CN112108212A

CN112108212A - 一种惯性圆锥破碎机

Info

Publication number: CN112108212A
Application number: CN202011118152.3A
Authority: CN
Inventors: 任廷志; 程加远; 徐飞; 满卫华
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2020-12-22
Anticipated expiration: 2040-10-19
Also published as: CN112108212B

Abstract

本发明公开一种惯性圆锥破碎机，包括破碎机机体、破碎腔室、激振偏心块以及主要由平衡偏心块、平衡关节轴承、轴承套杯、增益关节轴承和套筒组成的随转摆动导杆平衡机构。破碎腔室形成于动锥衬板与定锥衬板之间；套筒套设于破碎机主轴上；增益关节轴承套装于套筒的上部；平衡关节轴承套设于套筒的下部；轴承套杯设置于增益关节轴承与平衡关节轴承之间，且内外两侧分别与两轴承连接；轴承套杯的底部安装平衡偏心块；上述随转摆动导杆平衡机构不仅可以使整机设备达到动平衡的效果，同时将自身产生的平衡惯性力传递给套筒，达到增益破碎力的效果。该种惯性圆锥破碎机不仅具有更小振动和更高耐用性，而且以更为可靠结构增益破碎力。

Description

一种惯性圆锥破碎机

技术领域

本发明涉及破碎机设计制造技术领域，特别是涉及一种惯性圆锥破碎机。

背景技术

惯性圆锥破碎机是一种新型破碎设备，具备如破碎比大、破碎产品粒度细和过铁能力强等优点。当前惯性圆锥破碎机主要采用偏心质量块转动产生离心惯性力来提供破碎力，在实际生产过程中，因为这个离心惯性力的作用，也会使整机产生较大的周向振动和偏振，这样就会对设备上各零部件造成较大损伤，能耗高，噪音与扬尘也比较大。因此要在不减小破碎机破碎力的同时，尽可能地降低破碎机的周向振动和偏振。

此前，瑞典山特维克公司公开了专利号为CN103002986A的一种惯性圆锥破碎机及其平衡的方法，该专利提供了一种动平衡式惯性圆锥破碎机，即在惯性破碎机下方的驱动轴承上安装两个平衡配重，在运动过程中两个平衡配重对破碎机机壳施加了一对与惯性破碎机激振器所产生的惯性力方向相反的平衡惯性力，达到了抑制破碎机在水平面内的周向振动的目的，但也对驱动轴承产生了额外的周向惯性力，从而影响了驱动轴承的使用寿命。中国成都大宏力机械股份有限公司公开了一项专利号为CN 203264722U的实用新型专利，该专利公开一种惯性圆锥破碎机偏心配重结构，也是将平衡配重块放置在了驱动轴承上，因此也无可避免地对驱动轴承的寿命造成了影响。且以上两种技术均无法对惯性圆锥破碎机的破碎力产生增益效果。

燕山大学公开了专利号为CN 108393125A的一种惯性圆锥破碎机。该专利利用平衡偏心块、平衡偏心块支承部件、连杆与套筒一并构成随动铰链四杆机构。通过连杆带动平衡机构旋转，平衡机构旋转使平衡偏心块产生与激振机构相反的离心平衡力并使平衡机构与激振机构的偏转方向相反。平衡机构产生的平衡离心力与激振机构产生的激振力在破碎机工作过程中相互平衡，从而从根源上降低惯性圆锥破碎机的振动。平衡机构产生的平衡离心力通过连杆又传递给破碎机构，从而增益了破碎机构破碎物料的效果。但该机构同时存在偏振加剧、连杆寿命短和可靠性差等缺点。

综上所述，现有的惯性圆锥破碎机仍然存在各式各样的缺陷。因此，如何提出一种新型的惯性圆锥破碎机，使破碎力有所增益的同时，提高各部件的耐用性和可靠性，是本发明亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的惯性圆锥破碎机，以解决上述现有技术存在的问题，该机构具有更小额振动和更高的耐用性，以更可靠的平衡惯性力结构来增益该种惯性圆锥破碎机的破碎力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种惯性圆锥破碎机，主要包括：

破碎机机体，所述破碎机机体内安装有定锥、动锥和破碎机主轴，所述动锥安装于所述破碎机主轴上；

破碎腔室，所述定锥和所述动锥上均安装有衬板，所述破碎腔室形成于定锥衬板和动锥衬板之间；

随转摆动导杆平衡机构，所述随转摆动导杆平衡机构包括平衡偏心块、平衡关节轴承、轴承套杯、增益关节轴承和套筒；所述套筒套设于所述破碎机主轴上，所述破碎机主轴能够在所述套筒中旋转并沿所述套筒的轴线方向滑动；所述增益关节轴承套装于所述套筒的上部；所述平衡关节轴承套设于所述套筒的下部，且外圈固定；所述轴承套杯设置于所述增益关节轴承与所述平衡关节轴承之间，且内外两侧分别与两轴承连接；所述轴承套杯的底部安装所述平衡偏心块；

激振偏心块，所述激振偏心块安装于所述套筒上，且所述激振偏心块位于所述平衡偏心块的相反侧。所述激振偏心块随所述套筒旋转和偏转，该偏转方向不同于所述激振偏心块的偏转方向。

可选的，所述平衡偏心块位于所述套筒的垂直侧，并与所述激振偏心块位于同一水平侧。

可选的，所述破碎机机体内设置有动锥支承，所述动锥支承通过第一球面轴承与所述套筒连接；所述平衡关节轴承的外圈固定于所述动锥支承上。

可选的，所述动锥通过第二球面轴承与所述破碎机机体连接，且所述第二球面轴承支承于所述动锥支承的上方。

可选的，所述增益关节轴承包括增益关节轴承外圈和增益关节轴承内圈，所述增益关节轴承外圈通过球键与所述增益关节轴承内圈转动连接；所述增益关节轴承内圈通过平键与所述套筒滑动安装。

可选的，为了合理放置激振偏心块和平衡偏心块，所述激振偏心块的轴线和所述平衡偏心块的轴线分别与所述破碎机机体的中心线的夹角正弦值为正比例函数。

可选的，所述轴承套杯的底部安装有平衡偏心块法兰，所述平衡偏心块安装于所述平衡偏心块法兰上；为了使惯性圆锥破碎机工作过程中的周向惯性力相互抵消，所述平衡偏心块的静力矩和所述平衡偏心块法兰的静力矩总和设置为是所述激振偏心块的静力矩的1-2倍。

可选的，所述破碎机机体的下方设置有破碎机基座，所述破碎机机体通过橡胶减振器安装于所述破碎机基座上。

可选的，所述破碎机基座上安装驱动轴承，所述驱动轴承通过连接轴连接至所述套筒的底端。

可选的，所述破碎机机体的顶部安装有定锥支承，所述定锥安装于所述定锥支承上。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

与现有技术相比，本发明提供的惯性圆锥破碎机具有更小的振动和更高的耐用性能，同时以更为可靠的结构提供更大的破碎力。本发明通过将破碎机平衡机构的主要承重件移动到了机体上，从而很好地避免了平衡机构对破碎机驱动组件的影响，并且平衡偏心块可以如同激振偏心块一样做圆锥摆，利用这个特性通过简单的杠杆原理进行适当的变形，使平衡偏心块产生的平衡惯性力不仅使整体达到动平衡，同时也一定程度上增益惯性圆锥破碎机的破碎力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明惯性圆锥破碎机的结构剖面示意图；

图2为本发明惯性圆锥破碎机内部主要机构的轴侧示意图；

图3为本发明惯性圆锥破碎机工作时随转摆动导杆平衡机的构结构剖面示意图；

其中，附图标记为：1-破碎机主轴；2-破碎腔室；3-定锥衬板；4-定锥；5-定锥固定板；6-定锥支承部件；7-破碎机机体；8-动锥衬板；9-动锥；10-动锥支承部件；11-橡胶减振器；12-破碎机基座；13-驱动支承部件；14-套杯；15-驱动轴承；16-套环；17-连接轴；18-联轴器；19-激振偏心块；20-平衡偏心块；21-平衡偏心块法兰；22-端盖；23-平衡关节轴承；24-轴承套杯；25-增益关节轴承外圈；26-球键；27-增益关节轴承内圈；28-平键；29-第一球面轴承；30-球面环；31-第二球面轴承；32-支承法兰；33-套筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种不仅具有更小振动和更高耐用性，且以更可靠结构提供增益破碎力的惯性圆锥破碎机。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1-3所示，本实施例提供一种惯性圆锥破碎机，主要包括破碎机机体7、破碎机基座12、定锥衬板3、动锥衬板8、激振偏心块19以及由平衡偏心块20、平衡关节轴承23、轴承套杯24、增益关节轴承外圈25、增益关节轴承内圈27和套筒33组成的随转摆动导杆平衡机构。其中，破碎机机体7被固定在橡胶减振器11上，橡胶减振器11被固定在破碎机基座12上；动锥衬板8被固定在破碎机主轴1上的动锥9上，定锥衬板3被固定在破碎机机体7内的定锥4上，定锥衬板3与动锥衬板8之间形成破碎腔室2；破碎机主轴1与动锥9固结且由第二球面轴承31支撑，动锥9可绕第二球面轴承31的球心作空间定点转动。上述随转摆动导杆平衡机构不仅可以使整机设备达到动平衡的效果，同时将自身产生的平衡惯性力传递给套筒，达到增益破碎力的效果。

本实施例中，如图1所示，动锥9被动锥支承部件10支承安装，动锥支承部件10被固定在破碎机机体7内腔中；动锥支承部件10顶端还通过第一球面轴承29与套筒33的顶部连接，第二球面轴承31位于第一球面轴承29的上方，且两轴承之间安装有支承法兰32和球面环30，具体安装方式如图1所示。相对应的，破碎机机体7的顶部安装定锥固定板5，定锥固定板5由定锥支承部件6支承固定，定锥4固定于定锥固定板5上。

本实施例中，如图1和3所示，破碎机主轴1能够在套筒33中旋转且可沿套筒33轴线方向滑动，激振偏心块19被固定在套筒33上，驱动轴承15通过连接轴17连接至套筒33以驱动套筒33旋转，激振偏心块19可绕第一球面轴承29的球心作空间定点转动。

进一步地，为了避免干涉，破碎机主轴1的驱动源可连接在破碎机主轴1的顶端。

进一步地，如图1所示，连接轴17通过联轴器18与套筒33连接。

进一步地，如图1所示，驱动轴承15连接有驱动电机，破碎机基座12上安装有驱动支承部件13，用于支承驱动轴承15；驱动支承部件13上设置有套杯14和与之相配的套环16，用于安装驱动轴承15。

本实施例中，如图1和2所示，增益关节轴承内圈27套在套筒33外侧，增益关节轴承外圈25套在增益关节轴承内圈27外侧，轴承套杯24内外侧分别与增益关节轴承外圈25和平衡关节轴承23固定；平衡关节轴承23的外圈被固定在动锥支承部件10内腔底部；平衡偏心块法兰21被固定在轴承套杯24的底部，同时还与平衡关节轴承23固定；平衡偏心块20被放置在平衡偏心块法兰21底部内。如图1所示，动锥支承部件10的底端面安装有端盖22，平衡偏心块20和激振偏心块19均位于端盖22的下方，随转摆动导杆平衡机构的其余部件位于由动锥支承部件10和端盖22围成的空间内。其中，端盖22的中心开设有直径足够大的通孔，防止对随转摆动导杆平衡机构的旋摆运动造成干涉。

本实施例中，如图1和2所示，平衡偏心块20在套筒33的垂直侧，该侧不同于固定在套筒33上的激振偏心块19的那侧，并且平衡偏心块20与激振偏心块19位于同一水平侧。

本实施例中，如图1和3所示，增益关节轴承外圈25通过球键26可相对增益关节轴承内圈27偏转且一并随增益关节轴承内圈27旋转，增益关节轴承内圈27通过平键28可相对套筒33滑动且一并随套筒33绕着第一球面轴承29的球心作空间定点旋转。由平衡偏心块20、平衡关节轴承23、轴承套杯24、增益关节轴承外圈27、增益关节轴承内圈25和套筒33组成的随转摆动导杆平衡机构，既可以降低惯性圆锥破碎机的周向振动和偏振，也可以将平衡惯性力加以利用来增益破碎力。

本实施例中，如图3所示，惯性圆锥破碎机工作过程中，激振偏心块19随套筒33旋转和偏转，平衡偏心块20和平衡偏心块法兰21被固定在平衡关节轴承23上一并绕着动锥支承部件10底部旋转和偏转，该偏转方向不同于激振偏心块19的偏转方向。激振偏心块19的轴线与破碎机机体7中心线的夹角是随工况而变化的，同时该夹角变化决定了平衡偏心块20轴线与破碎机机体7中心线夹角变化，则在给定激振偏心块19轴线与破碎机机体7中心线夹角的前提下，随转摆动导杆平衡机构驱动平衡偏心块20实现整机的动平衡。平衡偏心块20轴线与破碎机机体7中心线夹角的公式为：

式中，α₂为激振偏心块轴线与破碎机机体中心线夹角(rad)，l₁为第二球面轴承球心到增益关节轴承内圈球心的距离(mm)，l₂为增益关节轴承内圈球心到平衡关节轴承球心的距离(mm)，α₁为平衡偏心块轴线与破碎机机体中心线夹角(rad)。

如图3所示的工作位置，激振偏心块19和套筒33一并作旋摆运动，产生周向惯性力，用以提供物料破碎所需的破碎力，平衡偏心块20和平衡偏心块法兰21随着平衡关节轴承23一并作旋摆运动，上述两种旋转方向和大小相等。平衡偏心块20质量和平衡偏心块法兰21质量总和与激振偏心块19质量的关系为：

式中，m₁为激振偏心块质量(kg)，m₂为套筒质量(kg)，m₃为平衡偏心块质量(kg)，m₄为平衡偏心块法兰质量(kg)，e₁为激振偏心块和套筒总质心到破碎机机体中心线的距离(mm)，e₂为平衡偏心块和平衡偏心块法兰总质心到破碎机机体中心线的距离(mm)。

如图3所示的工作位置，由平衡偏心块20、平衡关节轴承23、轴承套杯24、增益关节轴承外圈27、增益关节轴承内圈25和套筒33组成的随转摆动导杆平衡机构，不仅可以使整机设备达到动平衡的效果，也同时将自身产生的平衡惯性力传递给套筒，达到增益破碎力的效果。随转摆动导杆平衡机构增益破碎力占总破碎力比值为：

式中，c为增益破碎力占总破碎力比值，k₁为增益关节轴承内圈球心到平衡关节轴承球心的距离(mm)，k₂为平衡偏心块和平衡偏心块法兰总质心到平衡关节轴承球心的距离(mm)。

设计随转摆动导杆平衡机构时要充分考虑如下三个条件：

(1)为了合理放置激振偏心块和平衡偏心块，激振偏心块的轴线和平衡偏心块的轴线分别与破碎机机体中心线夹角的正弦值为正比例函数；

(2)惯性圆锥破碎机工作时，激振偏心块和平衡偏心块的两种旋转方向和大小相等，为了保证平衡机构能够有效地使整机达到动平衡，平衡偏心块的静力矩和平衡偏心块法兰的静力矩总和是激振偏心块的静力矩的1至2倍；

(3)为了充分利用平衡机构的增益破碎力，保证能量利用率，合理设置增益关节轴承内圈球心与平衡偏心块和平衡偏心块法兰总质心到衡关节轴承球心的距离，建议随转摆动导杆平衡机构增益破碎力占总破碎力比值应大于0.4，小于0.5。

综上所述，与现有技术相比，本实施例具有如下优点：

1、将破碎机平衡机构的主要承重件移动到了机体上，从而很好地避免了平衡机构对破碎机驱动组件的影响，不会影响驱动轴承的使用寿命。

2、激振偏心块和平衡偏心块被放置水平相反侧，不仅很好地降低惯性圆锥破碎机整机周向振动，同时也消除了偏振现象。

3、通过简单的杠杆原理进行适当的变形，使平衡偏心块产生的平衡惯性力不仅使整体达到动平衡，同时也一定程度上增益惯性圆锥破碎机的破碎力。

4、该随转摆动导杆平衡机构的结构简单实用，具有使用寿命长，可靠性高等特点，解决了现有的平衡增益机构寿命短、可靠性差等缺点。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种惯性圆锥破碎机，其特征在于，包括：

激振偏心块，所述激振偏心块安装于所述套筒上，且所述激振偏心块位于所述平衡偏心块的相反侧。

2.根据权利要求1所述的惯性圆锥破碎机，其特征在于，所述平衡偏心块位于所述套筒的垂直侧，并与所述激振偏心块位于同一水平侧。

3.根据权利要求1所述的惯性圆锥破碎机，其特征在于，所述破碎机机体内设置有动锥支承，所述动锥支承通过第一球面轴承与所述套筒连接。

4.根据权利要求3所述的惯性圆锥破碎机，其特征在于，所述动锥通过第二球面轴承与所述破碎机机体连接，且所述第二球面轴承支承于所述动锥支承的上方。

5.根据权利要求1所述的惯性圆锥破碎机，其特征在于，所述增益关节轴承包括增益关节轴承外圈和增益关节轴承内圈，所述增益关节轴承外圈通过球键与所述增益关节轴承内圈转动连接；所述增益关节轴承内圈通过平键与所述套筒滑动安装。

6.根据权利要求1所述的惯性圆锥破碎机，其特征在于，所述激振偏心块的轴线和所述平衡偏心块的轴线分别与所述破碎机机体的中心线的夹角正弦值为正比例函数。

7.根据权利要求1所述的惯性圆锥破碎机，其特征在于，所述轴承套杯的底部安装有平衡偏心块法兰，所述平衡偏心块安装于所述平衡偏心块法兰上；所述平衡偏心块的静力矩和所述平衡偏心块法兰的静力矩总和是所述激振偏心块的静力矩的1-2倍。

8.根据权利要求1所述的惯性圆锥破碎机，其特征在于，所述破碎机机体的下方设置有破碎机基座，所述破碎机机体通过橡胶减振器安装于所述破碎机基座上。

9.根据权利要求8所述的惯性圆锥破碎机，其特征在于，所述破碎机基座上安装驱动轴承，所述驱动轴承通过连接轴连接至所述套筒。

10.根据权利要求1所述的惯性圆锥破碎机，其特征在于，所述破碎机机体的顶部安装有定锥支承，所述定锥安装于所述定锥支承上。