RU2209120C2

RU2209120C2 - Centrifugal device

Info

Publication number: RU2209120C2
Application number: RU2001127485A
Authority: RU
Inventors: В.А. Артамонов; Эдуард Леонидович Бороха; Владимир Васильевич Воробьёв; Сергей Васильевич Горовенко; Анатолий Викторович Горобец; А.Ю. Козин; А.С. Родин
Original assignee: ЗАО "Урал-Омега"
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2003-07-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; centrifugal plants with vertical shaft of working member. SUBSTANCE: proposed centrifugal device has housing, rotor with vertical shaft whose upper part is mounted in bearing unit, flexible supporting unit connecting the bearing unit with housing and drive. Flexible supporting unit of upper part of rotor shaft is ring-shaped in form; it is mounted coaxially relative to bearing unit and is provided with fixed base in form of flat rings. Fixed base is rigidly connected with housing and movable base is rigidly connected with bearing unit. Flexible supporting member made in form of rubber shock-absorber is located between bases. Movable base is located in upper part of supporting unit, flexible supporting member is fitted tightly relative to lateral surfaces of bearing unit and housing; rotor shaft is flexible. Proposed device ensures angular displacement of rotor excluding slippage of movable base in radial direction and reducing number of parts of flexible unit. EFFECT: enhanced efficiency and reliability. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к центробежным установкам с вертикальным валом рабочего органа (ударно-центробежные дробилки и мельницы, центрифуги и сепараторы различного назначения, испытательные стенды и т.п.), и может найти применение для осуществления преимущественно высокоинтенсивных технологических процессов в поле центробежных сил, вызывающих значительную динамическую неуравновешенность рабочего органа. The invention relates to mechanical engineering, namely to centrifugal plants with a vertical shaft of the working body (impact centrifugal crushers and mills, centrifuges and separators for various purposes, test benches, etc.), and can find application for the implementation of mainly high-intensity technological processes in the field centrifugal forces causing significant dynamic imbalance of the working body.

Известно центробежное устройство (роторная мельница), содержащая корпус, ротор с вертикальным валом и привод, при этом вал ротора выполнен жестким, а его нижняя и верхняя части установлены в подшипниковых узлах, жестко соединенных с корпусом (1). A centrifugal device (rotor mill) is known, comprising a housing, a rotor with a vertical shaft and a drive, while the rotor shaft is rigid, and its lower and upper parts are mounted in bearing units rigidly connected to the housing (1).

Однако из-за жесткого соединения подшипниковых узлов с корпусом и выполнения вала жестким ротор не обладает способностью к радиальным, угловым и осевым перемещениям, что обуславливает высокие вибрационные нагрузки на подшипниковые узлы, корпус и опорные конструкции и их быстрый выход из строя при возникновении значительной динамической неуравновешенности ротора. However, due to the rigid connection of the bearing units with the housing and the shaft being made rigid, the rotor does not have the ability to radial, angular and axial movements, which leads to high vibrational loads on the bearing units, the housing and supporting structures and their quick failure in the event of significant dynamic imbalance rotor.

Известно центробежное устройство (центрифуга), содержащая корпус, ротор (барабан) с жестким вертикальным валом и привод, при этом верхняя часть вала установлена в подшипниковом узле, соединенном с корпусом посредством упругих элементов (пружин), работающих в радиальных направлениях, нижняя часть вала соединена со шкивом посредством упругих элементов, а шкив привода закреплен на корпусе посредством подшипникового узла (2). A centrifugal device (centrifuge) is known, comprising a housing, a rotor (drum) with a rigid vertical shaft and a drive, the upper part of the shaft mounted in a bearing assembly connected to the housing by means of elastic elements (springs) operating in radial directions, the lower part of the shaft connected with a pulley by means of elastic elements, and the drive pulley is fixed to the housing by means of a bearing assembly (2).

Однако из-за выполнения вала жестким и расположения пружин, соединяющих верхний подшипниковый узел с корпусом в радиальных направлениях, ротор известного центробежного устройства обладает незначительной способностью к радиальным угловым и осевым перемещениям. Данные недостатки обуславливают достаточно высокие вибрационные нагрузки на подшипниковые узлы, корпус и опорные конструкции и их достаточно быстрый выход из строя при возникновении значительной динамической неуравновешенности ротора. However, due to the shaft being rigid and the arrangement of springs connecting the upper bearing assembly to the housing in radial directions, the rotor of the known centrifugal device has little ability to radial angular and axial movements. These shortcomings cause a sufficiently high vibrational load on the bearing assemblies, housing and supporting structures and their fairly quick failure in the event of a significant dynamic rotor imbalance.

Известно также центробежное устройство (сепаратор), содержащее корпус, ротор (барабан) с вертикальным валом, верхняя и нижняя части которого установлены в подшипниковые узлы, упругие опорные узлы, соединяющие подшипниковые узлы с корпусом, и привод, при этом упругий опорный узел верхней части вала ротора выполнен кольцеобразным, установлен коаксиально подшипниковому узлу и содержит выполненные в виде плоских колец два неподвижных основания, жестко соединенные с корпусом и расположенные в верхней и нижней части опорного узла, подвижное опорное основание, жестко соединенное с подшипниковым узлом и расположенное между неподвижными опорными основаниями, и два упругих опорных элемента, расположенные по одному между основаниями, с зазорами с боковыми поверхностями подшипникового узла и корпуса и выполненные в виде резиновых амортизаторов, а вал ротора выполнен жестким (3). Also known is a centrifugal device (cage) comprising a housing, a rotor (drum) with a vertical shaft, the upper and lower parts of which are mounted in bearing units, elastic bearing units connecting the bearing units to the housing, and a drive, while the elastic supporting unit of the upper shaft the rotor is made annular, mounted coaxially to the bearing assembly and comprises two fixed bases made in the form of flat rings, rigidly connected to the housing and located in the upper and lower parts of the support assembly, movable about a pore base rigidly connected to the bearing assembly and located between the stationary support bases, and two elastic support elements located one at a time between the bases, with gaps with the side surfaces of the bearing assembly and the housing and made in the form of rubber shock absorbers, and the rotor shaft is rigid (3 )

Однако в известном устройстве упругий опорный узел и жесткий вал ротора не позволяют ротору совершать угловые перемещения, что обуславливает высокие динамические нагрузки на подшипниковый узел на резонансной частоте вращения ротора и при динамической неуравновешенности ротора упругий опорный узел обладает низкой надежностью из-за того, что подвижное основание при большой динамической неуравновешенности ротора из-за зазора между упругими опорными элементами и боковой поверхностью подшипникового узла может проскальзывать между упругими опорными элементами, а сами упругие опорные элементы из-за зазора между ними и боковой поверхностью корпуса могут смещаться в радиальном направлении, при этом упругий опорный узел обладает достаточно сложной конструкцией. However, in the known device, the elastic support unit and the rigid rotor shaft do not allow the rotor to make angular movements, which leads to high dynamic loads on the bearing unit at the resonant rotational speed of the rotor, and when the rotor is dynamically unbalanced, the elastic support unit has low reliability due to the fact that the movable base with a large dynamic rotor imbalance due to the gap between the elastic support elements and the side surface of the bearing assembly can slip between the control gimi supporting elements themselves and the elastic support members due to the gap between them and the side surface of the housing can be displaced in the radial direction, wherein the elastic supporting unit has a rather complicated construction.

Задача изобретения состоит в снижении динамических нагрузок на подшипниковый узел, возникающих на резонансной частоте вращения ротора и при динамической неуравновешенности ротора за счет обеспечения ротору возможности совершать угловые перемещения, в повышении надежности упругого опорного узла за счет исключения проскальзывания подвижного опорного основания вдоль упругого элемента и исключения смещения упругого опорного элемента в радиальном направлении, а также в упрощении конструкции упругого опорного узла за счет сокращения количества деталей. The objective of the invention is to reduce the dynamic loads on the bearing assembly occurring at the resonant rotational speed of the rotor and during dynamic unbalance of the rotor by providing the rotor with the ability to make angular movements, increasing the reliability of the elastic support unit by eliminating slipping of the movable support base along the elastic element and eliminating displacement elastic support element in the radial direction, as well as to simplify the design of the elastic support node by reducing to Amount of details.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи в центробежном устройстве, содержащем ротор с вертикальным валом, верхняя часть которого установлена в подшипниковом узле, упругий опорный узел, соединяющий подшипниковый узел с корпусом, и привод, причем упругий опорный узел верхней части вала ротора выполнен кольцеобразным, установлен коаксиально подшипниковому узлу и содержит выполненные в виде плоских колец неподвижное опорное основание, жестко соединенное с корпусом, подвижное опорное основание, жестко соединенное с подшипниковым узлом, и упругий опорный элемент, расположенный между основаниями и выполненный в виде резинового амортизатора, отличием является то, что подвижное опорное основание расположено в верхней части опорного узла, упругий опорный элемент установлен беззазорно с боковыми поверхностями подшипникового узла и корпуса, а вал ротора выполнен гибким. Причем подвижное и неподвижное опорные основания выполнены с диаметрами, отвечающими соотношению
D/d>1, где
D - наружный диаметр верхнего подвижного опорного основания;
d - внутренний диаметр нижнего неподвижного опорного основания.The essence of the invention lies in the fact that to solve the problem in a centrifugal device containing a rotor with a vertical shaft, the upper part of which is installed in the bearing assembly, an elastic support node connecting the bearing assembly to the housing, and a drive, the elastic support node of the upper part of the rotor shaft is made annular, mounted coaxially to the bearing assembly and comprises fixed support base made in the form of flat rings, rigidly connected to the housing, a movable support base, rigidly with United with the bearing assembly, and an elastic support element located between the bases and made in the form of a rubber shock absorber, the difference is that the movable support base is located in the upper part of the support assembly, the elastic support element is installed gaplessly with the side surfaces of the bearing assembly and housing, and the shaft the rotor is flexible. Moreover, the movable and fixed support bases are made with diameters corresponding to the ratio
D / d> 1, where
D is the outer diameter of the upper movable support base;
d is the inner diameter of the lower stationary support base.

Изобретение поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Центробежное устройство содержит корпус 1, ротор 2 с гибким вертикальным валом 3, верхняя часть которого установлена в подшипниковом узле 4, упругий опорный узел, соединяющий подшипниковый узел 4 с корпусом 1, и привод (на чертеже не показан). The centrifugal device comprises a housing 1, a rotor 2 with a flexible vertical shaft 3, the upper part of which is installed in the bearing assembly 4, an elastic support assembly connecting the bearing assembly 4 to the housing 1, and a drive (not shown in the drawing).

Упругий опорный узел выполнен кольцеобразным, установлен коаксиально подшипниковому узлу 4 и содержит выполненные в виде плоских колец подвижное опорное основание 5, жестко соединенное с подшипниковым узлом 4 и расположенное в верхней части опорного узла, неподвижное опорное основание 6, жестко соединенное с корпусом 1 и расположенное в нижней части опорного узла, и упругий опорный элемент 7, расположенный между основаниями 5 и 6 беззазорно с боковыми поверхностями подшипникового узла 4 и корпуса 1 и выполненный в виде резинового амортизатора. The elastic support unit is made annular, mounted coaxially to the bearing unit 4 and comprises a movable support base 5 made in the form of flat rings, rigidly connected to the bearing assembly 4 and located in the upper part of the support assembly, a fixed support base 6, rigidly connected to the housing 1 and located in the lower part of the support unit, and an elastic support element 7, located between the bases 5 and 6 without gap with the side surfaces of the bearing unit 4 and the housing 1 and made in the form of a rubber shock-absorbing pa

Подвижное и неподвижное опорные основания 5 и 6 выполнены с диаметрами, отвечающими соотношению:
D/d>1, где
D - наружный диаметр верхнего подвижного опорного основания;
d - внутренний диаметр нижнего неподвижного опорного основания.The movable and fixed supporting bases 5 and 6 are made with diameters corresponding to the ratio:
D / d> 1, where
D is the outer diameter of the upper movable support base;
d is the inner diameter of the lower stationary support base.

Центробежное устройство работает следующим образом. The centrifugal device operates as follows.

С помощью электропривода (на чертеже не показан) и гибкого вала 3 ротору 2 (рабочему органу) придают вращение с требуемой скоростью. При вращении в роторе 2 возникает поле центробежных сил, с помощью которого осуществляют различные центробежные технологические процессы: ускорение дробимого сырья в ударно-центробежных дробилках и мельницах, разделение, смешивание, сушка, извлечение, очистка и т.п. в центрифугах и сепараторах различного назначения, испытание деталей в испытательных центробежных стендах, центробежное литье в центробежных литейных машинах и др. Using an electric drive (not shown in the drawing) and a flexible shaft 3, the rotor 2 (working body) is rotated at the required speed. When rotating in rotor 2, a field of centrifugal forces arises, with the help of which various centrifugal processes are carried out: acceleration of crushed raw materials in impact centrifugal crushers and mills, separation, mixing, drying, extraction, cleaning, etc. in centrifuges and separators for various purposes, testing of parts in test centrifugal stands, centrifugal casting in centrifugal casting machines, etc.

При разгоне или снижении скорости вращения на резонансных частотах вращения, а также при динамической неуравновешенности ротор 2 начинает колебаться в радиальном и угловом направлениях и оказывать динамические воздействия на подшипниковый узел 4 и упругий опорный узел и корпус 1. During acceleration or reduction of the rotational speed at resonant rotational frequencies, as well as during dynamic imbalance, the rotor 2 begins to oscillate in the radial and angular directions and exert dynamic effects on the bearing assembly 4 and the elastic bearing assembly and housing 1.

Благодаря тому что вал 3 выполнен гибким, ротор 2 обладает возможностью совершать угловые и радиальные перемещения. Due to the fact that the shaft 3 is flexible, the rotor 2 has the ability to make angular and radial movements.

Через подшипниковый узел 4 динамическое воздействие воспринимается верхним подвижным опорным основанием 5, которое оказывает динамическое воздействие на упругий опорный элемент 7, расположенный на нижнем неподвижном основании 6, жестко соединенном с корпусом 1. Through the bearing unit 4, the dynamic action is perceived by the upper movable support base 5, which exerts a dynamic effect on the elastic support element 7 located on the lower stationary base 6, rigidly connected to the housing 1.

Благодаря тому что упругий опорный элемент 7 выполнен в виде резинового амортизатора и установлен беззазорно с боковыми поверхностями корпуса 1 и подшипникового узла 4, упругий опорный узел работает на сжатие в радиальном и угловом направлениях. Это способствует затуханию колебаний ротора 2 и значительному снижению динамического воздействия на подшипниковый узел 4 и корпус 1. Due to the fact that the elastic support element 7 is made in the form of a rubber shock absorber and is mounted gaplessly with the side surfaces of the housing 1 and the bearing assembly 4, the elastic support assembly works for compression in the radial and angular directions. This contributes to the attenuation of the oscillations of the rotor 2 and a significant reduction in dynamic effects on the bearing assembly 4 and the housing 1.

Установление упругого опорного элемента 7 беззазорно с боковыми поверхностями корпуса 1 и подшипникового узла 4 исключает проскальзывание подвижного опорного оснований и смещение самого упругого опорного элемента 7. Это обеспечивает повышение надежности упругого опорного узла по сравнению с прототипом. The installation of the elastic support element 7 is gapless with the side surfaces of the housing 1 and the bearing assembly 4 eliminates slipping of the movable support bases and the displacement of the elastic support element 7. This improves the reliability of the elastic support node in comparison with the prototype.

В изобретении упругий опорный узел содержит 3 детали, а в прототипе 5. Этим обеспечивается упрощение конструкции за счет сокращения количества деталей. In the invention, the elastic support node contains 3 parts, and in the prototype 5. This provides a simplification of the design by reducing the number of parts.

Источники информации
1. Авт. св. СССР 1414451, В 02 С 13/14, публ. 1988 г.Sources of information
1. Auth. St. USSR 1414451, B 02 C 13/14, publ. 1988 year

2. Авт. св. СССР 1009513, В 04 В 9/12, публ. 1983 г. 2. Auth. St. USSR 1009513, B 04 V 9/12, publ. 1983 year

3. Авт. св. СССР 1388094, В 04 В 9/02, публ. 1988 г. 3. Auth. St. USSR 1388094, B 04 V 9/02, publ. 1988 year

Claims

1. A centrifugal device comprising a housing, a rotor with a vertical shaft, the upper part of which is mounted in the bearing assembly, an elastic support assembly connecting the bearing assembly to the housing, and a drive, the elastic support assembly of the upper part of the rotor shaft being ring-shaped, mounted coaxially to the bearing assembly and comprises a flat support made in the form of flat rings rigidly connected to the housing, a movable support base rigidly connected to the bearing assembly, and an elastic support element located enny between the support base and configured in the form of a rubber shock absorber, characterized in that the movable support base is arranged on top of the support assembly, the elastic support member is mounted free from play with the side surfaces of the bearing assembly and the housing and the rotor shaft is flexible.

2. The device according to p. 1, characterized in that the movable and stationary support bases are made with diameters corresponding to the ratio:
D / d> 1,
where D is the outer diameter of the upper movable support base;
d is the inner diameter of the lower fixed base.