Изобретение относится к вибрационным конусным дробилкам- мельницам мелкого дробления, а точнее, к виброимпульсным мельни- цам.

Предшествующий уровень техники

Широко применяемые в настоящее время конусные дробилки с эксцентриковым приводом были изобретены в 1878 году и практиче- ски исчерпали технологические возможности для своей конструкции, так как их степень дробления невозможно поднять более 5. Конусные вибрационные дробилки вместо эксцентрикового кинематического привода имеют вибрационный динамический привод, позволяющий им поднять степень дробления до 20 и управлять ею в пределах от 4 до 20. Таким образом, они способны работать как дробилки и как мельницы или заменять их одновременно.

Однако, высокая степень измельчения сопровождается увеличе- нием нагрузок на узлы и детали вибрационных дробилок, усложнени- ем их конструкции и изготовления.

Особого внимания требует привод вибратора и сам вибратор, так как они при передаче крутящего момента должны совершать ги- рационное движение с переменной амплитудой и высокими ускорени- ями. Привод вибратора должен выполнять функции компенсационной муфты высокой надежности. По этой причине при совершенствовании вибрационных конусных дробилок конструкторы уделяют особое внимание именно этому узлу, а также вспомогательным средствам, повышающим его надежность, например, подаче смазки. Известна конусная вибрационная дробилка (патент США J O4592517, В02С, от 03.06.1986 г.), содержащая корпус с наружным конусом и сферическую опору для внутреннего конуса, имеющего вал, на котором размещен с помощью подшипника дебалансный виб- ратор, соединенный через эластичную компенсационную муфту с двигателем с помощью клиноременной передачи.

Подача жидкой смазки в сферическую опору конуса, в подшип- ник вибратора и в шарнир подвеса вибратора осуществляется через отверстие в корпусе сферической опоры. Подпятник внутреннего ко- нуса, корпус сферической опоры, верхний торец подшипника вибра- тора и вал конуса образуют кольцевую камеру, которая распределяет смазку во все упомянутые пары трения. Причем давление смазки в камере создает вертикальную силу, действующую на торец подшип- ника как на плунжер гидроцилиндра и прижимающую подшипник к его сферическому шарниру на корпусе сферической опоры. Часть смазки, которая направляется на поверхность трения подшипника вибратора, встречает сопротивление, так как ей надо преодолеть цен- тробежную силу обратного потока смазки из-за вращения подшипни- ка вибратора. Привод вибратора подвержен повышенным нагрузкам из-за значительной амплитуды верхней головки вала.

Известная дробилка имеет следующие недостатки:

- пониженная надежность рабочих поверхностей цилиндриче- ского подшипника вибратора, так как подача в него смазки осуществ- ляется от периферии к центру (против центробежной силы подшип- ника, а не наоборот, как это принято;

- пониженная надежность шарнирного подвеса подшипника вибратора к сферической опоре по причине, упомянутой в предыду- щем пункте; - низкая надежность приводного компенсационного вала.

Из-за указанных недостатков такая дробилка не может иметь степень дробления более 15 из-за низкой надежности подшипника вибратора, поэтому она применяется только для процесса дробления, а не измельчения.

Известна также конусная вибрационная дробилка (патент США JN°4452401 , В02С, от 05.06.1984 г.), содержащая корпус с наружным конусом и сферическую опору для внутреннего конуса, имеющего вал, на котором размещен с помощью подшипника дебалансный виб- ратор, подвешенный к валу и соединенный через эластичную муфту и клиноременную передачу с двигателем.

Рассматриваемая дробилка отличается от предыдущего аналога конструкцией опоры дебалансного вибратора и подачей в его под- шипник смазки. Последняя подается через сферическую опору внут- реннего конуса, его тело и его вал.

Дебалансный вибратор подвешен к валу внутреннего конуса с помощью самоустанавливающегося подшипника. Положение вибра- тора зафиксировано клиновым стопором внутри эластичной муфты.

Недостатки известной дробилки:

- для демонтажа внутреннего конуса из дробилки для замены изношенной брони требуется отсоединить вибратор. Для этого нужно выбить стопорный клин, предварительно ослабив в нем натяг путем подъема вибратора. Эта регулярная операция существенно осложняет эксплуатацию дробилки;

- подача смазки в подшипник вибратора через поверхности кон- такта сферической опоры и внутреннего конуса весьма ненадежна, как и в предыдущем аналоге, так как наблюдаются большие утечки масла на этой поверхности в слив, что приводит к дефициту смазки в под- шипнике вибратора и к снижению его срока службы;

- эластичная резинова торообразная компенсационная муфта, как и в предыдущем аналоге, ограничивает передачу мощности 250 кВт и технологические показатели дробилки;

- закручивание муфты создает пиковую вертикальную силу, действующую на подшипник подвеса вибратора и снижающую его срок службы.

Известна принимаемая за прототип конусная вибрационная дробилка (патент Франции ^7925585, В02С, от 15.10.1979 г.).

Дробилка содержит корпус с наружным конусом и сферическую опору для внутреннего конуса, имеющего вал, на котором размещен с помощью подшипника дебалансный вибратор, соединенной опорно- приводной штангой, имеющей сферические концы с шарами, с двига- тел ем через промежуточный вал и клиноременную передачу.

Так же, как и в предыдущих аналогах, её внутренний конус установлен на сферической опоре и снабжен валом, на котором с по- мощью подшипника скольжения размещен дебалансный вибратор, груз которого выполнен из отдельных дисков, размещенных на втулке подшипника и снабженных болтовым зажимом на ней. Опорой вибра- тора является не сферическая опора, как в первом аналоге, и не вал конуса, как во втором аналоге, а шарнирная вал-штанга, которая в этой дробилке выполняет две функции: приводного элемента (ком- пенсационная муфта) и опоры. За счет такого объединения функций конструкция дробилки упростилась. Однако еще в большей степени снизилась её надежность из-за значительного сокращения срока службы вала-штанги.

Конструкция известной дробилки имеет следующие недостатки: - болтовой зажим дисковых грузов вибраторов деформирует се- чение втулки подшипника, превращая ее в эллипс, что резко снижает срок службы подшипника;

- низкая надежность штанги из-за значительных угловых откло- нений (более 6°) и знакопеременных ускорений, иногда в 10 раз превышающих ускорение свободного падения. Повреждения возни- кают

на поверхностях контакта шаров со штангой и втулками;

- потребность в датчике амплитуды, предохраняющем штангу от поломки при угле отклонения более 6°.

Таким образом, известная дробилка отличается низкой надеж- ностью из-за неудачного решения конструкции вибратора и из-за большой амплитуды верхней шарнирной головки вала-штанги.

Краткое описание изобретения

Задачей настоящего изобретения является повышение техноло- гических возможностей дробилки-мельницы з'а счет повышения раз- решающей возможности привода для увеличения амплитуды внут- реннего конуса и числа его качаний.

Другой задачей является повышение надежности и упрощение эксплуатации мельницы, главным образом, за счет реконструкции её дебалансного вибратора и его приводного элемента.

Не менее важной задачей является повышение срока службы подшипника дебалансного вибратора путем улучшения распределения в нем смазки по рабочей поверхности. Важно также, чтобы опорно- приводной элемент дебалансного вибратора был выполнен таким об- разом, чтобы обеспечить надежность его работы.

Для решения поставленных задач предлагается виброимпульс- ная мельница, содержащая корпус с наружным конусом и сфериче- ской опорой для внутреннего конуса с валом, на котором установлен подшипник вибратора, снабженный на своей наружной поверхности дебалансным грузом с возможностью его поворота и фиксации и со- единенный приводным валом-штангой с шаровыми головками с про- межуточным валом, при этом шаровые головки размещены в расточ- ках упомянутых соединяемых элементов, в которой в соответствии с настоящей полезной моделью наружная поверхность подшипника вибратора выполнена в виде эксцентричного подшипника, на котором смонтирован дебалансный груз в виде эксцентрика с вертикальным разрезом, гидрозажимом в широкой части и цевочным зацеплением с основанием подшипника вибратора, в котором расточка под шаровую головку вала-штанги смещена радиально относительно оси вала кону- са на величину 0,02 от диаметра внутреннего конуса у основания с от- ставанием на 45° по окружности от вертикальной плоскости эксцен- триситета дебалансного груза в сторону, противоположную его вра- щению.

Достоинство предлагаемой мельницы состоит в том, что под- шипниковая втулка не подвергается деформации при закреплении на ней дебалансного груза с помощью гидрозажима в широкой части груза. Сохраняя в сечении окружность, втулка подшипника обеспечи- вает равномерный по ее окружности слой смазки.

Кроме того, этот узел существенно упрощается в изготовлении и эксплуатации, так как вместо трех грузов остается только один груз, который для регулировки центробежной силы легко поворачивается на подшипнике цевочным механизмом.

Другим достоинством является повышенная надежность при- водного вала-штанги. Его верхняя шаровая головка при рабочем гира- ционном движении внутреннего конуса стремится занять положение, близкое к соосному с осью корпуса мельницы, что снижает до мини- мума амплитуду ее вынужденных отклонений от собственной оси и нагрузку на шаровые головки.

Смещение оси верхней головки от оси вала конуса 0,02 от его диаметра у основания соответствует отклонению конуса на величину средней разгрузочной щели между конусами, а угловое отставание центра головки на 45° от вертикальной плоскости эксцентриситета дебалансного груза соответствует плоскости отклонения оси внутрен- него конуса в момент его сближения с наружным конусом, когда виб- ратор опережает эту плоскость в среднем на 45°. Такое решение за- ставляет сохранять ось вала-штанги почти вертикальное положение во время работы мельницы.

Краткий перечень чертежей.

На рис. 1 представлен продольный разрез предлагаемой вибро- импульсной мельницы, на рис. 2 - поперечный разрез дебалансного груза, а на рис. 3 - схема работы конструкции.

Лучший вариант осуществления изобретения

Виброимпульсная мельница (рис. 1) содержит установленный на опоре 1 с помощью эластичных амортизаторов 2 корпус 3, в кото- ром с помощью резьбы 4 смонтирован наружный конус 5, снабженной защитной броней 6. Корпус 3 имеет также сферическую опору 7 для внутреннего конуса 8, несущего защитную броню 9. Внутренний ко- нус 8 снабжен запрессованным в него цилиндрическим валом 10, на котором смонтирован эксцентричный подшипник скольжения 11 виб- ратора, на наружную подшипниковую поверхность которого установ- лен тоже выполненный в виде эксцентрика дебалансный груз 12, вы- полненный с возможностью поворота относительно подшипника 1 1 и фиксации его положения на нем с помощью стягивающего гидропла- стового устройства с тягой 13 и цилиндром 14 (рис. 2).

В нижней части подшипника 1 1 выполнена расточка 15, ось ко- торой смещена в плоскости центра тяжести дебалансного груза 12 в противоположную от его центра тяжести сторону на величину 0,02 D, где D - диаметр внутреннего конуса у основания. Кроме того, ось рас- точки 15 смещена на 45° по окружности от вертикальной плоскости эксцентриситета дебалансного груза в сторону, противоположную его вращению.

В расточку 15 установлена верхняя шаровая головка 16 вала- штанги 17. Его нижняя шаровая головка 18 смонтирована в расточке 19 промежуточного вала 20 с закрепленным на нем шкивом 21. На нижнем торце дебалансного груза 12 выполнены пазы цевочного за- цепления с подшипником 1 1.

Мельница работает следующим образом. При вращении шкива

21 и промежуточного вала 20 крутящий момент передается подшип- нику 1 1 дебалансного вибратора с грузом 12. Развиваемая вибратором центробежная сила заставляет внутренний конус 8 обкатываться по наружному конусу 5 через слой дробимого материала. При необходи- мости изменить крупность продукта груз 12 поворачивают относи- тельно подшипника 1 1, предварительно ослабив тягу 13, а затем после поворота груза 12 его положение фиксируют той же тягой 13. При этом затяжка тяги 13 не приводит к деформации подшипника 11 , так как его жесткость существенно увеличена за счет придания ему экс- центричной формы, а также благодаря затяжке дебаланса в его экс- центричной толстой зоне, а не в тонкой, как в прототипе.

Таким образом, достигается надежность работы подшипника 1 1. При среднем размере разгрузочной щели между конусами слой мате- риала деформируется на величину 0,02 D, то есть на половину вели- чины одностороннего разгрузочного зазора.

Плоскость максимального сближения конусов из-за инерции корпуса отстает от вертикальной плоскости положения центра тяже- сти дебаланса 12 примерно на 40-50°. Дебаланс 12 постоянно меняет свое положение в этих пределах (в среднем 45°) из-за изменения со- противления деформации слоя дробимого материала. Поэтому сме- щение центра головки 16 на 45° в сторону отставания от дебаланса 12 в сочетании с отклонением его от оси дробилки на 0,02 D позволяет оси вала- штанги 17 находиться почти всегда в вертикальном положе- нии, что существенно повышает срок его службы.

Предложенные конструктивные решения дают возможность увеличивать как статический момент дебалансного вибратора, так и число его оборотов, то есть повышать силу и частоту воздействия на материал. Это повышает степень измельчения на 8-10 единиц и про- изводительность на 10-20 %.

Таким образом, отличительные признаки настоящей полезной модели обеспечивают решение поставленных задач.

Промышленная применимость

Предлагаемое изобретение может быть наиболее широко ис- пользовано в производстве стройматериалов, в частности цемента.