Вальцьовий верстат

Корисна модель відноситься до вальцьових верстатів, котрі використовують для подрібнення і помелу різноманітних матеріалів і може бути застосована у харчовій, переробній промисловості та у промисловості з подрібнення корисних копалин. Відомий вальцьовий верстат [а. с. 1007720, бюл. №12, 1983р.], котрий містить дві робочі секції, кожна з котрих містить тихохідний і швидкохідний вальці на опорних валах, привод вальців і механізм привала-відвала. Подрібнення у цьому верстаті виникає за рахунок роздавлення, розплющення і перетирання часток матеріалу, котрі проходять крізь щілину поміж вальцями за однократного стиску часток матеріалу. Недоліком верстата є низька інтенсивність подрібнення матеріалу, оскільки на його частки діють сили лише у вертикальній площині, котрі викликають нормальні напруження стиску і частково дотичні напруження зрізання (за рахунок різниці колових швидкостей на робочих поверхнях вальців), при цьому практично відсутні сили, котрі викликають дотичні напруження у частках матеріалу в горизонтальній площині, що в свою чергу веде до малого виходу мілкої фракції у кінцевому продукті. В конструкції верстата не передбачена можливість осциляції вальців під час їх обертового руху, тому неможливо порівняти складність його конструкції з конструкцією верстата, що заявляється. Відомий вальцьовий верстат [І. С. Гулий та ін. Обладнання підприємств переробної і харчової промисловості. "Вінниця: Нова книга, 2001, рис. 4. 1, с. 153], що містить бункер, вальці, підшипникові вузли, пружини та прокладки. Необхідний розмір щілини поміж вальцями забезпечують прокладками поміж підшипниковими вузлами. Пружини забезпечують необхідний тиск у матеріалі. Вальці обертаються назустріч один одному з дещо різними кутовими швидкостями. Подрібнення у цьому верстаті виникає за рахунок роздавлення, розплющення і перетирання часток матеріалу, котрі проходять крізь щілину поміж вальцями за однократного стиску часток матеріалу. Недоліком верстата є низька інтенсивність подрібнення матеріалу, оскільки на його частки діють сили лише у вертикальній площині, котрі викликають нормальні напруження стиску і частково дотичні напруження зрізання (за рахунок різниці колових швидкостей на робочих поверхнях вальців), при цьому практично відсутні сили, котрі викликають дотичні напруження у частках матеріалу в горизонтальній площині, що в свою чергу веде до малого виходу мілкої фракції у кінцевому продукті. В конструкції верстата не передбачена можливість осциляції вальців під час їх обертового руху, тому неможливо порівняти складність його конструкції з конструкцією верстата, що заявляється. Найбільш близьким до заявляемого за технічною суттю та досягаемому результату є вальцьовий верстат [рішення про видачу деклараційного патенту на корисну модель за заявкою № u200608003 від 17. 07. 2006 року], що містить пару робочих вальців, в якій хоча б один складається з вальцьового центра І обичайки, просторові кулачки, упорні кільця, підпружинені до станини, привод вальців, механізм регулювання розміру щілини між вальцями. Вальці обертаються назустріч один одному з дещо різними кутовими швидкостями. Подрібнення у цьому верстаті виникає за рахунок роздавлення, розплющення і перетирання часток матеріалу, котрі проходять крізь щілину поміж вальцями за однократного стиску часток матеріалу і руйнування часток матеріалу під дією сил, що виникають у горизонтальній площині за осцилюючого руху обичайок. Недоліком такого верстата є складність конструкції, в якій є шарики та кільця на торцевих поверхнях обичайок, просторові кулачки, упорні кільця, підпружинені до станини. До недоліку можна віднести і низьку надійність роботи верстата, оскільки в його конструкції є пружини, які, як відомо, мають низьку надійність роботи. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення конструкції вальцьового верстата та підвищення надійності його роботи. Поставлену задачу здійснюють тим, що до одного з торців обичайки нерухомо закріплене торцеве кільце, по обидві сторони якого улаштовані сепаратори з шариками упорних підшипників, котрі нерухомо з'єднані зі станиною, причому відстань між сепараторами з шариками упорних підшипників перевищує амплітуду коливань обичайки на товщину торцевого кільця, при цьому по обидві сторони торцевого кільця нерухомо до станини закріплені по колу електромагніти, з можливістю почергового переміщення торцевого кільця в осьовому напрямку ліворуч і праворуч поміж сепараторами з шариками упорних підшипників. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями: Фіг.1 - перетин повздовж осі вальця верстата; Фіг.2 - перетин А-А на Фіг.1. Робочий валець верстата містить дві частини: вальцьовий центр 1 та обичайку 2 (Фіг.1, 2), котра змонтована на вальцьовому центрі з можливістю вільного переміщення в обидві сторони в осьовому напрямку відносно вальцьового центра 1 і передачі обертового моменту від вальцьового центра Ідо обичайки 2. Така можливість досягнута за рахунок того, що внутрішній діаметр обичайки 2 є більшим зовнішнього діаметра вальцьового центра 1, а на внутрішній циліндричній поверхні обичайки 2 і на зовнішній циліндричній поверхні вальцьового центра 1 розташовані відповідно по три (або більше) повздовжніх канавок (наприклад, трикутної форми), в які закладені шарики 3, поміж котрими влаштовані сепаратори 4. Шарики 3, у повздовжніх канавках обичайки 2 і вальцьового центра 1, мають можливість вільного обертання навколо своїх осей. До лівого торця обичайки 2 нерухомо закріплене торцеве кільце 5, по обидві сторони якого улашто вані сепаратори з шариками упорних підшипників 6, котрі нерухомо з'єднані зі станиною 7 (це кріплення на кресленнях не показане). Відстань між сепараторами з шариками упорних підшипників 6 перевищує амплітуду коливань обичайки 2 на товщину торцевого кільця 5. До станини 7 по обидві сторони торцевого кільця 5 нерухомо закріплені електромагніти 8 (це кріплення на кресленнях не показане), з можливістю почергового переміщення торцевого кільця 5 в осьовому напрямку ліворуч і праворуч поміж сепараторами з шариками упорних підшипників 6. Для захищення вказаних конструктивних елементів від попадання часток матеріалу, який подрібнюють до торцевого кільця 5 нерухомо закріплений кожух 9 (це кріплення на кресленнях не показане). Для утримання шариків 3 та сепараторів 4 у повздовжніх канавках вальцьового центра 1, слугують захисні кільця 10, що нерухомо з'єднані з вальцьовим центром 1, наприклад гвинтами (на кресленнях не показані). Працює вальцьовий верстат слідуючим чином. Робочим вальцям верстата задають обертового руху у напрямку назустріч один одному з дещо різними кутовими швидкостями (пара вальців та їх привод на кресленнях не показаний). При обертанні вальцьового центра 1, обичайка 2 буде обертатися у той же бік з такою ж кутовою швидкістю, як і вальцьовий центр 1, оскільки обертовий момент буде передаватися шариками 3, котрі закладені у повздовжніх канавках обичайки 2 та вальцьового центра 1 (Фіг.1, 2). При обертанні вальцьового центра 1 командний апарат(на кресленнях не показаний) почергово подає електричну енергію на електромагніти 8, які розташовані ліворуч і праворуч торцевого кільця 5. Електромагнітні сили, які будуть виникати у електромагнітах 8, будуть почергово переміщувати торцеве кільце 5 ліворуч і праворуч поміж сепараторами з шариками упорних підшипників 6. Разом з торцевим кільцем 5 осцилюючий рух ліворуч і праворуч відносно вальцьового центра 1 отримає й обичайка 2. Отже, обичайка 2, за обертового руху вальцьового центра 1, отримає одночасно обертовий рух, разом з вальцьовим центром 1, та осцилюючий рух повздовж осі вальцьового центра 1. За однакових зовнішніх діаметрів робочих вальців (на кресленнях не показані) і дещо різних їх кутови х швидкостях, на частки матеріалу, який подрібнюють, у вертикальній площині, окрім сил стиску, виникають зсуваючі сили, котрі викличуть дотичні напруження зрізання та зминання, що призведе до перетирання часток матеріалу. Осцилюючий рух обичайок 2 призводить до того, що на частки матеріалу будуть діяти сили у горизонтальній площині, котрі викличуть дотичні напруження зрізання та зминання, котрі будуть змінюватися за модулем та напрямком. Під дією цих напружень частки матеріалу будуть додатково перетиратися у горизонтальній площині, що призведе до інтенсифікації процесу подрібнення матеріалу. Кожух 9, який закріплений до торцевого кільця 5, буде захи щати конструктивні елементи робочого вальця з осциляціями від попадання часток матеріалу . котрий подрібнюють. Захисні кільця 10, що закріплені до вальцьового центра 1, утримують шарики 3 з сепараторами 4 у повздовжніх канавках вальцьового центра 1. Спрощення конструкції запропонованого вальцьового верстата, у порівнянні з прототипом. досягають за рахунок відсутності просторового кулачка, шариків з кільцями на торцевих поверхнях обичайки, упорного кільця та пружин. Оскільки, пружини є низько надійними елементами, то їх відсутність призводить до підвищення загальної надійності конструкції.