Відцентрово-ударна дробарка з магнітною підвіскою ротора

Реферат: Дробарка 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. На вертикальному валу під розгінним ротором змонтована верхня опора, виконана у вигляді магнітної системи. Нижня опора виконана з можливістю переміщення вертикального валу на задану відстань уздовж його осі. Магнітна система верхньої опори складається з постійних магнітів і електромагнітів, закріплених відповідно на рухомій і нерухомій горизонтальних платформах із забезпеченням розташування однойменних полюсів один над одним. UA 88804 U (12) UA 88804 U UA 88804 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області дроблення і подрібнення різних матеріалів, зокрема до конструкції відцентрово-ударних дробарок з вертикальним розташуванням валу і магнітною 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 валу, 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 відносяться 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, дисбаланс розгінного ротора виникає при резонансних частотах його обертання. Жорстке кріплення вертикального валу розгінного ротора в опорних вузлах і жорстке кріплення останніх в корпусі практично виключає можливість переміщення вертикального валу 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, які виникають унаслідок динамічної неврівноваженості розгінного ротора при великих швидкостях обертання в процесі дроблення. Підвищення ресурсу опорних вузлів вертикального валу дозволяє істотно скоротити кількість і тривалість ремонтів відцентрово-ударних 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. Вертикальний вал закріплений усередині корпусу на нижній опорі. 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 з магнітною підвіскою ротора (патент RU № 2353430, B02C13/14, дата публікації 27.04.2009), 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. На вертикальному валу під розгінним ротором змонтована верхня опора, виконана у вигляді магнітного підшипника, що складається з феромагнітного ротора з кільцевими виступами і двох статорів з кільцевими постійними магнітами. Феромагнітний ротор жорстко з'єднаний з вертикальним валом. Магнітний підшипник розміщений в ізольованому корпусі, з'єднаному за допомогою ребер з корпусом дробарки. Вал електроприводу в нижній частині виконаний з циліндровою виточкою, усередині якої закріплений підшипник кочення, зв'язаний з основою корпусу дробарки через пружний стрижень і еластичне кільце. Застосування в конструкції дробарки двох опор вертикального валу, верхня з яких виконана у вигляді магнітного підшипника, в поєднанні з виконанням пружного взаємозв'язку валу електроприводу з корпусом, 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. Недоліком відомого технічного рішення є жорстке з'єднання вертикального валу з розгінним ротором і з валом електроприводу, що не дозволяє демпфувати його радіальні і кутові переміщення і приводить до високих динамічних навантажень на опорні вузли в процесі дроблення і, відповідно, зниження ресурсу цих вузлів і надійності дробарки в цілому. 1 UA 88804 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції відцентровоударної дробарки з магнітною підвіскою ротора за рахунок іншого виконання опор вертикального валу і іншого їх взаємозв'язку з вертикальним валом і корпусом дробарки, що дозволяє істотно зменшити динамічні навантаження на ці вузли. Технічний результат від реалізації цієї задачі полягає в істотному зниженні навантажень на опори вертикального валу 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 магнітною 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, при цьому на вертикальному валу під розгінним ротором змонтована верхня опора, виконана у вигляді магнітної системи, згідно корисної моделі, нижня опора виконана з можливістю переміщення вертикального валу на задану відстань уздовж його осі, а магнітна система верхньої опори складається з постійних магнітів і електромагнітів, закріплених відповідно на рухомій і нерухомій горизонтальних платформах із забезпеченням розташування однойменних полюсів один над одним, при цьому нерухома платформа жорстко закріплена щодо корпусу, а рухома платформа розташована над нерухомою платформою на відстані, забезпечуючому задану величину зазору між однойменними полюсами згаданих магнітів, і закріплена на вертикальному валу з можливістю їх сумісного переміщення на відстань, відповідну заданій відстані переміщення вертикального валу. При цьому доцільно, що задану величину зазору в магнітній системі і силу магнітного поля між полюсами згаданих магнітів вибирають з розрахунку, що забезпечує переміщення вертикального валу на задану відстань уздовж його осі з урахуванням маси вертикального валу і закріплених на ньому рухомої платформи з постійними магнітами, розгінного ротора і розрахункової маси матеріалу, що надходить на розгінний ротор через завантажувальний отвір. Доцільно, щоб постійні магніти і електромагніти були закріплені на згаданих платформах по колу на однаковій відстані один від одного. Доцільно, щоб між рухомою і нерухомою платформами були розташовані напрямні стрижні для фіксації розташування однойменних полюсів згаданих магнітів один над одним. Доцільно, щоб рухома платформа була з'єднана з вертикальним валом з можливістю їх сумісного переміщення на задану відстань за допомогою маточини з підшипником кочення. Доцільно, щоб електромагніти були виконані з магнитом'якого матеріалу, а постійні магніти виконані з висококоерцитивного магнитотвердого матеріалу. Доцільно, щоб нижня опора була виконана з можливістю переміщення вертикального валу на задану відстань уздовж його осі за допомогою пружної муфти, наприклад, пелюсткової. Доцільно, щоб верхня і нижня опори були виконані ізольованими від зони дроблення і розвантажувального бункера за допомогою внутрішнього корпусу. Доцільно, щоб розгінний ротор був виконаний у вигляді диска або циліндрової обичайки з вікнами для викиду матеріалу, а напрямні елементи 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 відбивальної поверхні у формі виступів, наприклад, з трикутним поперечним перерізом, що виконані з плит підвищеної твердості. Виконання відцентрово-ударної дробарки, що заявляється, забезпечує досягнення технічного результату. Зокрема, виконання нижньої опори з можливістю переміщення вертикального валу на задану відстань уздовж його осі створює гнучкий взаємозв'язок між ним і валом електроприводу, що дозволяє, по-перше, забезпечити переміщення вертикального валу із закріпленим на ньому розгінним ротором на задану відстань під дією магнітної підвіски і, подруге, практично повністю виключити дію вертикального навантаження на нижню опору. Виконання магнітної системи верхньої опори з постійних магнітів і електромагнітів, закріплених, відповідно, на рухомій і нерухомій горизонтальних платформах із забезпеченням розташування однойменних полюсів один над одним, в поєднанні з розташуванням рухомої платформи над нерухомою платформою на відстані, забезпечуючому задану величину зазору між однойменними полюсами згаданих магнітів, і закріпленням рухомої платформи на вертикальному валу з можливістю їх сумісного переміщення на задану відстань, що відповідає 2 UA 88804 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 переміщенню вертикального валу в нижній опорі, дозволяють забезпечити відштовхуючу взаємодію однойменних полюсів згаданих магнітів, при якій рухома платформа разом з вертикальним валом, розгінним ротором і матеріалом, що знаходиться на ньому, переміщаються вгору на задану відстань, зокрема, на 50-100 мм щодо нерухомої платформи. Таким чином, виконання верхньої опори у вигляді магнітної підвіски дозволяє істотно зменшити навантаження від дії радіальних і кутових динамічних переміщень і осьових вібраційних коливань розгінного ротора, що передаються через вертикальний вал на обидва опорні вузли в процесі дроблення і, відповідно, підвищити ресурс опорних вузлів і надійність дробарки в цілому. Сутність корисної моделі, що заявляється, пояснюється представленими фігурами креслень на прикладі відцентрово-ударної дробарки з одним ротором, де на Фіг. 1 показана принципова схема дробарки; на Фіг. 2 - принципова схема верхньої опори у вигляді магнітної системи; на Фіг. 3 - переріз А-А на Фіг. 2. Відцентрово-ударна дробарка 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 (Фіг. 1) 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 відбивальної поверхні у формі виступів з трикутним поперечним перерізом (не показані). Вертикальний вал 5 змонтований усередині корпусу 1 уздовж його осі і з'єднаний за допомогою нижньої опори 8 з електроприводом 7. Нижня опора 8 виконана, наприклад, у вигляді пелюсткової муфти, що забезпечує можливість переміщення вертикального валу 5 на задану відстань уздовж його осі. Верхня опора 9 розташована під розгінним ротором 4 і виконана у вигляді магнітної системи, що складається з постійних магнітів 12 і електромагнітів 13. Згадані магніти 12 і 13 закріплені, відповідно, на рухомій 14 і нерухомої 15 горизонтальних платформах по колу на однаковій відстані один від одного (Фіг. 2, 3). Однойменні полюси магнітів 12 і 13 розташовані один над одним, при цьому рухому 14 платформу розташовано над нерухомою 15 платформою на відстані, забезпечуючому задану величину зазору h між однойменними полюсами згаданих магнітів. Між рухомою 14 і нерухомої 15 платформами розміщені напрямні стрижні 16 для фіксації взаємного розташування однойменних полюсів магнітів 12 і 13 один над одним. Електромагніти 13 виконані з магнітом'якого матеріалу, а постійні магніти 12 - з висококоерцитивного магнітотвердого матеріалу. Задану величину зазору h в магнітній системі і силу магнітного поля між полюсами згаданих магнітів 12 і 13 вибирають з розрахунку, що забезпечує переміщення вертикального валу 5 на задану відстань уздовж осі з урахуванням його маси і маси закріплених на ньому рухомої платформи 14 з постійними магнітами 12, розгінного ротора 4 і розрахункової маси матеріалу, що надходить на розгінний ротор 4 через завантажувальний отвір 2. Нерухома платформа 15 жорстко закріплена щодо корпусу 1 на опорах 17 і з'єднана з валом 5 за допомогою ковзаючої маточини 18. Верхня платформа 14 з'єднана з вертикального валом 5 за допомогою маточини 19 з внутрішнім підшипником кочення (не показаний). Маточина 19 забезпечує можливість переміщення верхньої платформи 14 одночасно з вертикальним валом 5 на задану відстань. Верхня 9 і нижня 8 опори ізольовано внутрішнім корпусом 20 від зони дроблення і розвантажувальних отворів 3. Представлена на Фіг. креслень 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, відбивальні елементи можуть бути виконані іншої форми і з інших матеріалів, наприклад, з футеровкою на відбивальній поверхні. Робота відцентрово-ударної дробарки, що заявляється, здійснюється таким чином. Перед завантаженням кускового матеріалу в корпус 1 включають магнітну систему, після чого струм від зовнішнього джерела живлення (не показаний) надходить одночасно на котушки всіх електромагнітів 13, закріплених на нерухомій платформі 15. Постійні магніти 12 і 3 UA 88804 U 5 10 15 20 25 30 електромагніти 13 створюють в магнітній системі верхньої опори 9 стрічні по напряму магнітні потоки і відповідні їм електромагнітні сили відштовхування. Під дією цих сил рухома платформа 14 підводиться на задану відстань, зокрема, на 50-100 мм над нерухомою платформою 15, одночасно переміщаючи вгору вертикальний вал 5 і закріплений на ньому розгінний ротор 4. Переміщення вертикального валу 5 здійснюється при збереженні його взаємозв'язку з валом електроприводу 7 за рахунок виконання нижньої опори 8 у вигляді пелюсткової муфти. 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. Отримавши на розгінному роторі 4 необхідну для викиду окружну 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 відбивальні плити 6 і хаотичних ударів один щодо одного руйнуються на 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 магнітна система верхньої опори 9 сприймає у вертикальному напрямі, а радіальні і кутові коливання розгінного ротора 4 - в поперечній площині. Гасіння цих навантажень здійснюється магнітною системою за рахунок електромагнітних сил відштовхування між постійними магнітами 12 і електромагнітами 13. Таким чином, в робочому положенні розгінного ротора 4 нижня 8 і верхня 9 опори вертикального валу 5 виконують функції демпферів, що дозволяє істотно знизити навантаження на згадані опори від дії осьових вібраційних коливань і радіальних динамічних переміщень розгінного ротора 4 в процесі дроблення. Результати теоретичних і експериментальних досліджень технічного рішення, що заявляється, підтвердили його працездатність і отримання технічного результату. Використовування магнітної підвіски розгінного ротора у відцентрово-ударних дробарках дозволяє істотно зменшити кількість і тривалість ремонтів дробарки і знизити витрати на її експлуатацію. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 55 60 1. Відцентрово-ударна дробарка з магнітною 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, при цьому на вертикальному валу під розгінним ротором змонтована верхня опора, виконана у вигляді магнітної системи, яка відрізняється тим, що нижня опора виконана з можливістю переміщення вертикального валу на задану відстань уздовж його осі, а магнітна система верхньої опори складається з постійних магнітів і електромагнітів, закріплених відповідно на рухомій і нерухомій горизонтальних платформах із забезпеченням розташування однойменних полюсів один над одним, при цьому нерухома платформа жорстко закріплена щодо корпусу, а рухома платформа розташована над нерухомою платформою на відстані, забезпечуючому задану величину зазору між однойменними полюсами згаданих магнітів, і закріплена на вертикальному валу з можливістю їх сумісного переміщення на відстань, відповідну заданій відстані переміщення вертикального валу. 2. Відцентрово-ударна дробарка за п. 1, яка відрізняється тим, що задану величину зазору в магнітній системі і силу магнітного поля між полюсами згаданих магнітів вибирають з розрахунку, що забезпечує переміщення вертикального валу на задану відстань уздовж його осі з урахуванням маси вертикального валу і закріплених на ньому рухомої платформи з постійними магнітами, розгінного ротора і розрахункової маси матеріалу, що надходить на розгінний ротор через завантажувальний отвір. 3. Відцентрово-ударна дробарка за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що постійні магніти і електромагніти закріплені на згаданих платформах по колу на однаковій відстані один від одного. 4 UA 88804 U 5 10 15 20 4. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що між рухомою і нерухомою платформами розташовані напрямні стрижні для фіксації розташування однойменних полюсів згаданих магнітів один над одним. 5. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що рухома платформа з'єднана з вертикальним валом з можливістю їх сумісного переміщення на задану відстань за допомогою маточини з підшипником кочення. 6. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що електромагніти виконані з магнітом'якого матеріалу, а постійні магніти виконані з висококоерцитивного магнітотвердого матеріалу. 7. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пп. 1-6, яка відрізняється тим, що нижня опора виконана з можливістю переміщення вертикального валу на задану відстань уздовж його осі за допомогою пружної муфти, наприклад, пелюсткової. 8. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пп. 1-7, яка відрізняється тим, що верхня і нижня опори виконані ізольованими від зони дроблення і розвантажувального бункера за допомогою внутрішнього корпусу. 9. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пп. 1-8, яка відрізняється тим, що розгінний ротор виконаний у вигляді диска або циліндрової обичайки з вікнами для викиду матеріалу, а напрямні елементи закріплені в радіальному напрямі і виконані у вигляді ребер або лопатей з прямолінійною або криволінійною формою робочих поверхонь. 10. Відцентрово-ударна дробарка за будь-яким з пп. 1-9, яка відрізняється тим, що відбійні елементи закріплені по периметру внутрішньої поверхні корпусу з утворенням відбивальної поверхні у формі виступів, наприклад, з трикутним поперечним перерізом, що виконані з плит підвищеної твердості. 5 UA 88804 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 6