Пристрій для підвішування важкого корпусу

1 Устройство для подвески тяжелого корпуса, вращающегося вокруг, по существу, вертикальной оси, в частности, вращающегося бункера, содержащее с одной стороны металлическую вращающуюся полосу, образующую кольцевую вращающуюся поверхность, а с другой стороны - по крайней мере п металлических роликов, где п обозначает целое число больше 3, которые расположены таким образом, что они прижаты к вращающейся поверхности и образуют опору для корпуса, вращающегося вокруг по существу вертикальной оси, отличающееся тем, что оно содержит сжимающийся упругий элемент, который расположен под металлической вращающейся полосой с возможностью упругой деформации вращающейся поверхности вокруг точек контакта роликов с вращающейся поверхностью, при этом сжимающийся упругий элемент имеет размеры, при которых возникающие упругие деформации являются достаточными для обеспечения практически равномерного распределения веса тяжелого корпуса бункера по п роликам, компенсируя незначительные отклонения п роликов в положении относительно общей плоскости 2 Устройство по п 1, отличающееся тем, что упругий сжимающийся элемент выполнен в виде металлической полосы с удлиненными отверстиями, параллельными вращающейся поверхности 3 Устройство по п 1, отличающееся тем, что оно включает несущую цилиндрическую обечайку, ось которой совпадает с осью вращения и которая имеет высокую жесткость, и кольцевой крепежный фланец, соединенный с нижним концом несущей цилиндрической обечайки, к которому прикреплена вращающаяся полоса, при этом несущая ци линдрическая обечайка имеет расположенные рядом с крепежным фланцем удлиненные отверстия, выполненные параллельно вращающейся поверхности 4 Устройство по любому из пп 2 и 3, отличающееся тем, что в параллельно вращающейся поверхности выполнены по крайней мере два ряда удлиненных отверстий, при этом отверстия первого ряда смещены относительно отверстий второго ряда 5 Устройство по п 4, отличающееся тем, что отверстия второго ряда по вертикали расположены под промежутками между отверстиями первого ряда 6 Устройство по любому из пп 2-5, отличающееся тем, что длина удлиненных отверстий соответствует длине дуги с углом меньше 10° 7 Устройство по любому из пп 2-6, отличающееся тем, что края удлиненных отверстий выполнены скругленными 8 Устройство по любому из пп 2-7, отличающееся тем, что удлиненные отверстия расположены симметрично относительно оси вращения 9 Устройство по любому из пп 3-8, отличающееся тем, что вращающаяся полоса в поперечном сечении выполнена полой 10 Устройство по любому из пп 3-9, отличающееся тем, что вращающаяся полоса выполнена в виде п+1 угловых сегментов 11 Устройство по любому из пп 3-10, отличающееся тем, что окружность контакта вращающейся полосы и роликов совпадает с проекцией поперечного сечения несущей цилиндрической обечайки 12 Устройство по любому из пп 1-11, отличающееся тем, что вращающаяся поверхность представляет собой коническую поверхность, вершина конуса которой расположена на оси вращения, а наружная поверхность роликов выполнена выпуклой и скругленной 13 Устройство по любому из пп 1-12, отличающееся тем, что оно включает опорную платформу, на которой жестко закреплены ролики , а вращающаяся поверхность прикреплена к вращающемуся корпусу О 00 44894 Изобретение относится к устройству для подвески тяжелого корпуса, вращающегося вокруг по существу вертикальной оси, например, такого, как вращающийся бункер В частности изобретение относится к устройству такого типа, которое имеет с одной стороны металлическую вращающуюся полосу, образующую кольцевую вращающуюся поверхность, а с другой стороны по крайней мере п роликов, где п представляет собой целое число больше трех, которые расположены такими образом, что они прижимаются к вращающейся поверхности и служат опорой для вращающегося корпуса Известно, что загрузку шахтной печи можно производить при помощи вращающегося бункера Такой вращающийся бункер после загрузки весит несколько сот тонн При использовании трех опорных роликов, расположенных под углом 120° друг относительно друга, каждый ролик должен иметь такие размеры, чтобы он мог выдерживать приблизительно треть веса бункера Очевидно, что на практике стремятся использовать ролики как можно меньшего размера При этом, следовательно, количество роликов должно быть больше трех Однако такая реализация связана с возникновением определенных проблем Анализ конструкции бункера с четырьмя опорными роликами, расположенными под углом 90°, показывает, что фактически вместо снижения размеров роликов, которые теоретически должны воспринимать каждый до 25% от веса бункера, размеры роликов приходится выбирать исходя из того, что на каждый ролик приходится по крайней мере до 50% веса бункера Этот парадокс объясняется тем, что четыре ролика никогда не удается точно разместить в одной и той же плоскости Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для подвески корпуса, описанное в патенте США А-4812100 Известное устройство для подвески тяжелого корпуса, вращающегося вокруг, по существу, вертикальной оси, в частности, вращающегося бункера, содержит с одной стороны металлическую вращающуюся полосу, образующую кольцевую вращающуюся поверхность, а с другой стороны - по крайней мере п металлических роликов, где п обозначает целое число больше трех, которые расположены таким образом, что они прижимаются к вращающейся поверхности и образуют опору для корпуса, вращающегося вокруг по существу вертикальной оси В описанном выше техническом решении проблема распределения веса бункера на более чем три ролика решается путем использования четырех пар роликов со специальной подвеской Ролики каждой пары устанавливаются на оси, которая может поворачиваться вокруг радиальной оси, и каждый ролик крепится на своей собственной оси с помощью плавающих подшипников, снабженных пружинами Такое устройство достаточно сложно в изготовлении и при неравномерном распределении веса вращающегося корпуса не обеспечивает достаточную степень выравни вания нагрузки В основу изобретения поставлена задача создания устройства для подвески корпуса более простого в изготовлении и позволяющего при неравномерном распределении веса вращающегося корпуса существенно выравнивать нагрузку, приходящуюся более чем натри ролика Поставленная задача решена тем, что в устройстве для подвески тяжелого корпуса, вращающегося вокруг, по существу, вертикальной оси, в частности вращающегося бункера, содержащем с одной стороны металлическую вращающуюся полосу, образующую кольцевую вращающуюся поверхность, а с другой стороны - по крайней мере п металлических роликов, где п обозначает целое число больше 3, которые расположены таким образом, что они прижимаются к вращающейся поверхности и образуют опору для корпуса, вращающегося вокруг по существу вертикальной оси, согласно изобретению, оно имеет сжимающийся упругий элемент, который расположен под металлической вращающейся полосой с возможностью упругой деформации вращающейся поверхности вокруг точек контакта роликов с вращающейся поверхностью, при этом сжимающийся упругий элемент имеет размеры, при которых возникающие упругие деформации являются достаточными для обеспечения практически равномерного распределения веса тяжелого корпуса бункера по п роликам, компенсируя незначительные отклонения п роликов в положении относительно общей плоскости Такой сжимающийся упругий элемент можно также выполнить в виде кольца, изготовленного из эластомерного материала и расположенного под металлической вращающейся полосой, образующей поверхность вращения Однако отличительной особенностью настоящего изобретения является то, что предлагаемый в нем сжимающийся упругий элемент целиком изготовлен из металла В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения этот сжимающийся упругий элемент выполнен в виде металлической полосы с удлиненными отверстиями, параллельными вращающейся поверхности Следует подчеркнуть, что такое решение отличается простотой изготовления, практически не сопряжено ни с какими дополнительными затратами, не требует никакого обслуживания и ремонта и обладает прекрасными характеристиками с точки зрения получения необходимых упругих деформаций Предлагаемое в изобретении устройство предпочтительно выполняется в виде несущей цилиндрической обечайки, ось которой совпадает с осью вращения, на первом конце которой расположен обладающий высокой жесткостью кольцевой крепежный фланец, к которому крепится вращающаяся полоса Несущая обечайка рядом с крепежным фланцем имеет удлиненные отверстия, параллельные вращающейся поверхности В том случае, когда такое устройство используется для подвески вращающегося бункера, указанная несущая цилиндрическая обечайка является про 44894 должением цилиндрической стенки бункера Слеизобретению, дует также отметить, что вращающуюся поверхна фиг 5 - поперечное сечение вертикальной ность можно закрепить либо непосредственно на плоскостью предлагаемого в изобретении устройвращающемся корпусе бункера, либо на его нества для подвески показанного на фиг 1 врасущей конструкции Следует также отметить, что щающегося бункера, поверхность перемещения можно закрепить либо на фиг 6 - схематичное изображение с помонепосредственно на вращающемся корпусе бунщью двух диаграмм характера деформации вракера, либо на его несущей конструкции щающейся поверхности в предпочтительном варианте предлагаемого в изобретении устройства В устройстве предпочтительно могут быть по меньшей мере два ряда удлиненных отверстий, На фиг 1 показана верхняя часть шахтной пепараллельных вращающейся поверхности, причи 10, оборудованной загрузочным устройством чем отверстия первого ряда желательно смещать 12 с центральной подачей Загрузочное устройстотносительно отверстий второго ряда Желательво 12 содержит, в частности, вспомогательный но также, чтобы отверстия второго ряда были бункер, обозначенный в сборе позицией 14 Вспорасположены по вертикали под промежутками могательный бункер вращается вокруг вертикальмежду отверстиями первого ряда Длина удлиненной оси 16 шахтной печи 10, обеспечивая симметных отверстий должна соответствовать длине ричную подачу материала в расположенный под дуги с углом меньше 10° Предпочтительно края ним дозирующий бункер 15 удлиненных отверстий могут быть выполнены Вспомогательный бункер 14 установлен на скругленными Кроме того, удлиненные отверстия опорной платформе 18, которая в свою очередь целесообразно располагать симметрично относиустановлена на верхней раме 20 Последняя опительно оси вращения рается на стенку 20 шахтной печи 10 Бункер 14 опирается на платформу 18 при помощи четырех Согласно еще одному предпочтительному ваустановленных на нее роликов 24 Эти ролики 24 рианту осуществления данного изобретения враприжимаются к прочно закрепленной на бункере щающуюся полосу в поперечном сечении можно 14 и охватывающей его кольцевой вращающейся выполнять полой и она может состоять из п + 1 полосе 26 угловых сегментов В соответствии с другим аспектом настоящего На фиг 1 показано также, что бункер 14 имеет изобретения окружность контакта вращающейся верхнюю часть, образованную несущей цилиндриполосы и роликов может совпадать с проекцией ческой обечайкой, и нижнюю часть, образованную поперечного сечения несущей цилиндрической конической стенкой 30 Вращающаяся полоса 26 обечайки крепится к нижнему краю цилиндрической стенки 28 Этот край слегка выступает вниз за плоскость, Кроме того, целесообразно, чтобы вращаюв которой цилиндрическая стенка 26 соединяется щаяся поверхность представляла собой коничес конической стенкой 30 Такой бункер 14 загрускую поверхность, вершина конуса которой распозочного устройства 12 шахтной печи 10 весит в ложена на оси вращения, а наружная поверхность загруженном состоянии несколько сотен тонн роликов была выполнена выпуклой и скругленной Этот вес должен восприниматься опорными ролиПредпочтительно вращающуюся поверхность ками 24 и передаваться через платформу 18 и можно крепить к корпусу, а ролики жестко крепить верхнюю раму 20 на стенку 22 шахтной печи 10 на опорной платформе Преимущество настоящего изобретения заСо ссылками на фиг 2, 3 и 4А рассматриваетключатся в том, что оно позволяет создать подся проблема, которая лежит в основе настоящего веску с п роликами, которая имеет более простую изобретения На фиг 2 показаны три опорных роконструкцию, чем подвеска, (описанная в патенте лика, расположенные под углом 120° относительСША-А-4812100), и которая гарантирует получено друг друга Оси вращения трех роликов перение адекватных результатов с точки зрения рассекаются на оси 16 Очевидно, что в такой пределения нагрузки по п роликам конструкции каждый из трех роликов 24-І, 24г и 24з передает третью часть общего веса бункера 14, Другие преимущества и отличительные осоесли центр тяжести бункера расположен на оси бенности изобретения представлены в подробном 16 На первый взгляд, может показаться, что кажописании предпочтительного варианта выполнедый из изображенных на фиг 3 четырех роликов ния изобретения, в котором в качестве примера 24-І, 24г, 24з и 244 должен передавать одну четрассмотрена конструкция вращающегося бункера вертую часть общего веса Однако на практике шахтной печи, со ссылкой на прилагаемые черэтого не происходит Связано это с тем, что четытежи, на которых изображено ре точки P-i, Рг, Рз и Р4 роликов 24, которые предна фиг 1 - вид спереди шахтной печи, оборуставляют собой возможные точки контакта ролидованной вращающимся бункером с предлагаеков 24-І, 24г, 24з и 244 с вращающейся полосой 26, мым в изобретении устройством для его подвески, никогда не лежат в одной и той же плоскости В на фиг 2 и 3 - схемы, иллюстрирующие прорезультате этого вращающаяся поверхность приблему, которая лежит в основе изобретения, на жимается только к трем роликам На фиг 4А, на этих чертежах в плане показаны соответственно которой изображена развертка в плоскость устустройства с тремя несущими роликами (фиг 2) и ройства, показанного на фиг 3, только три ролика с четырьмя несущими роликами (фиг 3), 24-І, 24з и 244 находятся в контакте с вращающейна фиг 4А и 4Б - плоские развертки системы ся поверхностью На фиг 3 показано, что проекподвески с четырьмя роликами, при этом на фиг ция G центра тяжести бункера 14 лежит на полу4Б показана та же самая система, что и на фиг оси [О, Р4] на расстоянии "е" отточки О Нетрудно 4А, но после ее выполнения согласно настоящему 44894 8 один над другим рядах Следует отметить, что показать, что в этом случае реакции роликов соудлиненные отверстия 40 верхнего ряда смещены ставят R2 = О, R4 = (2е / D) • Р, Ri = R3 = (Р / 2) • (1 - е / относительно удлиненных отверстий нижнего ряда и полностью перекрывают поверхность стенки D), между соответствующими отверстиями нижнего где D обозначает диаметр вращающейся окряда Эффект, создаваемый при таком располоружности жении удлиненных отверстий, можно объяснить с Поскольку обычно отношение е / D очень мало помощью схем А и Б, показанных на фиг 6 (иными словами, мало радиальное смещение центра тяжести G бункера 14 от оси О), то размер На показанных на фиг 6 схемах А и Б элемент каждого из четырех роликов должен выбираться 32 моделируется двумя идеальными балками 34' исходя из того, что на каждый ролик приходится и 42', расположенными одна над другой Балка 34' по крайней мере 50% от общего веса бункера моделирует с точки зрения возникающих дефорНеобходимо отметить, что полученный результат маций вращающуюся поверхность 34 Балка 42' основан на том, что вращающаяся полоса 26, комоделирует с точки зрения возникающих дефорторая крепится к нижней передней поверхности маций ту часть материала 42', которая располоцилиндрической обечайки 28 с вертикальной жена между двумя рядами удлиненных отверстий осью, рассматривается как абсолютно жесткая 40 Балка 34' прижимается к балке 42 через две балка Иными словами, предполагается, что враупругие опоры 44 Последние представляют собой щающаяся полоса теоретически не имеет никаких зоны (т е материал стенки) между отверстиями 40 деформаций нижнего ряда Эти зоны в вертикальном направлении расположены ниже отверстий 40 верхнего На фиг 4Б показана выполненная по настояряда и упруго деформируются в направлении этих щему изобретению подвеска с четырьмя такими удлиненных отверстий Балка 42' прижимается к же, как и на фиг 4А, роликами Следует подчеркжестким опорам 46 Последние представляют сонуть, что в этой подвеске вращающаяся полоса 26 бой материал стенки 28, расположенный по верзакреплена на сжимающемся упругом элементе тикали над отверстиями 40 нижнего ряда 32 таким образом, что вращающаяся поверхность 34 вращающейся полосы 26 может упруго деформироваться относительно ее точек контакта Р,, с роликами 24, Размеры всей системы, состоящей из вращающейся полосы 26 и упруго сжимающегося элемента 32, определяются специальным расчетом таким образом, чтобы местные упругие деформации вращающейся поверхности 34 в местах расположения роликов 24, были достаточными для выравнивания неравномерно распределенной нагрузки от веса бункера 14 по всем четырем роликам 24, За счет предварительного выбора определенных размеров соответствующих элементов с расчетом местных деформаций вращающаяся поверхность 34 будет изгибаться под роликами 24i и 24з, реакции Ri и R2 которых согласно фиг 4А составляют около 50% от общего веса бункера 14 За счет этих местных деформаций обечайки 28 на участке между роликами 24i и 24з слегка опустится В результате этого в контакт с вращающейся поверхностью 34 войдет ролик 24 2 Одновременно произойдет существенное перераспределение веса бункера по всем четырем роликам Иными словами, элемент 32 придает металлической вращающейся полосе 26 способность упруго деформироваться и компенсировать за счет местных деформаций погрешности от неплоскостности расположения четырех роликов 24,, обеспечивая тем самым лучшее распределение веса бункера 14 по четырем роликам 24, На фиг 6 показан элемент металлической полосы 32, расположенный между вращающейся полосой 26 и почти абсолютно жесткой цилиндрической стенкой 28 Нетрудно заметить, что сжимаемость полосы 32 обеспечивается простым выполнением в несущей цилиндрической обечайке 28 рядом с вращающейся полосой 26 удлиненных отверстий 40, параллельных вращающейся поверхности 34 Эти отверстия 40 распределены в обечайке 28 симметрично относительно оси вращения предпочтительно в двух расположенных На схеме А две эквивалентные балки 34' и 42' изображены в недеформированном состоянии (реакция R = 0) На схеме Б показаны деформации двух эквивалентных балок 34' и 42' при вертикальном нагружении по линии жесткой опоры 46 балки 34' большой сосредоточенной нагрузкой RMax Нетрудно заметить, что под действием этой нагрузки благодаря наличию отверстий 40 первого ряда балка 34' между опорами 44 свободно деформируется При этом жесткая опора 46, которая моделирует почти абсолютно жесткую стенку 28 над этим отверстием, практически не деформируется Кроме того, при этом под действием нагрузки R благодаря наличию отверстий 40 верхнего ряда происходит упругая просадка упругих опор 44 Сумма двух последних деформаций определяет величину местной деформации вращающейся поверхности в точке контакта Р, от действия сосредоточенной силы R Следует подчеркнуть, что математическое моделирование такой конструкции с удлиненными отверстиями с использованием, например, метода конечного элемента позволяет прийти к выводу о том, что местные упругие деформации металлической полосы 32 могут достигать таких значений, которые в определенных конкретных случаях могут оказаться вполне достаточными для значительно выравнивания веса по роликам, если бункер описанного выше типа опирается более, чем на три ролика Такое математическое моделирование конструкции с удлиненными отверстиями позволяет также дать определенные рекомендации относительно выбора размеров удлиненных отверстий 40 С учетом конкретных ограничений, связанных с изготовлением удлиненных отверстий, эти рекомендации можно сформулировать следующим образом - форма отверстий прямоугольные со скругленными краями, - размеры отверстий длина отверстия долж 44894 на предпочтительно быть равна длине дуги, соответствующей углу меньше 10° окружности цилиндрической стенки; высота отверстия должна быть равна приблизительно одной четвертой части его длины; - расположение отверстий: отверстия должны быть расположены в двух рядах друг над другом; расстояние между отверстиями одного ряда должно составлять приблизительно 80% от длины отверстия; отверстия второго ряда должны быть расположены симметрично по отношению к плоскости симметрии двух отверстий первого ряда. Следует подчеркнуть, что специалист, используя, например, для моделирования метод конечного элемента, легко может определить необходимые размеры отверстий для каждого конкретного случая применения предлагаемого устройства. Другие существенные отличительные особенности предлагаемого устройства описаны далее со ссылкой на фиг. 5, на которой в поперечном сечении в увеличенном масштабе показан обведенный на фиг. 1 окружностью участок V бункера 14. Как показано на фиг. 5, к сжимающемуся упругому элементу 32 приварен кольцевой крепежный фланец 50. К крепежному фланцу 50 привернута вращающаяся полоса 26. Вращающуюся полосу целесообразно выполнить в виде пяти угловых секторов с углом охвата 72°. При этом одновременно два ролика никогда не будут контактировать с одним сектором вращающейся полосы и никогда два ролика одновременно не окажутся расположенными на участках стыка секторов. Такое выполнение вращающейся полосы 26 из п + 1 секторов оказывает положительное влияние на характер воздействия роликов на вращающуюся поверхность 34 сточки зрения ее деформируемости. Для более легкой и точной установки отдельных сегментов вращающейся полосы на фланце 50 используется кольцевая канавка 52. Сегменты 10 во время работы могут изнашиваться и по мере износа их требуется периодически менять. Вращающаяся полоса 26 образует коническую вращающуюся поверхность 34. Вершина конуса, который образует эту поверхность, расположена ниже вращающейся поверхности и лежит на оси 16 вращения. Следует также отметить, что в поперечном сечении вращающуюся полосу 26 целесообразно выполнить полой. Вращающиеся поверхности роликов 24 выполнены скругленными, благодаря чему контакт роликов 24 с конической вращающейся поверхностью 34 вдоль окружности контакта носит по существу точечный характер. Для оптимальной передачи усилий на упруго сжимающийся элемент 32 эта окружность контакта должна совпадать с проекцией средней линии поперечного сечения цилиндрической стенки 28 на вращающуюся поверхность. Для специалиста в данной области техники очевидно, каким образом на основе изложенной в настоящем изобретении информации можно выполнить конструкцию с более, чем четырьмя роликами. В устройстве, выполненном по типу устройства, показанного на фиг. 1, предпочтительно использовать четыре пары роликов, расположенных под углом 90° друг относительно друга. Эти пары роликов устанавливаются на платформе 18 в четырех наиболее жестких ее местах, т.е. в узлах опирающейся на верхнюю раму 20 платформы 18. Предлагаемая в настоящем изобретении подвеска была рассмотрена выше применительно к вращающемуся бункеру. Следует, однако, подчеркнуть, что она может быть использована для подвески и других вращающихся вокруг оси тяжелых корпусов (например, емкости, вращающегося подающего лотка, вращающейся платформы и т.д.), когда для уменьшения нагрузки на ролик используют больше трех опорных роликов. Фиг. 1 I Фиг. 2 11 12 44894 3[ h N r:.i.[>t[ ^ Фиг. 3 "^ Фиг. 5 Уг I'P, 1 . і ' : ' J , ^ , -- ^ , Г 1 it, Фиг. 6 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім'ї Хохлових, 15, м. Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90