CN110726619A - 一种微型旋回破碎力学试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型旋回破碎力学试验台，包括：盖板、底座、外滑轨部件、内滑轨部件、旋转部件、破碎腔和角度调节器。动锥衬板在滚柱和弹簧的共同作用下，进行周期性挤压破碎腔中矿石颗粒，与此同时，传感器开始采集载荷谱、破碎力以及破碎力分布等数据，并实时传输到微机，操作者根据实际破碎情况，通过微机控制，调节角度调节器，调节定锥衬板倾角，也可以通过调节轴套座的位置，调节动锥衬板的倾角，同时也可以调节主轴转速，动锥衬板和定锥衬板可以更换，从而实现在实验室条件下，对不同啮角、不同转速以及不同腔型曲线等多工况下的矿石破碎试验，并获得破碎腔内部载荷分布以及转轴的扭矩分布，预测旋回破碎机衬板磨损情况。

Description

一种微型旋回破碎力学试验台

技术领域

本发明涉及一种矿用破碎机械，特别涉及一种微型旋回破碎力学试验台。

背景技术

目前，我国90％以上的能源、80％以上的工业原料和70％以上的农业生产资料都来自于矿产资源。在矿物原料加工与利用过程中，破碎与磨矿占整个选矿厂功耗的60％以上。因为磨机的效率只有1％，破碎机的效率达到10％。因此，将碎磨功耗前移，达到碎磨过程中“多碎少磨”的技术目标，是选矿厂增产增收、节能降耗的关键，再加上，采矿业的下游企业对矿石产品产量和质量要求不断提高，大型旋回破碎机作为一种粗碎作业装备，被广泛应用于铁矿、铜矿等金属矿的初级破碎。然而很多矿山由于长期连续开采，原矿石的品位日趋降低，高硬度、低品质的原矿石的开采量和碎矿量随之大大增加，这就对旋回破碎机的设计以及性能提出更高的要求，破碎腔作为与矿石直接作用的核心机械部件，其破碎力、耐磨性、寿命、对物料的兼容性以及破碎效果作为重要的考察指标，直接影响旋回破碎机作业效果和效率。要想直接从实际旋回破碎机工作过程中，获得破碎腔破碎力、磨损程度，应力分布、对物料破碎效果以及破碎腔载荷谱等数据是高费用且不现实的，目前获取这些数据的途径主要是静态压缩实验、数值仿真以及理论推导，这些方法都与实际工况相差较大，实验数据存在较大误差，而且市面上还未见到专门用于测量这些数据的仪器和工具，这将严重阻碍设计研发工作者的设计精度。

综观上述旋回破碎机设计发展现状，急需一种微型、便捷、直观的以及低费用的旋回破碎力学试验台。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够克服上述缺陷，提供一种微型、便捷、直观的以及低费用的旋回破碎力学试验台。

一种微型旋回破碎力学试验台，包括：盖板、底座、外滑轨部件、内滑轨部件、旋转部件、破碎腔和角度调节器，所述外滑轨部件、内滑轨部件、旋转部件、破碎腔和角度调节器装在底座上，所述外滑轨部件包括：安装在盖板上的第二滑轨和安装在底座上的第四滑轨，所述第二滑轨和第四滑轨为圆环结构，通过立柱固连，所述第二滑轨和第四滑轨与第一挡板和第二挡板上远离主轴端的制动扣紧固，用于对第一挡板和第二挡板外侧进行周向定位；所述内滑轨部件包括：安装在盖板上的第一滑轨和安装在底座上的第三滑轨，所述第一滑轨和第三滑轨对应安装且结构相同，所述第一滑轨和第三滑轨与第一挡板和第二挡板上靠近主轴端的制动扣紧固，用于对第一挡板和第二挡板内侧进行周向定位；所述旋转部件包括：同轴装配的第一偏心盘、主轴和第二偏心盘，所述两个偏心盘之间还偏置装有可自转的滚柱，所述旋转部件用于对动锥衬板施加偏心挤压作用，进而使得动锥衬板获得偏心摆动，所述旋转部件由电机通过减速器和齿轮副驱动旋转；所述角度调节器用于调节破碎腔中的定锥衬板3 倾角。

进一步，所述盖板位于试验台顶部，其上设有入料口、T型槽、卡槽和第一滑轨，卡槽通过T型槽连接在盖板的下表面前方位置，所述盖板通过立板和外滑轨部件与底座固连。

进一步，所述底座位于试验台底部，其上装有高速摄像头、第三滑轨、排料口、T型槽和集料盒，高速摄像头的高度和方向可调，用于实时观察破碎腔内物料破碎过程，所述集料盒位于底座的中下部，与排料口位置相对应。

进一步，所述破碎腔由定锥衬板、动锥衬板、第一挡板和第二挡板共同围成，所述定锥衬板装配在支撑板上，定锥衬板与动锥衬板相对布置，定锥衬板的上部嵌入卡槽内；所述定锥衬板、动锥衬板位置可更换。

进一步，所述第一挡板和第二挡板位于内滑轨部件和外滑轨部件之间，每个第一挡板和第二挡板上均设有四个制动扣和两个滑槽，通过制动扣与内滑轨部件和外滑轨部件紧固。

进一步，所述动锥衬板位于第一挡板和第二挡板之间，动锥衬板上设有滑柱，该滑柱与第一挡板和第二挡板上的滑槽滑动配合，并通过弹簧将动锥衬板浮动压在滚柱外表面。

进一步，所述角度调节器由液压驱动、液压缸和支撑板组成，所述液压缸31位于液压驱动1的底部，支撑板上部与液压驱动铰接，下部与液压缸头部铰接，支撑板背面加工有Y型支撑，其特征尺寸满足PD:JK:HI＝10:22:11，PB:EF:MN＝56:91:52，∠CFG＝120°±0.5°。

进一步，所述第一偏心盘和第二偏心盘上设有条形槽，所述滚柱通过轴套座螺栓紧固在第一偏心盘和第二偏心盘的条形槽处，所述滚柱28的偏心量通过调整轴套座在条形槽上位置确定；所述主轴转速通过电机调整。

进一步，所述动锥衬板和支撑板内部嵌有压力传感器，用于实时获得矿石颗粒对动锥衬板和定锥衬板的作用力以及分布，所述主轴下端部装有扭矩传感器，用于实时获得破碎腔载荷谱，并将采集的数据通过数据采集卡传输到控制系统，供使用者设计优化使用。

进一步，所述第一挡板和第二挡板由高刚度透明塑料制成，与高速摄像头配合，实时获得内部物料破碎过程信息；所述第一挡板和第二挡板位置可随定锥衬板和动锥衬板变化进行调节。

本发明的工作过程：矿石颗粒从入料口6进入第一挡板2、第二挡板30、动锥衬板8以及定锥衬板3围成的破碎腔，在动锥衬板8和定锥衬板3的往复挤压作用下，实现破碎，与此同时，试验台将获得的动态破碎腔载荷谱以及动锥衬板8和定锥衬板3所受到作用力分布传送到微机，以供使用者进行设计使用，破碎物料从排料口21排出，进入集料盒24，排出的物料可用于统计粒度分布。

本发明的工作原理：首先，将动锥衬板8和定锥衬板3安装在试验台，并调节第一挡板 2和第二挡板30围成破碎腔，其次，电机15通过减速器16和齿轮副将动力输入到旋转部件，并带动旋转部件进行转动，动锥衬板8在滚柱28和弹簧10的共同作用下，进行周期性挤压破碎腔中矿石颗粒，与此同时，传感器开始采集载荷谱、破碎力以及破碎力分布等数据，并实时传输到微机，最后，操作者根据实际破碎情况，可以通过微机控制，调节角度调节器，调节定锥衬板3倾角，也可以通过调节轴套座27的位置，调节动锥衬板8的倾角。

本发明的有益效果：

1.本发明可以实现在实验室条件下，对不同啮角、不同转速以及不同腔型曲线等多工况下的矿石破碎试验，并获得破碎腔内部载荷分布以及转轴的扭矩分布，从而为设计者在设计过程中提供可靠的设计数据。

2.在获得动锥衬板和定锥衬板的载荷分布后，可以预测衬板的磨损情况，进而为衬板的设计提供设计依据和数据支撑。

3.本发明可用于探究矿石颗粒，在旋回破碎状态下，物料动态力学特性，并获得相应的力学特征参数，为旋回破碎机的设计提供破碎物料相关力学参数。

4.本发明支撑板背部依据鳄鱼吻部耦合仿生机理，采用Y型支撑结构，可在降低支撑板厚度的情况下，提高支撑板的刚度，从而降低支撑板对材料的要求。

5.本发明可与高速摄像系统进行配合，获得物料在破碎腔内的运动过程，可以辅助揭示旋回破碎机理，对完善旋回破碎机的设计理论具有重要意义。

附图说明

图1是本发明立体结构示意图；

图2是本发明动力传输示意图；

图3是本发明去掉盖板的局部俯视图；

图4是图1中，A处去掉第四滑轨的局部放大图；

图5是图1中，B处的局部放大图。

图中：

1.液压驱动，2.第一挡板，3.定锥衬板，4.卡槽，5.盖板，6.入料口，7.滑槽，8.动锥衬板，9.第一滑轨，10.弹簧，11.第一偏心盘，12.主轴，13.第二滑轨，14.立柱，15.电机，16.减速器，17.高速摄像头，18.第三滑轨，19.第四滑轨，20.底座，21.排料口，22.T型槽，23.制动扣，24.集料盒，25.齿轮副，26.第二偏心盘，27.轴套座，28.滚柱，29.立板， 30.第二挡板，31.液压缸，32.支撑板，33.Y型支撑。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明的技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

请参阅图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明包括有液压驱动1、第一挡板2、定锥衬板3、卡槽4、盖板5、入料口6、滑槽7、动锥衬板8、第一滑轨9、弹簧10、第一偏心盘11、主轴12、第二滑轨13、立柱14、电机15、减速器16、高速摄像头17、第三滑轨 18、第四滑轨19、底座20、排料口21、T型槽22、制动扣23、集料盒24、齿轮副25、第二偏心盘26、轴套座27、滚柱28、立板29、第二挡板30、液压缸31、支撑板32和Y型支撑33。底座20位于最底部，包括有高速摄像头17、第三滑轨18、排料口21、T型槽22和集料盒24，第三滑轨18、排料口21和T型槽22依次沿x轴方向布置，高速摄像头17位于第三滑轨18和排料口21之间，高度和方向均可调，第三滑轨18固结在底座20的上表面，为圆环结构，集料盒24位于基座20的中下部，与排料口21位置相对应。第二滑轨13、立柱14和第四滑轨19依次沿负z轴方向布置，第二滑轨13和第四滑轨19均为圆环结构，并通过立柱14固结在一起，形成外滑轨部件，外滑轨部件通过第四滑轨19与底座20固结。盖板5位于最上部，包括有入料口6、T型槽22和卡槽4，入料口6和T型槽22沿x轴方向依次布置，卡槽4通过T型槽22，连接在盖板4的下表面前方位置，进一步地，盖板4 通过立板29和外滑轨部件与底座20紧固，在与底座20上第三滑轨18相对应的位置加工有同样的第一滑轨9，第一滑轨9和第三滑轨18共同形成内滑轨部件。第一偏心盘11、主轴 12、第二偏心盘26、轴套座27和滚柱28共同形成旋转部件，第二偏心盘26、主轴12和第一偏心盘11依次沿z轴方向布置，并同轴装配，轴套座27通过螺栓紧固在第一偏心盘11 和第二偏心盘26的条形槽处，滚柱28通过轴套座27装配在第一偏心盘11和第二偏心盘 26之间，并可进行自传。进一步地，旋转部件通过主轴12的上下轴端沿z轴方向装配在盖板5和底座20之间，并且旋转部件、内滑轨部件和外滑轨部件呈同轴布置。电机15通过减速器16降速，然后通过齿轮副25将动力传输到旋转部件。第一挡板2和第二挡板30位于内滑轨部件和外滑轨部件之间，每个第一挡板2和第二挡板30均加工有四个制动扣23和两个滑槽7，并且通过制动扣23与内滑轨部件和外滑轨部件紧固。动锥衬板8位于第一挡板2 和第二挡板30之间，固结在其上的滑柱与第一滑槽8形成滑动配合，并且通过弹簧10将动锥衬板8浮动压在滚柱28外表面。液压驱动1、液压缸31和支撑板32共同形成角度调节器，液压缸31位于液压驱动1的底部，支撑板32上部与液压驱动1铰接，下部与液压缸 31头部铰接，并且在支撑板32的背面加工有Y型支撑33，其特征尺寸满足 PD:JK:HI＝10:22:11，PB:EF:MN＝56:91:52，∠CFG＝120°±0.5°，液压缸31位于液压驱动1的底部。进一步地，角度调节器通过紧固件紧固在底座20的上表面前部，与此同时，支撑板32上装配有定锥衬板3，定锥衬板3与动锥衬板8相对，上部嵌入卡槽4内，并且定锥衬板3、动锥衬板8、第一挡板2和第二挡板30共同围成破碎腔。

所述的动锥衬板8和支撑板32内部嵌有压力传感器(图中未画出)，可以实时获得矿石颗粒对动锥衬板和定锥衬板的作用力以及分布，主轴6下端部装有扭矩传感器(图中未画出)，可以实时获得破碎腔载荷谱，并将采集的数据通过数据采集卡(图中未画出)传输到微机(图中未画出)，供使用者设计优化使用。

所述的第一挡板2和第二挡板30可由高刚度透明塑料制成，与高速摄像头17配合，可实时获得内部物料破碎过程；并且第一挡板2和第二挡板30位置可随定锥衬板3和动锥衬板8大小进行调节。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种微型旋回破碎力学试验台，包括：盖板、底座、外滑轨部件、内滑轨部件、旋转部件、破碎腔和角度调节器，其特征在于，所述外滑轨部件、内滑轨部件、旋转部件、破碎腔和角度调节器装在底座上，所述外滑轨部件包括：安装在盖板上的第二滑轨和安装在底座上的第四滑轨，所述第二滑轨和第四滑轨为圆环结构，通过立柱固连，所述第二滑轨和第四滑轨与第一挡板和第二挡板上远离主轴端的制动扣紧固，用于对第一挡板和第二挡板外侧进行周向定位；所述内滑轨部件包括：安装在盖板上的第一滑轨和安装在底座上的第三滑轨，所述第一滑轨和第三滑轨对应安装且结构相同，所述第一滑轨和第三滑轨与第一挡板和第二挡板上靠近主轴端的制动扣紧固，用于对第一挡板和第二挡板内侧进行周向定位；所述旋转部件包括：同轴装配的第一偏心盘、主轴和第二偏心盘，所述两个偏心盘之间还偏置装有可自转的滚柱，所述旋转部件用于对动锥衬板施加偏心挤压作用，进而使得动锥衬板获得偏心摆动，所述旋转部件由电机通过减速器和齿轮副驱动旋转；所述角度调节器用于调节破碎腔中的定锥衬板3倾角。

2.根据权利要求1所述的一种微型旋回破碎力学试验台，其特征在于，所述盖板位于试验台顶部，其上设有入料口、T型槽、卡槽和第一滑轨，卡槽通过T型槽连接在盖板的下表面前方位置，所述盖板通过立板和外滑轨部件与底座固连。

3.根据权利要求1所述的一种微型旋回破碎力学试验台，其特征在于，所述底座位于试验台底部，其上装有高速摄像头、第三滑轨、排料口、T型槽和集料盒，高速摄像头的高度和方向可调，用于实时观察破碎腔内物料破碎过程，所述集料盒位于底座的中下部，与排料口位置相对应。

4.根据权利要求1所述的一种微型旋回破碎力学试验台，其特征在于，所述破碎腔由定锥衬板、动锥衬板、第一挡板和第二挡板共同围成，所述定锥衬板装配在支撑板上，定锥衬板与动锥衬板相对布置，定锥衬板的上部嵌入卡槽内；所述定锥衬板、动锥衬板位置可更换。

5.根据权利要求1或4所述的一种微型旋回破碎力学试验台，其特征在于，所述第一挡板和第二挡板位于内滑轨部件和外滑轨部件之间，每个第一挡板和第二挡板上均设有四个制动扣和两个滑槽，通过制动扣与内滑轨部件和外滑轨部件紧固。

6.根据权利要求4所述的一种微型旋回破碎力学试验台，其特征在于，所述动锥衬板位于第一挡板和第二挡板之间，动锥衬板上设有滑柱，该滑柱与第一挡板和第二挡板上的滑槽滑动配合，并通过弹簧将动锥衬板浮动压在滚柱外表面。

7.根据权利要求1所述的一种微型旋回破碎力学试验台，其特征在于，所述角度调节器由液压驱动、液压缸和支撑板组成，所述液压缸31位于液压驱动1的底部，支撑板上部与液压驱动铰接，下部与液压缸头部铰接，支撑板背面加工有Y型支撑，其特征尺寸满足PD:JK:HI＝10:22:11，PB:EF:MN＝56:91:52，∠CFG＝120°±0.5°。

8.根据权利要求1所述的一种微型旋回破碎力学试验台，其特征在于，所述第一偏心盘和第二偏心盘上设有条形槽，所述滚柱通过轴套座螺栓紧固在第一偏心盘和第二偏心盘的条形槽处，所述滚柱28的偏心量通过调整轴套座在条形槽上位置确定；所述主轴转速通过电机调整。

9.根据权利要求1所述的一种微型旋回破碎力学试验台，其特征在于，所述动锥衬板和支撑板内部嵌有压力传感器，用于实时获得矿石颗粒对动锥衬板和定锥衬板的作用力以及分布，所述主轴下端部装有扭矩传感器，用于实时获得破碎腔载荷谱，并将采集的数据通过数据采集卡传输到控制系统，供使用者设计优化使用。

10.根据权利要求1或3所述的一种微型旋回破碎力学试验台，其特征在于，所述第一挡板和第二挡板由高刚度透明塑料制成，与高速摄像头配合，实时获得内部物料破碎过程信息；所述第一挡板和第二挡板位置可随定锥衬板和动锥衬板变化进行调节。

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