(hào)調(diào)制生成的，并且每個(gè)周期內(nèi)具有兩個(gè)正負(fù)的脈寬相同的脈沖，主控器通過調(diào)節(jié)脈沖寬度的大小進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，通過調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)周期調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期，主控器將脈沖信號(hào)周期的一半作為對(duì)齒輪箱轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)的周期。

顯示裝置包括液晶顯示器和報(bào)警指示器，顯示裝置液晶顯示器與主控器連接，顯示各個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)以及各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，報(bào)警指示器與主控器連接，用于在出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出警報(bào)以提醒操作人員；

進(jìn)一步的說，故障為管線發(fā)生堵料，送料帶停轉(zhuǎn)，離合器發(fā)生分離，廢水出口水溫過高，機(jī)械振動(dòng)信號(hào)和噪聲信號(hào)異常；

主控器具有模糊控制裝置，模糊控制裝置包括差分器、微分器、模糊化接口、輸出量轉(zhuǎn)換模塊、推理機(jī)、知識(shí)庫，負(fù)載估計(jì)模塊將測(cè)得的主軸電機(jī)的測(cè)量負(fù)載電壓通過帶通濾波器提供給差分器，差分器將操作人員輸入的設(shè)定負(fù)載電壓與測(cè)量負(fù)載電壓相減得到誤差值E，誤差值E經(jīng)過微分器得到誤差變化率dE/dt，誤差值E和誤差變化率dE/dt提供給模糊化接口，對(duì)誤差值E和誤差變化率dE/dt進(jìn)行模糊化賦值，分別得到模糊化誤差值ME和模糊化誤差變化值MEC，模糊化誤差值ME和模糊化誤差變化值MEC提供給推理機(jī)，推理機(jī)根據(jù)知識(shí)庫中的輸入輸出隸屬度矢量值以及邏輯推理規(guī)則對(duì)模糊化誤差值ME和模糊化誤差變化值MEC進(jìn)行模糊推理得到模糊控制量MU，輸出量轉(zhuǎn)換模塊將模糊控制量MU轉(zhuǎn)換為實(shí)際控制量U，根據(jù)實(shí)際控制量U控制電源向主軸電機(jī)提供電壓。

其中，模糊化賦值的過程具體為：按照操作人員的語言變量的選取參量PL、PB、PM、PS、ZO、NS、NM、NB、BL分別表示正超大、正大、正中、正小、零、負(fù)小、負(fù)中、負(fù)大、負(fù)超大，對(duì)應(yīng)的模糊集{-n,-n+1,......,0,......,n-1,n},n＝4；

確定量化因子，k_e＝n/e,其中,k_e為誤差值量化因子，e為測(cè)量的最大誤差值，k_ec＝n/ec，k_ec為誤差變化率量化因子，ec為測(cè)量的最大誤差變化率，

如果m≤k_eE≤m+1,m＜n，則模糊化誤差值ME為經(jīng)過四舍五入的k_eE；

如果k_eE＜-n，則模糊化誤差值ME為-n；

如果k_eE＞n，則模糊化誤差值ME為n；

如果m≤k_ecE≤m+1,m＜n，則模糊化誤差變化值MEC為經(jīng)過四舍五入的k_ecE；

如果k_ecE＜-n，則模糊化誤差變化值MEC為-n；

如果k_ecE＞n，則模糊化誤差變化值MEC為n。

進(jìn)一步的說，知識(shí)庫包括數(shù)據(jù)庫以及規(guī)則庫，

數(shù)據(jù)庫中存放輸入、輸出變量的模糊隸屬度矢量值，此矢量值是輸入、輸出量經(jīng)過對(duì)應(yīng)論域等離散化后所對(duì)應(yīng)值的集合，所對(duì)應(yīng)論域若是連續(xù)的，則可作為為隸屬度函數(shù)，對(duì)于輸入的模糊變量，隸屬度函數(shù)保存于數(shù)據(jù)庫中，在模糊推理關(guān)系中向推理機(jī)提供數(shù)據(jù)。

規(guī)則庫中存儲(chǔ)有模糊規(guī)則，模糊規(guī)則是操作人員長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合專家知識(shí)的基礎(chǔ)上形成的，由相關(guān)的邏輯關(guān)系的詞匯來表達(dá)，例如if-then、else、end、and、or等。

通過模糊控制可以自動(dòng)有效實(shí)現(xiàn)電機(jī)負(fù)載的迅速設(shè)定，減少了人工設(shè)定的反復(fù)修改帶來的效率上浪費(fèi)以及精度的不準(zhǔn)確。

以上所述實(shí)施方式僅表達(dá)了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。