Відцентрово-ударна дробарка з гідростатичною підвіскою ротора

Реферат: Відцентрово-ударна дробарка з гідростатичною підвіскою ротора містить корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, щонайменше один розгінний ротор із закріпленими на ньому напрямними елементами, змонтований на вертикальному валу усередині корпусу, відбійні елементи, закріплені по периметру внутрішньої поверхні корпусу зі створенням між ними і розгінним ротором зони дроблення, і електропривод, з'єднаний з вертикальним валом за допомогою нижньої опори з можливістю переміщення останнього на задану відстань уздовж його осі, при цьому на вертикальному валу під розгінним ротором змонтована верхня опора, виконана з можливістю гасіння динамічних навантажень від розгінного ротора. Крім цього, верхня опора виконана у вигляді гідростатичної підвіски, що складається з ємності кільцевої форми з робочою рідиною, жорстко закріпленої щодо корпусу, і поплавця кільцевої форми, розташованого коаксіально в ємності і закріпленого на вертикальному валу з можливістю їх сумісного переміщення в осьовому напрямі на відстань, яка відповідає заданій відстані переміщення вертикального вала. UA 89350 U (12) UA 89350 U UA 89350 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області дроблення і подрібнення різних матеріалів, зокрема до конструкцій відцентрово-ударних дробарок з вертикальним розташуванням вала і гідростатичною підвіскою розгінного ротора, і може використовуватися на гірсько-переробних підприємствах різного профілю в технологічних процесах дроблення рудних і нерудних матеріалів. Важливою умовою експлуатації відцентрово-ударних дробарок з вертикальним розташуванням вала, яке повинне враховуватися при їх проектуванні і виготовленні, є значна динамічна неврівноваженість розгінного ротора при великій швидкості його обертання в процесі дроблення. Динамічну неврівноваженість розгінного ротора викликає ряд факторів, до основних з яких належать нерівномірна подача кускового матеріалу через завантажувальний отвір на диск розгінного ротора, істотна різниця в масі і розмірах шматків матеріалу і їх хаотичний розподіл за площею розгінного ротора, нерівномірний знос диска розгінного ротора і закріплених на ньому напрямних ребер, а також можливе заклинювання окремих крупних шматків матеріалу між ребрами. Окрім цього, динамічна неврівноваженість розгінного ротора виникає при резонансних частотах його обертання. Жорстке кріплення вертикального вала розгінного ротора в опорних вузлах і жорстке кріплення останніх в корпусі практично виключає можливість переміщення вертикального вала в радіальному, кутовому і осьовому напрямах, що приводить до високих динамічних навантажень на опорні вузли і зони їх з'єднання з корпусом. Вказані причини зумовлюють порівняно невеликий ресурс опорних вузлів і істотно знижують експлуатаційну надійність відцентрово-ударних дробарок в цілому. Усунення цих причин досягається за рахунок виконання опорних вузлів у вигляді зв'язків нежорсткого типу, що дозволяють демпфувати дію на них навантажень, що виникають унаслідок динамічної неврівноваженості розгінного ротора в процесі дроблення. Підвищення ресурсу опорних вузлів вертикального вала дозволяє істотно скоротити кількість і тривалість ремонтів відцентровоударних дробарок протягом терміну їх служби і за рахунок цього знизити експлуатаційні витрати. Відома відцентрово-ударна дробарка (патент RU № 65788, B02C13/14, дата публікації 27.08.2007), що містить корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, розгінний ротор із закріпленими на ньому напрямними елементами, змонтований на вертикальному валу усередині корпусу, відбійні елементи, закріплені по периметру внутрішньої поверхні корпусу зі створенням між ними і розгінним ротором зони дроблення, і електропривод, з'єднаний з вертикальним валом за допомогою нижньої опори. Відбійні елементи виконані у вигляді обичайки або у вигляді плит, розташованих рівномірно по колу, і складаються з верхньої і нижньої частин, дотичних один з одним в зоні найбільшого ударного навантаження. Недоліком відомого технічного рішення є його виконання з однією нижньою опорою вертикального валу, що при високій динамічній неврівноваженості розгінного ротора в процесі дроблення істотно знижує ресурс нижньої опори і експлуатаційну надійність дробарки в цілому. Відома відцентрово-ударна дробарка (патент RU № 2450863, B02C13/14, дата публікації 20.05.2012), що містить корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, розгінний ротор із закріпленими на ньому напрямними елементами, змонтований на вертикальному валу усередині корпусу, відбійні елементи, закріплені по периметру внутрішньої поверхні корпусу зі створенням між ними і розгінним ротором зони дроблення, і електропривод, з'єднаний з вертикальним валом за допомогою нижньої опори у вигляді гнучкого вала. На вертикальному валу змонтована верхня газостатична опора, що складається з п'яти, з'єднаної з розгінним ротором, і підп'ятника, жорстко закріпленого відносно корпусу. Несучі поверхні п'яти і підп'ятника виконані сферичної форми і розташовані з утворенням між ними повітряного зазора. Газостатична опора розміщена у внутрішньому корпусі, створюючому камеру наддуву, яка з'єднана з вентилятором для нагнітання повітря. Між розгінним ротором і п'ятою у верхній частині внутрішнього корпусу змонтований вузол ущільнювача, що включає газодинамічний підшипник і еластичну термостійку діафрагму. Вузол ущільнювача захищає камеру наддуву від попадання пилу, а також забезпечує деяку рухливість вертикального валу з п'ятою при радіальних і кутових переміщеннях розгінного ротора. Застосування в конструкції відомої дробарки нижньої опори у вигляді гнучкого валу і верхньої газостатичної опори в поєднанні з вузлом ущільнювача дозволяє зменшити навантаження на опори і вал електроприводу від дії осьових динамічних і вібраційних навантажень на розгінному роторі і за рахунок цього дещо підвищити їх ресурс. Недоліками відомого технічного рішення є: обмежені можливості газостатичної опори по демпфуванню високоамплітудних радіальних і кутових переміщень розгінного ротора; 1 UA 89350 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 можливість пошкодження газостатичної опори в результаті падіння п'яти на підп'ятник при аварійному відключенні подачі повітря; складна конструкція газостатичної опори, що істотно збільшує вартість дробарки і витрати при її експлуатації; необхідність виконання періодичних дорогих робіт по балансуванню газостатичної опори з урахуванням масогабаритних характеристик розгінного ротора, що змінюються в процесі експлуатації. Вказані недоліки знижують ресурс опорного вузла розгінного ротора і надійність дробарки в цілому. Ці недоліки відомого технічного рішення в поєднанні з високою вартістю дробарки з газостатичною опорою приводять до істотних витрат на її експлуатацію. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції відцентровоударної за рахунок іншого виконання опор вертикального валу і іншого їх взаємозв'язку між собою і з корпусом дробарки, дозволяючих істотно зменшити динамічні навантаження на ці вузли. Технічний результат від реалізації цієї задачі полягає в істотному зниженні навантажень на опори вертикального вала від дії осьових вібраційних коливань і радіальних і кутових динамічних переміщень розгінного ротора в процесі дроблення, що дозволяє підвищити ресурс опорних вузлів і, відповідно, надійність дробарки в цілому. При цьому одночасно скорочується кількість і тривалість ремонтів дробарки і знижуються витрати на її експлуатацію. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відцентрово-ударній дробарці з гідростатичною підвіскою ротора, що містить корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, щонайменше один розгінний ротор із закріпленими на ньому напрямними елементами, змонтований на вертикальному валу усередині корпусу, відбійні елементи, закріплені по периметру внутрішньої поверхні корпусу зі створенням між ними і розгінним ротором зони дроблення, і електропривод, з'єднаний з вертикальним валом за допомогою нижньої опори з можливістю переміщення останнього на задану відстань уздовж його осі, при цьому на вертикальному валу під розгінним ротором змонтована верхня опора, виконана з можливістю гасіння динамічних навантажень від розгінного ротора, згідно корисної моделі верхня опора виконана у вигляді гідростатичної підвіски, що складається з ємності кільцевої форми з робочою рідиною, жорстко закріпленої щодо корпусу, і поплавця кільцевої форми, розташованого коаксіально в ємності і закріпленого на вертикальному валу з можливістю їх сумісного переміщення в осьовому напрямі на відстань, яка відповідає заданій відстані переміщення вертикального валу. При цьому доцільно, щоб масова водотоннажність поплавця розраховувалася за умови забезпечення переміщення вертикального вала на задану відстань уздовж його осі з урахуванням маси вертикального вала, закріпленого на ньому розгінного ротора і розрахункової маси матеріалу, що надходить на розгінний ротор через завантажувальний отвір. Доцільно, щоб внутрішня стінка ємності була виконана з висотою, що перевищує висоту її зовнішньої стінки. Доцільно, щоб верхня частина поплавця була виконана у вигляді кришки конічної форми, що перекриває зовнішню стінку згаданої ємності. Доцільно, щоб поплавець був з'єднаний з вертикальним валом з можливістю їх сумісного переміщення в осьовому напрямі за допомогою маточини з підшипником кочення. Доцільно, щоб нижня опора була виконана з можливістю переміщення вертикального вала на задану відстань уздовж його осі за допомогою пружної муфти, наприклад пелюсткової. Доцільно, щоб розгінний ротор був виконаний у вигляді диска або циліндрової обичайки з вікнами для викиду матеріалу. Доцільно, щоб напрямні елементи на розгінному роторі були закріплені в радіальному напрямі і виконані у вигляді ребер або лопатей з прямолінійною або криволінійною формою робочих поверхонь. Доцільно, щоб відбійні елементи були закріплені по периметру внутрішньої поверхні корпусу з утворенням відображувальної поверхні у формі виступів, наприклад з трикутним поперечним перерізом, виконаних з плит підвищеної твердості. Виконання відцентрово-ударної дробарки, що заявляється, забезпечує досягнення технічного результату. Виконання опори у вигляді гідростатичної підвіски, що складається з ємності кільцевої форми з робочою рідиною, жорстко закріпленої щодо корпусу, і поплавця кільцевої форми, розташованого коаксіально в ємності і закріпленого на вертикальному валу з можливістю їх сумісного переміщення в осьовому напрямі на відстань, яка відповідає заданій відстані переміщення вертикального вала, дозволяють створити порівняно просту і недорогу у виготовленні демпфуючу опору для вертикального вала з широким діапазоном гасіння 2 UA 89350 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 навантажень, що виникають як від осьових вібраційних коливань, так і радіальних і кутових динамічних переміщень розгінного ротора в процесі дроблення. Це дозволяє підвищити ресурс опорного вузла і надійність дробарки в цілому. Суть корисної моделі, що заявляється, пояснюється представленою фігурою креслення на прикладі відцентрово-ударної дробарки з одним ротором, де показана принципова схема дробарки. Відцентрово-ударна дробарка з гідростатичною підвіскою ротора складається з корпусу 1 із завантажувальним 2 і розвантажувальними 3 отворами, розгінного ротора 4, вертикального валу 5, відбійних елементів 6, електроприводу 7, нижньої 8 і верхньої 9 опор. Розгінний ротор 4 виконаний у вигляді диска 10 із закріпленими на ньому в радіальному напрямі напрямними елементами 11. Розгінний ротор 4 може бути також виконаний у вигляді циліндрової обичайки з вікнами для викиду матеріалу (не показано). Напрямні елементи 11 можуть бути виконані у вигляді ребер або лопатей з прямолінійною або криволінійною формою робочих поверхонь (не показані). Відбійні елементи 6 закріплені по периметру внутрішньої поверхні корпусу 1 зі створенням між ними і розгінним ротором 4 зони дроблення. Відбійні елементи 6 виконані з плит підвищеної твердості і закріплені по периметру внутрішньої поверхні корпусу 1 з утворенням відображувальної поверхні у формі виступів з трикутним поперечним перерізом (не показані). Вертикальний вал 5 змонтований усередині корпусу 1 уздовж його осі і сполучений за допомогою нижньої опори 8 з електроприводом 7. Нижня опора 8 виконана у вигляді пелюсткової муфти, яка забезпечує можливістю переміщення вертикального вала 5 на задану відстань уздовж його осі. Верхня опора 9 розташована під розгінним ротором 4 і виконана у вигляді гідростатичної підвіски, що складається з ємності 12 кільцевої форми з робочою рідиною 13 і поплавця 14 кільцевої форми. Внутрішня стінка 15 ємності 12 виконана з висотою, що перевищує висоту її зовнішньої стінки 16. Ємність 12 жорстко закріплена щодо корпусу 1 і виконана з можливістю з'єднання з гідравлічною системою (не показана) для подачі і підтримки заданого рівня робочої рідини 13 в ємності 12 при роботі розгінного ротора 4 і її зливу при виконанні ремонтнопрофілактичних робіт. Поплавець 14 розташований коаксіально в ємності 12 і закріплений на вертикальному валу 5 за допомогою маточини 17 з підшипником кочення (не позначений). Масова водотоннажність поплавця 14 розраховується за умови переміщення вертикального вала 5 на задану відстань уздовж його осі з урахуванням маси вертикального вала 5 і закріпленого на ньому розгінного ротора 4 і розрахункової маси матеріалу, що надходить на розгінний ротор 4 через завантажувальний отвір 2. Маточина 17 забезпечує можливість переміщення поплавців 14 одночасно з вертикальним валом 5 в осьовому напрямі на відстань, яка відповідає заданій відстані переміщення вертикального вала 5 в нижній опорі 8. Верхня частина поплавця 14 виконана у вигляді кришки 18 конічної форми, що перекриває зовнішню стінку 16 ємності 12 і дозволяє ізолювати верхню 9 і нижню 8 опори від зони дроблення і розвантажувальних отворів 3. Представлена на фігурі креслення і в описі конструкція відцентрово-ударної дробарки не вичерпують всіх можливих варіантів її виконання, що забезпечують досягнення заявленого технічного результату. Зокрема, дробарка може містити більш одного розгінного ротора, останній може бути виконаний напівзакритого або закритого типу, наприклад у вигляді циліндрової обичайки з вікнами для викиду матеріалу, відбійні елементи можуть бути виконані іншої форми і з інших матеріалів, наприклад з футерівкою на відбивній поверхні. Робота відцентрово-ударної дробарки, що заявляється, здійснюється таким чином. Перед завантаженням кускового матеріалу в корпус 1 включають гідравлічну систему і заповнюють ємність 12 робочою рідиною 13. Під дією робочої рідини 13 поплавець 14 спливає на 50-100 мм щодо свого початкового положення і одночасно переміщає вгору вертикальний вал 5 із закріпленим на ньому розгінним ротором 4. За рахунок виконання нижньої опори 8 у вигляді пелюсткової муфти переміщення вертикального вала 5 здійснюється при збереженні його взаємозв'язку з валом електроприводу 7. Далі включають електропривод 7, який через нижню опору 8 починає обертати з необхідною швидкістю вертикальний вал 5 із закріпленим на ньому розгінним ротором 4. Після цього відкривають завантажувальний отвір 2 і кусковий матеріал під власною вагою надходить на розгінний ротор 4, що обертається. Отримавши на розгінному роторі 4 необхідну для викиду колову швидкість і, відповідно, кінетичну енергію, шматки матеріалу уподовж напрямних елементів 11 з великою швидкістю викидаються з диска 10 в зону дроблення, де в результаті направлених ударів об відбійні плити 6 і хаотичних ударів один об одного руйнуються на 3 UA 89350 U 5 10 15 20 шматки з більш дрібним фракційним складом. Дрібнофракційна маса роздробленого матеріалу виводиться з корпусу 1 через розвантажувальні отвори 3. При роботі дробарки на опори 8 і 9 через вертикальний вал 5 впливають як динамічні навантаження з резонансними частотами, що виникають при розгоні і гальмуванні розгінного ротора 4, так і динамічні навантаження, що виникають в процесі дроблення в результаті радіальних і кутових коливань розгінного ротора 4, амплітуда і сила яких залежить від швидкості обертання і дії на нього кускового матеріалу. Динамічні навантаження з резонансними частотами гідростатична підвіска верхньої опори 9 сприймає у вертикальному напрямі, а радіальні і кутові коливання розгінного ротора 4 - в поперечній площині. Гасіння цих навантажень здійснюється за рахунок взаємодії між робочою рідиною 13 і розміщеним в ній поплавцем 13, а також із стінками ємності 12. Кільцева форма ємності 12 дозволяє в багато разів збільшити масову водотоннажність поплавця 14 і за рахунок цього істотно підвищити гідростатичну стійкість підвіски при гасінні динамічних навантажень на розгінному роторі 4. Виконання ємності 12 з різною висотою внутрішньої 15 і зовнішньої 16 стінок дозволяє запобігти витоку робочої рідини 13, а конічна форма кришки 18 на поплавці 14 ізолює верхню 9 і нижню 8 опори від зони дроблення і розвантажувальних отворів 3. Таким чином, в робочому положенні розгінного ротора 4 верхня опора 9 вертикального вала 5 виконує функцію демпфера, що дозволяє істотно знизити навантаження на нижню 8 і верхню 9 опори від дії осьових вібраційних коливань і радіальних динамічних переміщень розгінного ротора 4 в процесі дроблення. Результати теоретичних і експериментальних досліджень заявлюваного технічного рішення підтвердили його працездатність і отримання технічного результату. Конструкція відцентровоударної дробарки з гідростатичною підвіскою розгінного ротора дозволяє істотно підвищити ресурс опорних вузлів і, відповідно, надійність дробарки в цілому. При цьому значно скорочується кількість і тривалість ремонтів дробарки і знижуються витрати на її експлуатацію. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 55 60 1. Відцентрово-ударна дробарка з гідростатичною підвіскою ротора, що містить корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, щонайменше один розгінний ротор іззакріпленими на ньому напрямними елементами, змонтований на вертикальному валу усередині корпусу, відбійні елементи, закріплені по периметру внутрішньої поверхні корпусу зі створенням між ними і розгінним ротором зони дроблення, і електропривод, з'єднаний з вертикальним валом за допомогою нижньої опори з можливістю переміщення останнього на задану відстань уздовж його осі, при цьому на вертикальному валу під розгінним ротором змонтована верхня опора, виконана з можливістю гасіння динамічних навантажень від розгінного ротора, яка відрізняється тим, що верхня опора виконана у вигляді гідростатичної підвіски, що складається з ємності кільцевої форми з робочою рідиною, жорстко закріпленої щодо корпусу, і поплавця кільцевої форми, розташованого коаксіально в ємності і закріпленого на вертикальному валу з можливістю їх сумісного переміщення в осьовому напрямі на відстань, яка відповідає заданій відстані переміщення вертикального вала. 2. Відцентрово-ударна дробарка за п. 1, яка відрізняється тим, що масова водотоннажність поплавця розраховується за умови забезпечення переміщення вертикального вала на задану відстань уздовж його осі з урахуванням маси вертикального вала, закріпленого на ньому розгінного ротора і розрахункової маси матеріалу, що надходить на розгінний ротор через завантажувальний отвір. 3. Відцентрово-ударна дробарка за пунктами 1 або 2, яка відрізняється тим, що внутрішня стінка ємності виконана з висотою, що перевищує висоту її зовнішньої стінки. 4. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пунктів 1-3, яка відрізняється тим, що верхня частина поплавця виконана у вигляді кришки конічної форми, що перекриває зовнішню стінку згаданої ємності. 5. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пунктів 1-4, яка відрізняється тим, що поплавець з'єднаний з вертикальним валом з можливістю їх сумісного переміщення в осьовому напрямі за допомогою маточини з підшипником кочення. 6. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пунктів 1-5, яка відрізняється тим, що нижня опора виконана з можливістю переміщення вертикального вала на задану відстань уздовж його осі за допомогою пружної муфти, наприклад пелюсткової. 7. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пунктів 1-6, яка відрізняється тим, що розгінний ротор виконаний у вигляді диска або циліндрової обичайки з вікнами для викиду матеріалу. 8. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пунктів 1-7, яка відрізняється тим, що напрямні 4 UA 89350 U 5 елементи на розгінному роторі закріплені в радіальному напрямі і виконані у вигляді ребер або лопатей з прямолінійною або криволінійною формою робочих поверхонь. 9. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пунктів 1-8, яка відрізняється тим, що відбійні елементи закріплені по периметру внутрішньої поверхні корпусу з утворенням відображувальної поверхні у формі виступів, наприклад з трикутним поперечним перерізом, виконаних з плит підвищеної твердості. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5