Система приводу барабана, що обертається

1. Система приводу барабана, що обертається, яка включає барабан, встановлений з можливістю обертання навколо його подовжньої осі, рушії обертального руху барабана, встановлені на нерухомій основі і виконані у вигляді пружних коліс, які пружно контактують з циліндричною ділянкою зовнішньої поверхні барабана, а також привідні засоби, зв'язані з рушіями обертального руху барабана, яка відрізняється тим, що барабан з'єднаний з нерухомою основою кінематичними парами обертання, пружні колеса, як рушії обертального руху барабана, розташовані рівномірно по периферії циліндричної ділянки зовнішньої поверхні барабана, з якою вони пружно контактують, а привідні засоби виконані у вигляді C2 2 (11) 1 3 роликами чи колесами і барабаном, з яким вони контактують. Так, відомий опорний і привідний механізм для перемішування гарячого асфальту (патент США №3033057, Кл. США 74-674, заявлено 28.12.1959), який включає подовжений трубчастий барабан, установлений з можливістю обертання навколо подовжньої осі. Вказаний барабан підтримується і приводиться в обертання механізмом, що складається з основи, колісних пар, встановлених на основі з можливістю обертання за допомогою відомих стандартних засобів, наприклад за допомогою диференціальних механізмів, приводу обертання (електродвигуна), який з'єднаний, принаймні, з однією колісною парою. Кожне колесо колісних пар виконано у вигляді пневматичної шини. Колісні пари розташовані уздовж бокових сторін барабана (уздовж осі барабана) так, що кожній колісній парі з одного боку відповідає протилежна колісна пара з протилежного боку барабана. Осі вказаних коліс паралельні подовжній осі барабана. На зовнішній поверхні барабана закріплені бандажні кільця, якими барабан спирається на колеса колісних пар. При такому виконанні колеса є опорними елементами для підтримки барабана з можливістю його обертання, а також рушіями обертального руху барабана. При включеному приводі обертальний рух передається на барабан через колеса за рахунок сил тертя між колесами і бандажними кільцями, з якими вони пружно контактують. При цьому барабан обертається навколо подовжньої осі, вільно спираючись на колеса. Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, є: система приводу барабана, що обертається, яка включає барабан, установлений з можливістю обертання навколо подовжньої осі, рушії обертального руху барабана, що виконані у вигляді пружних коліс, пружно контактуючих із зовнішньою циліндричною поверхнею барабана, і засоби приводу, що зв'язані з рушіями обертального руху барабана. Відомий також пристрій приводу барабана, що обертається, обпалювальної або сушильної печі по патенту США № US4403952, МПК F27B 7/26; F27B 7/22; F27B 7/20, дата публікації 1983.09.13. Пристрій включає барабан, на зовнішній поверхні якого закріплені бандажні кільця і який встановлений на роликових парах, розташованих уздовж барабана. Ролики кожної роликової пари розташовані протилежно один одному з протилежних сторін барабана, так що барабан кожним бандажним кільцем спирається на відповідну роликову пару. Одна з роликових пар виконана приводною. Ролики приводної пари через стандартні передачі з'єднані з приводними гідравлічними двигунами. Кожний гідравлічний двигун є частиною окремого силового ланцюга з гідравлічним насосом, який має засоби управління гідравлічними насосами, у тому числі швидкістю обертання, величиною крутильного моменту. В даному випадку ролики є опорними елементами для підтримки барабана з можливістю його обертання, а також рушіями обертального руху барабана. При включених гідравлічних двигунах обертальний рух передається на барабан через 90573 4 привідні ролики за рахунок сил тертя між роликами і бандажними кільцями, з якими вони контактують. При цьому барабан обертається навколо подовжньої осі, вільно спираючись на ролики. Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, є: система приводу барабана, що обертається, яка включає барабан, установлений з можливістю обертання навколо подовжньої осі, рушії обертального руху барабана, що виконані у вигляді пружних коліс, пружно контактуючих із зовнішньою циліндричною поверхнею барабана, і засоби приводу, що зв'язані з рушіями обертального руху барабана. Аналогічний принцип приводу обертання барабана використаний і в інших відомих рішеннях, наприклад в системі приводу циліндричного контейнера, що обертається, по патенту США № US 5103687, МПК F16H 13/02, F16H 13/00, дата публікації 1992.04.14. Для приводу барабанів, що обертаються, потужних агрегатів енергоємних технологій актуальними є конструктивні особливості виконання приводу. В таких агрегатах в якості приводу, як правило, використовують потужний електродвигун з відповідною трансмісією, через яку крутильний момент від електродвигуна передається на барабан. При великих потужностях така схема приводу є високо навантаженою і громіздкою, враховуючи потужний силовий потік, який передається на барабан по кінематичній лінії. Крім того, система регулювання потужності такого приводу в залежності від потужності, що споживається барабаном, є складною і недостатньо ефективною через необхідність оперативного управління великою потужністю в досить широких межах. Відомо, що менш потужні двигуни одного і того ж типу мають більш високі енергетичні характеристики, наприклад співвідношення потужність/вага, ККД двигуна і ін., порівняно з потужними двигунами. Враховуючи зазначене, в потужних агрегатах енергоємних технологій доцільно б, як засоби приводу, використовувати багатодвигунові системи приводу, в яких ряд двигунів паралельно працюють на єдине навантаження. Крім енергетичних вигод в такій схемі досягається спрощення силової трансмісії, тому що силовий потік, що передається на барабан, розподіляється по декількох трансмісіях. Крім того, спрощується схема управління потужністю приводу, тому що зміна потужності стає можливою шляхом простого підключення або відключення двигунів. Важливим є спрощення експлуатації і ремонту приводу, та як можлива оперативна заміна окремих двигунів або їх трансмісій при виході їх із строю без зупинки агрегату. Спроби створення подібних систем приводу привели до негативних результатів, причиною яких є те, що при об'єднанні окремих двигунів звичними засобами в єдиний агрегат, що працює на єдине навантаження, виникають небажані явища (вібраційні резонанси, нерівномірність навантаження окремих двигунів, складність виведення кожного двигуна на оптимальний режим роботи і інші перешкоди) в результаті взаємодії двигунів, що зменшує енергетичний вихід зборки, прискорюють 5 знос пристрою. Особливості конструкцій зазначених вище аналогів не забезпечують можливостей використання багатодвигунових систем приводу, в яких ряд однотипних двигунів паралельно працюють на єдине навантаження. Як прототип вибрана система приводу барабана установки для виробництва асфальту по патенту США № US 5607232, МПК Е01С 19/10, F26B 11/02, Е01С 19/02, F26B 11/00, дата публікації 1997.03.04. Установка для виробництва асфальту включає мобільний автопричіп, на рамі якого встановлено горизонтально з невеликим нахилом циліндричний барабан, що обертається, і привід вказаного барабана. На зовнішній стороні барабана виконані одне або більше теплоізолюючих кілець з кераміки, які закриті сталевими оболонками і в такому вигляді являються бандажними кільцями. Привід барабана включає множину гумових коліс для підтримки барабана і засіб приводу як мінімум одного з вказаних гумових коліс. Барабан вільно спирається на гумові колеса теплоізолюючими кільцями, які виконані із зовнішньої сторони барабана. В переважному варіанті барабан спирається на чотири гумові колеса, два з яких є привідними і зв'язані із засобами приводу, а два є опорними колесами. При такому виконанні гумові колеса є опорними елементами для підтримки барабана з можливістю його обертання, а також рушіями обертального руху барабана. Гумові колеса виконані у вигляді автомобільних шин. Засоби приводу включають привідний електродвигун, зв'язаний з привідними гумовими колесами. При включеному приводному електродвигуні обертальний рух електродвигуна передається на барабан через привідні гумові колеса за рахунок сил тертя між гумовими колесами і теплоізолюючими кільцями (бандажними кільцями), з якими вони пружно контактують. При цьому барабан обертається навколо подовжньої осі, вільно спираючись на привідні і опорні гумові колеса. Загальними ознаками прототипу і рішення, що заявляється, є: система приводу барабана, що обертається, яка включає барабан, встановлений з можливістю обертання навколо його подовжньої осі, рушії обертального руху барабана, встановлені на нерухомій основі і виконані у вигляді пружних коліс, які пружно контактують з циліндричною ділянкою зовнішньої поверхні барабана, а також привідні засоби, зв'язані з рушіями обертального руху барабана. Конструкція прототипу, як і наведених вище аналогів, не забезпечує можливості використання багатодвигунових систем приводу, в яких ряд однотипних двигунів паралельно працюють на єдине навантаження. Переваги і особливості використання багатодвигунових систем приводу описані вище в характеристиці аналогів. В основу винаходу поставлена задача удосконалення системи приводу барабана, що обертається, в якій за рахунок конструктивних особливостей забезпечується можливість використання багатодвигунової системи приводу з множиною однотипних двигунів, що паралельно працюють на єдине навантаження. 90573 6 Поставлена задача вирішується тим, що в системі приводу барабана, що обертається, яка включає барабан, встановлений з можливістю обертання навколо його подовжньої осі, рушії обертального руху барабана, встановлені на нерухомій основі і виконані у вигляді пружних коліс, які пружно контактують з циліндричною ділянкою зовнішньої поверхні барабана, а також привідні засоби, зв'язані з рушіями обертального руху барабана, відповідно до винаходу, барабан з'єднаний з нерухомою основою кінематичними парами обертання, пружні колеса, як рушії обертального руху барабана, розташовані рівномірно по периферії циліндричної ділянки зовнішньої поверхні барабана, з якою вони пружно контактують, а привідні засоби виконані у вигляді набору двигунів, кожний з яких з'єднаний із одним з рушіїв обертального руху барабана через гідромуфту. Вказані ознаки складають сутність винаходу. Доцільно кінематичні пари обертання виконати у вигляді цапф, закріплених на торцях барабана вздовж його подовжньої осі і встановлених в підшипникових вузлах, закріплених на основі системи. Таке рішення є типовим, не ускладнює конструкцію при забезпеченні надійності. Доцільно також пружні колеса виконати у вигляді пневматичних автомобільних шин, а циліндричну ділянку зовнішньої поверхні барабана, що контактує з пружними колесами, виконати у вигляді бандажного кільця, закріпленого із зовнішньої сторони барабана. Можливе виконання барабана з однією циліндричною ділянкою зовнішньої поверхні, або декількома циліндричними ділянками зовнішньої поверхні, розташованими вздовж подовжньої осі барабана і контактуючими з рушіями обертального руху барабана. Таке рішення дозволяє розподілити прикладення крутильного моменту вздовж подовжньої осі барабана і тим самим полегшити умови навантаження барабана при його значній довжині. Доцільно як привідні засоби використати набір електричних двигунів одного типорозміру і однакової потужності, кожний з яких з'єднати з відповідним рушієм через гідромуфти одного типорозміру і однакової потужності. Таке рішення дозволяє більш рівномірно розподілити навантаження між електричними двигунами, спростити систему управління і уніфікувати систему приводу. Істотні ознаки винаходу знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом, що досягається. Так, відмітні ознаки винаходу (барабан з'єднаний з нерухомою основою кінематичними парами обертання, пружні колеса, як рушії обертального руху барабана, розташовані рівномірно по периферії циліндричної ділянки зовнішньої поверхні барабана, з якою вони пружно контактують, а привідні засоби виконані у вигляді набору двигунів, кожний з яких з'єднаний з одним з рушієм обертального руху барабана через гідромуфту) в сукупності з істотними ознаками, загальними з прототипом забезпечують можливість реалізації в пристрої багатодвигунової системи приводу з множиною однотипних двигунів (електродвигунів), 7 паралельно працюючих на єдине навантаження (барабан). Це пояснюється наступним. З'єднання барабана з нерухомою основою кінематичними парами обертання, наприклад, у вигляді цапф, закріплених на торцях барабана вздовж його подовжньої осі і встановлених в підшипникових вузлах, закріплених на основі системи, дозволяє встановити барабан з можливістю обертання навколо його подовжньої осі, звільняючи при цьому пружні колеса від опорних функцій, залишаючи за пружними колесами тільки функції рушіїв обертального руху барабана. Це, у свою чергу, дозволяє встановити множину рушіїв обертального руху (множину пружних коліс) рівномірно по периферії бандажного кільця (кілець), як циліндричної ділянки (або циліндричних ділянок) зовнішньої поверхні барабана з можливістю їх пружного контакту і передачі крутильного моменту на барабан за рахунок сил тертя. Виконання привідних засобів у вигляді множини двигунів (електродвигунів), кожний з яких з'єднаний з одним з рушіїв обертального руху барабана (з одним з пружних коліс) реалізує багатодвигунову систему приводу. При цьому працездатність багатодвигунової системи приводу забезпечується з'єднанням кожного двигуна з відповідним рушієм обертального руху через гідромуфту. Робочі характеристики гідромуфти, як елемента силової гідродинамічної трансмісії, зокрема широкі можливості управління режимом ковзання, забезпечують демпфування небажаних явищ, що виникають в результаті взаємодії двигунів, паралельно працюючих на єдине навантаження, вирівнювання навантажень окремих двигунів, оптимальний режим роботи кожного з двигунів. Все вказане дозволяє реалізувати працездатну багатодвигунову систему приводу барабана зі всіма вище згаданими її перевагами. Нижче приводиться докладний опис системи приводу барабана, що обертається, яка заявляється, з посиланнями на креслення, на яких показано: Фіг. 1 - Система приводу барабана, що обертається, схематичне зображення. Фіг. 2 - Система приводу барабана, що обертається, вид А на Фіг. 1. Фіг. 3 - Система приводу барабана, що обертається, вузол І на Фіг. 1 в збільшеному масштабі. Фіг. 4 - Система приводу барабана, що обертається, з декількома бандажами, контактуючими з рушіями обертального руху барабана. Фіг. 5 - Система приводу барабана, що обертається, на прикладі приводу барабана кульового млина. Система приводу барабана (Фіг. 1, 2), що обертається, містить барабан 1, установлений з можливістю обертання навколо його подовжньої осі 2, рушії обертального руху барабана 1, встановлені на нерухомій основі 3 і виконані у вигляді пружних коліс 4, контактуючих з циліндричною ділянкою зовнішньої поверхні барабана 1, а також привідні засоби, зв'язані з пружними колесами 4, як рушіями обертального руху барабана 1. Барабан 1 з'єднаний з нерухомою основою 3 кінематичними парами обертання. Кінематичні пари обертання 90573 8 виконані у вигляді цапф 5, закріплених на торцях 6 барабана 1 уздовж його подовжньої осі 2 і встановлених в підшипникових вузлах 7, закріплених на нерухомій основі 3. Циліндрична ділянка зовнішньої поверхні барабана 1, що контактує з пружними колесами 4, виконана у вигляді бандажного кільця 8, закріпленого із колесами 4, виконана у вигляді бандажного кільця 8, закріпленого із зовнішньої сторони барабана 1 будь-яким способом, наприклад із застосуванням радіальних кріпильних елементів 9. Нерухома основа 3 має рамну конструкцію. Пружні колеса 4, як рушії обертального руху барабана 1, розташовані рівномірно по периферії бандажного кільця 8, як циліндрової ділянки зовнішньої поверхні барабана 1, з якою вони пружно контактують. Пружні колеса 4 виконані у вигляді пневматичних шин типу автомобільних. Привідні засоби виконані у вигляді набору двигунів 10, які закріплені па плиті 11, жорстко з'єднаною з нерухомою основою 3. Кожний з двигунів 10 з'єднаний з одним з пружних коліс 4 через гідромуфту 12. Набір двигунів 10 представлений електричними двигунами одного типорозміру і однакової потужності. Гідромуфти 12 також представлені одним типорозміром і мають однакову потужність. Послідовно з'єднані двигун 10, гідромуфта 12 і пружне колесо 4 представляють єдиний уніфікований привідний вузол (Фіг. 3). Барабан 1 може бути виконаний з одним бандажним кільцем 8 (Фіг. 1), або з декількома бандажними кільцями 8 (Фіг. 4), розташованими уздовж подовжньої осі барабана 1 і контактуючими з пружними колесами 4. Таке рішення дозволяє рівномірно розподілити крутильний момент по довжині барабана 1, що важливо в конструкціях, коли довжина барабана 1 значно перевищує його діаметр. На Фіг. 5 показаний приклад використання системи приводу, що заявляється, в конструкції кульового млина. Кульовий млин включає барабан 1, встановлений на нерухомій основі 3, частково заповнений тілами, що мелють (кулями). Барабан 1 має завантажувальний пристрій 13 і розвантажувальний пристрій 14. Зовні барабана по його краях виконано два бандажні кільця 8. По периферії бандажних кілець 8 розташовані уніфіковані приводні вузли "двигун 10 - гідромуфта 12 - пружне колесо 4". Колесо 4 кожного приводного вузла пружно контактує з циліндричною поверхнею відповідного бандажного кільця 8, передаючи барабану 1 крутильний момент. Система приводу барабана, що обертається, працює таким чином. При включенні двигунів 10 (або частини двигунів 10) обертальний момент від двигунів 10 через гідромуфти 12 передається пружним колесам 4, які пружно контактують з циліндричною поверхнею бандажного кільця 8. За рахунок сил тертя між пружними колесами 4 і бандажними кільцями 8 крутильні моменти від двигунів 10 передаються на барабан 1, приводячи його в обертальний рух навколо подовжньої осі 2. При цьому привідні вузли "двигун 10 - гідромуфта 12 - пружне колесо 4" виконують функції приводу, а функції опори барабана 1 виконують його цапфи 5, встановлені в підшипникових вузлах 7, закріп 9 лених на нерухомій основі 3. В описаній системі приводу барабана, що обертається, реалізована працездатна багатодвигунова система з множиною двигунів, паралельно працюючих на єдине навантаження, яка порівняно 90573 10 з однодвигуновими приводами, більш вигідна в енергетичному відношенні, відрізняється простотою і надійністю силової трансмісії і управління потужністю приводу, спрощенням експлуатації і ремонту приводу. 11 90573 12 13 90573 14 15 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 90573 Підписне 16 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601