RU2296010C1

RU2296010C1 - Rotor for material grinder

Info

Publication number: RU2296010C1
Application number: RU2005127451/03A
Authority: RU
Inventors: жкин Владимир Иванович Ст (RU); Владимир Иванович Стяжкин
Original assignee: Владимир Иванович Стяжкин; Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "ФЕРММАШ" (ООО НТЦ "ФЕРММАШ")
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2007-03-27

Abstract

FIELD: grinding.

SUBSTANCE: rotor comprises driving disk, axles arranged over periphery of the disk perpendicular to the plane of the disk, and hummers fit on the axles for permitting rotation with respect to the disk. The hummers are secured to their axles and kinematically interconnected by means of rotatable ring provided with grooves for each axle and cams set in the grooves provided in the axles. The back side and the front side of the groove define a dihedral angle, and the back side is mounted for permitting cooperation with the axle when the ring is in the end position. The cam is mounted in the groove for permitting interaction with the back side of the groove when the ring is in the initial position and with the front side of the groove when the ring is in the operation position.

EFFECT: reduced material and power consumption and enhanced efficiency.

1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится преимущественно к области сельского хозяйства и может быть использовано при механизации трудоемких процессов на животноводческих фермах и комплексах для измельчения материалов (сено, солома) с целью использования в качестве корма (подстилки) для сельскохозяйственных животных отходов производства при утилизации, для получения мульчирующих материалов в растениеводстве, а также в других областях хозяйственной деятельности, например, для измельчения стеблей и корней лекарственных растений в медицине и ветеринарии, для измельчения сыпучих материалов строительного назначения.The invention relates primarily to the field of agriculture and can be used in the mechanization of labor-intensive processes on livestock farms and complexes for grinding materials (hay, straw) for use as feed (bedding) for agricultural animals from production waste during disposal, to obtain mulching materials in plant growing, as well as in other areas of economic activity, for example, for grinding stems and roots of medicinal plants in medicine and veterinary medicine , for grinding bulk materials for construction purposes.

В технике известны роторы для измельчения материалов различного назначения, выполненные в виде приводного диска с жестко закрепленными по окружности вращения измельчающими элементами ножевого или молоткового типа (см., например, ротор измельчителя по авторскому свидетельству на изобретение BG № 39472, МПК А 01 F 29/00, 1986 г.).Rotors for grinding materials for various purposes, made in the form of a drive disk with chopping elements of the knife or hammer type, rigidly fixed around the circumference of rotation, are known in the art (see, for example, the chopper rotor according to the copyright certificate for invention BG No. 39472, IPC A 01 F 29 / 00, 1986).

Недостатком таких устройств является возникновение динамических ударных нагрузок на ротор при измельчении неоднородных по физико-механическим свойствам материалов (размер частиц, плотность и т.п.) из-за жесткой связи измельчающих элементов с приводным диском, а также возможность заклинивания ротора при перегрузках.The disadvantage of such devices is the occurrence of dynamic shock loads on the rotor during grinding of materials non-uniform in physical and mechanical properties (particle size, density, etc.) due to the rigid connection of the grinding elements with the drive disk, as well as the possibility of jamming of the rotor during overloads.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому объекту является дисковый ротор измельчителя, включающий приводной диск, по периферии которого перпендикулярно к его плоскости равномерно по окружности вращения расположены оси, на которых с возможностью поворота относительно диска установлены шарнирные молотки (см., например, дисковый ротор молотковой дробилки по авторскому свидетельству на изобретение СССР № 715096, МПК В 02 С 13/284, БИ № 6, 1980 г. - прототип).The closest in technical essence and the achieved technical result to the claimed object is a disk rotor of the grinder, including a drive disk, on the periphery of which there are axes uniformly rotated around the circumference of rotation around the plane of rotation, on which articulated hammers are mounted relative to the disk (see, for example , disk rotor of a hammer mill according to the copyright certificate for the invention of the USSR No. 715096, IPC В 02 С 13/284, BI No. 6, 1980 - prototype).

В известном устройстве при шарнирном соединении с осями диска молотки в исходном положении занимают неопределенное произвольное положение, что в момент начала работы ротора вызывает его угловое ускорение в режиме возрастания момента инерции в процессе поворота молотков из произвольного в радиальное положение, что приводит к перегрузке привода ротора, а также вызывает вибрацию ротора из-за нарушения его балансировки.In the known device, when hinged with the axes of the disk, the hammers in the initial position occupy an indefinite arbitrary position, which at the moment the rotor starts to work, causes its angular acceleration in the mode of increase of the moment of inertia during the rotation of the hammers from an arbitrary to a radial position, which leads to an overload of the rotor drive, and also causes the vibration of the rotor due to a violation of its balance.

Кроме того, в известном устройстве после выхода шарнирно подвешенного на оси молотка из зоны силового контакта с материалов при вращении диска возникает раскачивание молотка относительно оси подвеса под действием силы инерции вращения молотка, смещающей по окружности диска центр масс молотка то в одну, то в другую сторону относительно радиуса вращения оси молотка, что приводит к разбалансировке ротора и возникновению вибрации при его вращении.In addition, in the known device, after the hammer pivotally suspended on the axis of the hammer from the zone of force contact with materials when the disk rotates, the hammer sways relative to the suspension axis under the influence of the inertia of the rotation of the hammer, which displaces the center of mass of the hammer in one direction or the other around the circumference of the disk relative to the radius of rotation of the axis of the hammer, which leads to an imbalance of the rotor and the occurrence of vibration during its rotation.

При последующем попадании в зону контакта с материалом молотка, раскачивающегося относительно оси подвеса, возможно технологическое воздействие на молоток в сторону увеличения его углового отклонения при совпадении частоты внешнего воздействия с частотой колебаний молотков, что приводит к потере работоспособности ротора при складывании молотков в указанном режиме тангенциальной рабочей нагрузки на молотки.Upon subsequent contact with the material of the hammer swinging relative to the axis of the suspension, a technological impact on the hammer is possible in the direction of increasing its angular deviation when the frequency of external influence coincides with the vibration frequency of the hammers, which leads to a loss of rotor operability when the hammers are folded in the specified tangential working mode load on hammers.

Раскачивание центра масс шарнирно подвешенных на осях молотков в режиме разбалансировки ротора вызывает при работе с материалом колебания радиальной нагрузки на ось ротора и возникновение вибрации, разрушающей привод ротора.The swinging of the center of mass of the pivotally suspended on the axes of the hammers in the rotor unbalance mode causes the oscillation of the radial load on the rotor axis and the occurrence of vibration that destroys the rotor drive when working with the material.

Шарнирная подвеска молотка на оси не обеспечивает возможность передачи достаточного по силе ударного воздействия молотка на материал, что требует увеличения инерционной массы молотков и их кинетической энергии, а значит, приводит соответственно к увеличению материалоемкости ротора и повышению энергоемкости выполняемого им рабочего процесса.The hinged suspension of the hammer on the axis does not provide the possibility of transferring a sufficient impact force of the hammer on the material, which requires an increase in the inertial mass of the hammers and their kinetic energy, which means that it leads to an increase in the material consumption of the rotor and an increase in the energy consumption of the work process performed by it.

Задачей настоящего изобретения повышение устойчивости рабочего вращения ротора в условиях периодической ударной нагрузки, исключение разбалансировки ротора и возникновение вибрации при его работе, а также снижение энергоемкости его рабочего процесса с достижением такого технического результата, при котором за счет наличия кинематической связи всех молотков в ударном воздействии одного молотка на измельчаемый материал участвует инерционная масса всех молотков ротора одновременно с сохранением возможности поворота молотка в рабочей зоне ротора относительно радиуса вращения оси молотка при создании условий, предотвращающих возможность колебательного движения молотка относительно точки подвеса после его выхода из рабочей зоны ротора, что исключает возможность разбалансировки ротора и возникновение вибрации при его работе, снижает инерционную массу каждого молотка с сохранением способности активного воздействия ротора на материал со снижением при этом энергоемкости процесса измельчения.The objective of the present invention is to increase the stability of the working rotation of the rotor under conditions of periodic shock, eliminating the unbalance of the rotor and the occurrence of vibration during its operation, as well as reducing the energy consumption of its working process with the achievement of such a technical result, in which due to the presence of the kinematic connection of all hammers in the impact of one the inertial mass of all rotor hammers is simultaneously involved in the hammer on the material being crushed, while maintaining the possibility of turning the hammer into the working the rotor’s zone relative to the radius of rotation of the axis of the hammer when creating conditions that prevent the hammer from oscillating about the suspension point after it leaves the working area of the rotor, which eliminates the possibility of unbalance of the rotor and the occurrence of vibration during its operation, reduces the inertial mass of each hammer while maintaining the ability of active impact rotor material, while reducing the energy consumption of the grinding process.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в роторе измельчителя материалов, включающем приводной диск, по периферии которого перпендикулярно к его плоскости равномерно по окружности вращения расположены оси, на которых с возможностью поворота относительно диска установлены шарнирные молотки, последние в исходном положении установлены радиально и жестко скреплены со своими осями, кинематически связанными между собой посредством размещенного на диске поворотного кольца с пазами под каждой осью и кулачков, закрепленных на осях и размещенных в соответствующих пазах со смещением в сторону рабочего вращения диска своей вершины относительно продольной оси молотка, при этом у паза передняя по ходу указанного вращения стенка расположена в плоскости радиального сечения диска с возможностью взаимодействия с осью в исходном положении ее молотка для блокировки его углового смещения относительно исходного положения в сторону указанного вращения, задняя стенка паза образует с его передней стенкой двугранный угол и установлена с возможностью взаимодействия с осью в крайнем рабочем положении кольца, а кулачок в пазу установлен с возможностью взаимодействия с задней стенкой паза в исходном положении соответствующего молотка и с передней стенкой паза - в его рабочем положении.The solution of the technical problem is achieved by the fact that in the rotor of the material shredder, including the drive disk, on the periphery of which there are axes uniformly perpendicular to its plane along the circumference of rotation, on which hinge hammers are mounted with a possibility of rotation relative to the disk, the latter are installed radially and rigidly in the initial position fastened with their axes kinematically connected to each other by means of a rotary ring placed on the disk with grooves under each axis and cams, axes and placed in the corresponding grooves with a shift towards the working rotation of the disk of its vertex relative to the longitudinal axis of the hammer, while the groove front wall along the specified rotation is located in the plane of the radial section of the disk with the possibility of interaction with the axis in the initial position of its hammer to lock its angular displacement relative to the initial position in the direction of the specified rotation, the rear wall of the groove forms a dihedral angle with its front wall and is installed with the possibility of interaction I am with the axis in the extreme working position of the ring, and the cam in the groove is installed with the possibility of interaction with the back wall of the groove in the initial position of the corresponding hammer and with the front wall of the groove in its working position.

У ротора угол α при вершине двугранного угла выбран из условияAt the rotor, the angle α at the apex of the dihedral angle is selected from the condition

а длина рабочих участков образующей передней стенки паза l_П и его задней стенки l_З - из условийand the length of the working sections of the generatrix of the front wall of the groove l _P and its rear wall l _Z - from the conditions

и

and

где r_K - радиус собственной окружности вращения вершины кулачка, м;where r _K is the radius of the own circle of rotation of the cam top, m;

R - радиус окружности вращения центра осей молотков с диском;R is the radius of the circle of rotation of the center of the axes of the hammers with the disk;

r_O - радиус окружности вращения оси молотка относительно диска, м.r _O is the radius of the circle of rotation of the axis of the hammer relative to the disk, m

Установка шарнирных молотков в исходном положении вдоль радиуса диска при их жестком соединении со своими осями обеспечивает возможность осуществления жесткой кинематической связи молотков при совмещении центра масс ротора с осью вращения ротора, что препятствует изменению момента инерции ротора при ускорении на холостом ходу, исключает разбалансировку ротора при ускорении его вращения на холостом ходу перед началом работы, а также при работе с материалом в условиях тангенциальной нагрузки.The installation of articulated hammers in the initial position along the radius of the disk when they are rigidly connected to their axes makes it possible to carry out a rigid kinematic connection of the hammers when combining the center of mass of the rotor with the axis of rotation of the rotor, which prevents the change of the moment of inertia of the rotor during acceleration at idle, eliminates the unbalance of the rotor during acceleration its rotation at idle before starting work, as well as when working with material under tangential loads.

Наличие кинематической связи всех молотков посредством размещенного на диске жесткого поворотного кольца с пазами под каждой осью и кулачков, закрепленных на осях и размещенных в соответствующих им пазах, обеспечивает угловое отклонение осей нерабочих молотков относительно радиального к диску исходного положения при угловом смещении оси работающего молотка под действием тангенциальной нагрузки, что создает возможность участия инерционной массы всех молотков в реализации ударного воздействия на материал рабочего молотка и возврат с сохранением балансировки ротора всех молотков в исходное положение после выходе рабочего молотка из зоны измельчения.The presence of the kinematic connection of all hammers by means of a hard rotary ring placed on the disk with grooves under each axis and cams mounted on the axes and placed in their corresponding grooves provides the angular deviation of the axes of the inoperative hammers relative to the initial position radial to the disk with an angular displacement of the axis of the working hammer under the action tangential load, which creates the possibility of the participation of the inertial mass of all hammers in the implementation of the impact on the material of the working hammer and return rotor balancing hammers preserving all the original position after the exit of the working hammer milling zone.

Закрепление кулачка на оси со смещением его вершины относительно продольной оси соответствующего молотка в сторону рабочего вращения диска обеспечивает поворот всех молотков в одну и ту же сторону, обратную вращению ротора, под действием тангенциальной нагрузки на рабочий молоток и создание молотками совместного противодействия действию рабочей нагрузки при опоре на кинематически связывающее их жесткое кольцо.Fixing the cam on the axis with the shift of its top relative to the longitudinal axis of the corresponding hammer in the direction of the working rotation of the disk ensures that all hammers rotate in the same direction, which is opposite to the rotation of the rotor, under the influence of the tangential load on the working hammer and create a joint counteraction by the hammers of the working load when supporting on the rigid ring kinematically connecting them.

Расположение у паза кольца передней по ходу вращения ротора стенки в плоскости радиального сечения диска с возможностью опоры стенки на ось в исходном положении ее молотка исключает возможность поворота молотка относительно исходного положения в сторону вращения диска после выхода молотка из рабочей зоны, что в принципе исключает возникновение колебаний молотка в нерабочей зоне относительно точки его подвеса на диске.The location of the front wall along the rotor of the disk at the groove of the ring in the plane of the radial section of the disk with the possibility of supporting the wall on the axis in the initial position of its hammer excludes the possibility of turning the hammer relative to the initial position in the direction of rotation of the disk after the hammer leaves the working area, which, in principle, eliminates the occurrence of oscillations a hammer in a non-working zone relative to the point of its suspension on the disk.

Расположение задней стенки паза кольца с образованием двугранного угла с его передней стенкой ограничивает поворот кольца относительно оси вращения ротора только в пределах возможного угла поворота активного молотка относительно оси собственного вращения, что обеспечивает поворот всех молотков ротора практически на одинаковый угол и его синхронное изменение в условиях колебаний рабочей нагрузки из-за неравномерной плотности материала в зоне измельчения при сохранении балансировки ротора.The location of the rear wall of the groove of the ring with the formation of a dihedral angle with its front wall limits the rotation of the ring relative to the axis of rotation of the rotor only within the possible angle of rotation of the active hammer relative to the axis of its own rotation, which ensures that all the rotor hammers are rotated by almost the same angle and its synchronous change under vibration conditions workload due to the uneven density of the material in the grinding zone while maintaining the balancing of the rotor.

Установка задней стенки паза с возможностью опоры на ось молотка в крайнем рабочем положении кольца ограничивает угол поворота кольца в сторону вращения диска и соответственно рабочий угол отклонения продольной оси рабочего молотка от исходного положения, что обеспечивает функционирование в переменном диапазоне скоростей молотков их жесткой кинематической связи посредством кольца и кулачков их осей.The installation of the rear wall of the groove with the possibility of support on the axis of the hammer in the extreme working position of the ring limits the angle of rotation of the ring in the direction of rotation of the disk and, accordingly, the working angle of the deviation of the longitudinal axis of the working hammer from its original position, which ensures that the rigid kinematic coupling through the ring functions in a variable speed range of hammers and cams of their axes.

Установка кулачка в пазу с возможностью его взаимодействия с наклонной задней стенкой паза в исходном положении соответствующего молотка гарантирует возврат молотка под действием инерции вращения в исходное положение после его рабочего отклонения в результате соударения с измельчаемым материалом.Installing the cam in the groove with the possibility of its interaction with the inclined rear wall of the groove in the initial position of the corresponding hammer guarantees the return of the hammer under the action of inertia of rotation to its original position after its working deviation as a result of collision with the crushed material.

Установка кулачка в пазу с возможностью его взаимодействия с передней стенкой паза в рабочем положении соответствующего молотка обеспечивает передачу усилия, воспринимаемого рабочим молотком, одновременно всем нерабочим молоткам посредством жесткого кольца, что усиливает противодействие ротора действию нагрузки и повышает степень последовательного силового воздействия молотков на материал.Installing the cam in the groove with the possibility of its interaction with the front wall of the groove in the working position of the corresponding hammer ensures the transmission of the force perceived by the working hammer to all non-working hammers at the same time through a rigid ring, which increases the resistance of the rotor to the load and increases the degree of successive force impact of the hammers on the material.

Выбор угла α при вершине двугранного угла стенок паза из условияThe choice of angle α at the apex of the dihedral angle of the groove walls from the condition

при длине рабочего участка задней стенки паза l_З, выбранной из условияwhen the length of the working section of the back wall of the groove l _З selected from the condition

,

где r_K - радиус собственной окружности вращения вершины кулачка;where r _K is the radius of the own circle of rotation of the cam top;

r_O - радиус окружности вращения оси молотка относительно диска, определяет предельный угол поворота кольца, соответствующий максимальному рабочему углу поворота молотка от исходного положения до его положения, допускающего вывод кулачка из паза в случае столкновения молотка с инородным телом, попавшим в измельчаемый материал, что препятствует заклиниванию ротора и поломке молотка.r _O is the radius of the circle of rotation of the axis of the hammer relative to the disk, determines the maximum angle of rotation of the ring corresponding to the maximum working angle of rotation of the hammer from its original position to its position that allows the cam to exit the groove in the event of a collision of the hammer with a foreign body that has fallen into the material being crushed, which prevents jamming of the rotor and breaking of the hammer.

Выбор длины рабочего участка образующей передней стенки паза l_П из условияThe choice of the length of the working section of the generatrix of the front wall of the groove l _P from the condition

обеспечивает выход кулачка оси рабочего молотка из зацепления с кольцом при случайном столкновении молотка с инородным телом, а также обеспечивает под действием инерции вращения молотка обратный вход кулачка в соответствующий ему паз кольца после ликвидации препятствия с возвратом молотка в исходное положение.ensures that the cam of the axis of the working hammer disengages from the ring in case of accidental collision of the hammer with a foreign body, and also provides under the inertia of rotation of the hammer the cam's inlet back into the corresponding groove of the ring after eliminating the obstacle with the hammer returning to its original position.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется графическими материалами, гдеThe essence of the proposed technical solution is illustrated by graphic materials, where

на фиг.1 представлен общий вид ротора в исходном положении (вид с торца);figure 1 presents a General view of the rotor in its original position (end view);

на фиг.2 - поперечный разрез ротора, представленного на фиг.1;figure 2 is a transverse section of the rotor shown in figure 1;

на фиг.3 - поперечный разрез ротора во втором примере конструктивного исполнения;figure 3 is a transverse section of the rotor in the second example of design;

на фиг.4 - общий вид ротора в рабочем положении;figure 4 is a General view of the rotor in the operating position;

на рис.5 - молоток в исходном положении при холостом вращении ротора;in Fig. 5 - a hammer in its original position during idle rotation of the rotor;

на рис. 6 - молоток при предельном отклонении под нагрузкой в рабочем положении ротора;in fig. 6 - a hammer with a maximum deviation under load in the working position of the rotor;

на фиг.7 - расчетная схема для обоснования условий выбора значений параметров α, l_П и l_З.7 is a design diagram to justify the conditions for the selection of parameter values α, l _P and l _Z.

Ротор измельчителя материалов содержит приводной диск 1, по периферии которого равномерно по окружности вращения в отверстиях перпендикулярно к плоскости диска установлены поворотные оси 2, на каждой из которых закреплен один или несколько молотков 3, в исходном положении расположенных по радиусу диска 1, а также кулачок 4, у которого вершина обращена к оси вращения диска 1 и смещена в сторону рабочего вращения диска 1 относительно продольной оси молотка 3 в его исходном положении.The rotor of the material shredder contains a drive disk 1, on the periphery of which rotary axes 2 are mounted uniformly around the circumference of rotation in the holes perpendicular to the plane of the disk, each of which has one or more hammers 3 fixed in the initial position located along the radius of the disk 1, and also cam 4 , in which the vertex faces the axis of rotation of the disk 1 and is shifted towards the working rotation of the disk 1 relative to the longitudinal axis of the hammer 3 in its original position.

Оси 2 кинематически связаны между собой посредством жесткого поворотного кольца 5, установленного на диске 1 с возможностью ограниченного поворота вокруг оси диска 1 и снабженного для этого под каждой осью 2 пазами, в которых размещены кулачки 4. Каждый паз кольца 5 образован передней в направлении вращения диска 1 стенкой 6, расположенной в плоскости радиального сечения кольца 5 и задней стенкой 7. Стенки 6 и 7 установлены с образованием между собой двугранного угла α.The axes 2 are kinematically connected with each other by means of a rigid rotary ring 5 mounted on the disk 1 with the possibility of limited rotation around the axis of the disk 1 and provided with grooves under each axis 2 for accommodating the cams 4. Each groove of the ring 5 is formed forward in the direction of rotation of the disk 1 by a wall 6 located in the plane of the radial section of the ring 5 and the rear wall 7. The walls 6 and 7 are installed with the formation of a dihedral angle α.

В первом наименее материалоемком примере конструктивного исполнения ротора (фиг.1, 2) кольцо 5 установлено сбоку от диска 1 с его торцевой стороны, при этом для удобства сборки и разборки диск может быть выполнен составным - состоящим из двух жестоко связанных между собой (резьбовое соединение, заклепки и т.п.) частей, на одной из которых установлены оси 2, а на другой кольцо 5. Для посадки диска 1 на приводной вал в центральной части диска 1 выполнено посадочное отверстие со шпоночной канавкой, либо могут быть использованы любые известные в технике элементы закрепления (ступица с фиксирующим винтом и т.п).In the first least material-intensive example of the design of the rotor (Fig. 1, 2), the ring 5 is installed on the side of the disk 1 from its end side, while for ease of assembly and disassembly, the disk can be made integral - consisting of two rigidly interconnected (threaded connection , rivets, etc.) of parts, on one of which axles 2 are mounted, and on the other ring 5. To fit the disk 1 on the drive shaft in the central part of the disk 1, a hole with a keyway is made, or any known technics e fastening elements (hub with the fixing screw and the like).

Во втором примере симметричного в продольном направлении конструктивного исполнения ротора (фиг.3, 4) кольцо расположено в центральной части ротора в пределах габарита диска 1, при этом диск 1 также может быть выполнен составным - состоящим из двух крайних и размещенной между ними центральной частей с расположением осей 2 на крайних, а кольца 5 на центральной части диска 1.In the second example of a rotor symmetrical design in the longitudinal direction (Figs. 3, 4), the ring is located in the central part of the rotor within the size of the disk 1, while the disk 1 can also be made integral - consisting of two extreme and central parts placed between them the location of the axles 2 at the extreme, and the ring 5 on the central part of the disk 1.

В исходном положении молотка 3 передняя стенка 6 паза в исходном положении кольца 5 взаимодействует с осью 2, а задняя стенка 7 паза взаимодействует с осью 2 в крайнем рабочем положении кольца 5 после поворота кольца 5 в сторону рабочего вращения ротора, при этом кулачок 4 в пазу установлен с возможностью взаимодействия с задней стенкой 7 паза в исходном положении соответствующего молотка 3 и с передней стенкой 6 - в рабочем положении молотка 3 и кольца 5.In the initial position of the hammer 3, the front wall 6 of the groove in the initial position of the ring 5 interacts with the axis 2, and the rear wall 7 of the groove interacts with the axis 2 in the extreme working position of the ring 5 after turning the ring 5 towards the working rotation of the rotor, while the cam 4 in the groove installed with the possibility of interaction with the rear wall 7 of the groove in the initial position of the corresponding hammer 3 and with the front wall 6 in the working position of the hammer 3 and the ring 5.

Условие для определения угла α получено из следующих геометрических соображений на основании фиг.7.The condition for determining the angle α is obtained from the following geometric considerations based on Fig.7.

В исходном положении ротора продольная ось молотка 3 в его исходном положении совмещена с радиусом диска, соединяющим центр О диска и центр O₁ оси 2 (отрезок ОО₁), образующая передней стенки 6 каждого паза кольца 5 в его исходном положении располагается по радиусу диска ОВ и касается оси 2 при взаимодействии в точке В с образованием прямоугольных треугольников O₁BO и O₁BA, образующая задней стенки паза 7 занимает положение АС и не касается оси 2, а вершина кулачка 4 (точка А), удаленная от центра O₁ оси 2 на расстояние O₁A, совмещена с вершиной двугранного угла ВАС=α между передней стенкой 6 и задней стенкой 7 паза кольца 5.In the initial position of the rotor, the longitudinal axis of the hammer 3 in its initial position is aligned with the radius of the disk connecting the center O of the disk and the center O _{1 of the} axis 2 (segment OO ₁ ), forming the front wall 6 of each groove of the ring 5 in its initial position is located along the radius of the disk ОВ and touches the axis 2 when interacting at point B with the formation of right triangles O ₁ BO and O ₁ BA, the generatrix of the back wall of the groove 7 occupies the position AC and does not touch axis 2, and the top of the cam 4 (point A), remote from the center O _{1 of the} axis 2 at a distance of O ₁ A, combined with the top of the dihedral angle BAC = α between the front wall 6 and the rear wall 7 of the groove of the ring 5.

При повороте рабочего молотка 3 под действием материала происходит угловое смещение продольной оси молотка 3 относительно прямой ОО₁ в противоположную к вращению ротора сторону с поворотом под действием кулачка 4 кольца 5 в сторону вращения ротора.When the working hammer 3 is rotated under the influence of the material, the longitudinal axis of the hammer 3 is angularly displaced relative to the straight line ОО ₁ in the direction opposite to the rotation of the rotor with rotation by the action of the cam 4 of the ring 5 in the direction of rotation of the rotor.

Так как максимальный рабочий угол поворота кольца 5 должен допускать при дальнейшем повороте молотка 3 выход кулачка 4 из контакта с передней стенкой 6 (в случае соударения молотка 3 с инородным телом), то при максимальном угле поворота кольца вокруг центра О в крайнем рабочем положении кольца 5 вершина кулачка 4 касается образующей передней стенки 6 в т.В₁ с образованием прямоугольного треугольника OO₁B₁, вершина двугранного угла α из исходного положения в т.А после поворота кольца 5 переходит в положение m.A₁ с образованием прямоугольного треугольника O₁B₁A₁, образующая АС задней стенки паза 7 занимает положение A₁C₁ и касается оси 2 в т.D с образованием прямоугольного треугольника O₁DA₁, a двугранный угол α между стенками 6 и 7 равен сумме углов α₁=∠O₁A₁B₁ и α₂=∠O₁A₁D. Для обеспечения возможности выхода кулачка 4 из контакта со стенкой 6 при соударении молотка 3 с инородным телом необходимо, чтобы α≥α₁+α₂.Since the maximum working angle of rotation of the ring 5 must allow the further rotation of the hammer 3, the cam 4 comes out of contact with the front wall 6 (in the case of a collision of the hammer 3 with a foreign body), then at the maximum angle of rotation of the ring around the center O in the extreme working position of the ring 5 the top of the cam 4 touches the generatrix of the front wall 6 in T. B ₁ with the formation of a right-angled triangle OO ₁ B ₁ , the vertex of the dihedral angle α from the initial position in T.A, after turning the ring 5, goes into position mA ₁ with the formation of a rectangular tre Golnika O ₁ B ₁ A ₁ , forming the AC of the back wall of the groove 7, occupies the position A ₁ C ₁ and touches the axis 2 in point D with the formation of a right triangle O ₁ DA ₁ , and the dihedral angle α between walls 6 and 7 is equal to the sum of angles α ₁ = ∠O ₁ A ₁ B ₁ and α ₂ = ∠O ₁ A ₁ D. To ensure that cam 4 can come out of contact with wall 6 when hammer 3 collides with a foreign body, it is necessary that α≥α ₁ + α ₂ .

Введем обозначения: радиус собственной окружности вращения вершины кулачка 4 относительно центра O₁ r_К=O₁A=O₁B₁, радиус окружности вращения центра осей молотков с диском R=ОО₁, радиус окружности собственного вращения оси молотка относительно диска r_О=O₁D-O₁B.We introduce the following notation: the radius of the own circle of rotation of the top of the cam 4 relative to the center O ₁ r _K = O ₁ A = O ₁ B ₁ , the radius of the circle of rotation of the center of the axes of the hammers with the disk R = ОО ₁ , the radius of the circle of the own rotation of the axis of the hammer relative to the disk r _О = O ₁ DO ₁ B.

Из прямоугольного треугольника O₁BO на основании теоремы ПифагораFrom a right-angled triangle O ₁ BO based on the Pythagorean theorem

, а из треугольника O₁BA

, and from the triangle O ₁ BA

.

Откуда ОА=ОА₁=ОВ-АВ=

.Where does OA = OA ₁ = OV-AB =

.

Из прямоугольного треугольника OO₁B₁ по теореме ПифагораFrom a right-angled triangle OO ₁ B ₁ by the Pythagorean theorem

.

Поскольку B₁A₁=OB₁-OA₁, тоSince B ₁ A ₁ = OB ₁ -OA ₁ , then

.

В прямоугольном треугольнике О₁A₁B₁:In a right triangle About ₁ A ₁ B ₁ :

поэтомуso

т.е.those.

В прямоугольном треугольнике O₁A₁D:In a right triangle O ₁ A ₁ D:

,

т.е.those.

.

С учетом этогоWith this in mind

Условие для определения длины образующей l_П передней стенки 6 паза получено из следующих соображений.The condition for determining the length of the generatrix l _{P of the} front wall 6 of the groove is obtained from the following considerations.

Для поворота кольца 5 в пределах максимального рабочего угла необходимо, чтобы образующая передней стенки 6 касалась оси 2 в т.В при исходном положении кольца 5, а образующая задней стенки 7 - в т.D в крайнем рабочем положении кольца 5 после его поворота.To rotate the ring 5 within the maximum working angle, it is necessary that the generatrix of the front wall 6 touches the axis 2 in t. B at the initial position of the ring 5, and the generatrix of the rear wall 7 - in t. D in the extreme working position of the ring 5 after its rotation.

В случае соударения рабочего молотка 3 с препятствием (инородное тело в материале) после выхода у оси 2 кулачка 4 из контакта его вершины с образующей стенки 6 кольцо 5 под действием инерции вращения остальных молотков возвращается в исходное положение, при котором передняя стенка 6 опирается на ось 2 и касается ее в т.В.In the case of collision of the working hammer 3 with an obstacle (a foreign body in the material), after the cam 4 at the axis 2 comes out of contact of its top with the forming wall 6, the ring 5 under the inertia of rotation of the remaining hammers returns to its original position, in which the front wall 6 rests on the axis 2 and concerns her in T.V.

В этом случае после устранения препятствия возврат рабочего молотка 3 в исходное положение под действием инерции собственного вращения возможен только в том случае, если при повороте рабочего молотка 3 в сторону вращения ротора кулачок 4 своей вершиной может касаться образующей передней стенки 6 в ее верхней части - в т.А₂ с образованием равнобедренного треугольника AO₁A₂, т.к. при меньшей длине образующей l_П кулачок своей вершиной касается внешней цилиндрической поверхности кольца 5, что исключает всякую возможность повторного западания кулачка 4 в свой паз кольца 5.In this case, after removing the obstacle, the return of the working hammer 3 to its original position under the action of inertia of its own rotation is possible only if, when the working hammer 3 is turned in the direction of rotation of the rotor, the cam 4 can touch its generatrix of the front wall 6 in its upper part - in T.A ₂ with the formation of an isosceles triangle AO ₁ A ₂ , because with a shorter length of the generatrix l _{П, the} cam with its apex touches the outer cylindrical surface of the ring 5, which excludes any possibility of repeated dropping of the cam 4 into its groove of the ring 5.

По этой причине необходимо, чтобы длина образующей передней стенки 6 l_П была больше длины отрезка AA₂, равного 2АВ, т.к. треугольник AO₁A₂ - равнобедренный.For this reason, it is necessary that the length of the generatrix of the front wall 6 l _P be greater than the length of the segment AA ₂ , equal to 2AB, because triangle AO ₁ A ₂ - isosceles.

С учетом этого при установленном значении рабочего угла αWith this in mind, at a set value of the working angle α

.

Условие для определения длины образующей l_З задней стенки 7 паза получено из следующих соображений.The condition for determining the length of the generatrix l _{3 of the} back wall 7 of the groove is obtained from the following considerations.

Контакт образующей задней стенки 7 (отрезок A₁C₁) с осью 2 (в т.D) в положении кольца 5, определяющем максимальный угол его рабочего поворота (образующая стенки 6 располагается по радиусу OA₁) с соблюдением установленного условия для определения величины угла α, возможен, когда длина образующей l_З задней стенки 7 не меньше длины отрезка A₁D, т.е. l_З≥A₁D.The contact of the generatrix of the rear wall 7 (segment A ₁ C ₁ ) with the axis 2 (incl. D) in the position of the ring 5 determining the maximum angle of its working rotation (the generatrix of the wall 6 is located along the radius OA ₁ ) in compliance with the established conditions for determining the angle α, it is possible when forming the length l _H of the rear wall 7 is not less than the length of the segment A ₁ D, i.e. l _W ≥A ₁ D.

Из прямоугольного треугольника O₁A₁D:From a right triangle O ₁ A ₁ D:

следовательно,hence,

поэтомуso

.

Работа ротора измельчителя осуществляется следующим образом.The work of the rotor chopper is as follows.

При рабочем вращении приводного диска (по часовой стрелке, как показано на фиг.1-7) вместе с ним осуществляется вращение в ту же сторону пальцев 2 с молотками 3 и кольца 5 как единого целого, при этом молотки в исходном положении своей продольной осью и передние стенки 6 пазов кольца 5 располагаются радиально относительно диска 1, каждая стенка 6 пазов кольца 5 опирается на свою ось 2 (в т.В), что при взаимодействии вершин кулачков 4 с задними стенками 7 пазов блокирует возможность поворота молотков 3 в сторону рабочего вращения диска 1.During the working rotation of the drive disk (clockwise, as shown in FIGS. 1-7), the fingers 2 with the hammers 3 and the ring 5 are rotated in the same direction as a whole, with the hammers in the initial position with its longitudinal axis and the front walls 6 of the grooves of the ring 5 are located radially relative to the disk 1, each wall 6 of the grooves of the ring 5 is based on its axis 2 (t.V), which, when the peaks of the cams 4 interact with the rear walls of the 7 grooves, blocks the possibility of the hammers 3 turning in the direction of working rotation drive 1.

При соударении с материалом в рабочей зоне ротора рабочий молоток 3 отклоняется относительно своего исходного положения на угол, пропорциональный величине нагрузки, в сторону, противоположную рабочему вращению диска 1, при этом кулачок 4 оси 2 при указанном повороте молотка 3 воздействует на переднюю стенку 6 своего паза кольца 5 и этим поворачивает кольцо 5 в сторону рабочего вращения диска 1 на соответствующий угол.When colliding with the material in the working area of the rotor, the working hammer 3 deviates from its initial position by an angle proportional to the load, in the direction opposite to the working rotation of the disk 1, while the cam 4 of the axis 2 at the specified rotation of the hammer 3 acts on the front wall 6 of its groove ring 5 and this rotates the ring 5 in the direction of the working rotation of the disk 1 at an appropriate angle.

При повороте кольца 5 задние стенки 7 остальных пазов воздействуют на кулачки 4 своих осей 2 и этим поворачивают остальные неактивные молотки 3 в сторону углового отклонения рабочего молотка 3. В результате все молотки 3 ротора своей инерционной массой воспринимают ударную нагрузку, приходящуюся на рабочий молоток со стороны измельчаемого материала, что резко снижает величину углового отклонения рабочего молотка, т.к. при наличии кинематической связи всех молотков кинетическая энергия рабочего молотка 3 от соударения с материалом распределяется между всеми молотками ротора одновременно.When the ring 5 is rotated, the rear walls 7 of the remaining grooves act on the cams 4 of their axles 2 and this turns the remaining inactive hammers 3 in the direction of the angular deflection of the working hammer 3. As a result, all the hammers 3 of the rotor perceive the impact load falling on the working hammer from the side crushed material, which sharply reduces the value of the angular deviation of the working hammer, because in the presence of a kinematic connection of all hammers, the kinetic energy of the working hammer 3 from collision with the material is distributed between all the hammers of the rotor at the same time.

При выходе рабочего молотка 3 из рабочей зоны ротора под действием инерции вращения все молотки 3 поворачиваются в исходное положение, располагаясь своей продольной осью радиально к диску 1, при этом в результате воздействия вершины кулачков 4 на задние стенки 6 кольцо 5 поворачивается в исходное положение, при котором оно передними стенками 6 своих пазов опирается на оси 2, что при давлении кулачков 4 на стенки 7 кольца 5 блокирует возможность поворота любого молотка 3 в сторону рабочего вращения диска 1 относительно исходного положения и этим обеспечивает переход кинетической энергии собственного вращения молотков после выхода из-под нагрузки в энергию вращения всего ротора, что исключает возможность возникновения колебаний молотков 3 относительно точки подвеса на осях 2 и раскачивание шарнирного молотка относительно точки подвеса (т.O₁).When the working hammer 3 leaves the working area of the rotor under the action of inertia of rotation, all the hammers 3 rotate to their original position, being located with their longitudinal axis radially to the disk 1, while as a result of the action of the top of the cams 4 on the rear walls 6, the ring 5 rotates to the which it rests on the axis 2 with its front walls 6 of its grooves, which, when the cams 4 pressure on the walls 7 of the ring 5, blocks the possibility of turning any hammer 3 in the direction of the working rotation of the disk 1 relative to the initial position, and this provides the kinetic energy of the hammers' own rotation after leaving the load into the rotational energy of the entire rotor, which eliminates the possibility of hammers 3 vibrations relative to the suspension point on the axes 2 and swinging of the articulated hammer relative to the suspension point (i.e. O ₁ ).

При соударении с инородным телом рабочий молоток 3 отклоняется от исходного положения на угол π/2 и выше вплоть до выхода кулачка 4 из контакта со стенкой 6 паза кольца 5 в его крайнем рабочем положении (T.B₁) с последующей установкой кольца 5 в исходное положение. Затем при устранении препятствия под действием инерции вращения рабочий молоток 3 при контакте его кулачка 4 со стенкой 6 своего паза (т.А₂) вновь устанавливается в исходное положение после рабочего поворота с последующим возвратом в исходное положение кольца 5 за счет взаимодействия кулачков 4 остальных молотков с задними стенками 7 своих пазов кольца 5.In collision with a foreign body, the working hammer 3 deviates from the initial position by an angle π / 2 and above until the cam 4 comes out of contact with the wall 6 of the groove of the ring 5 in its extreme working position (TB ₁ ), followed by the installation of the ring 5 in its original position. Then, when the obstacle is eliminated by the inertia of rotation, the work hammer 3, when its cam 4 contacts the wall 6 of its groove (t.A ₂ ), is again set to its original position after a working turn and then returned to the initial position of ring 5 due to the interaction of the cams 4 of the other hammers with the rear walls 7 of its grooves of the ring 5.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает самоадаптивный процесс изменения инерционной способности молотков ротора с учетом колебаний плотности измельчаемого материала и рабочей нагрузки на ротор с созданием условий, препятствующих возникновению колебаний молотков относительно точки подвеса, что оптимизирует рабочий процесс ротора, исключает разбалансировку ротора в условиях изменения рабочей нагрузки и его перегрузку в рабочем режиме, а также снижает материалоемкость ротора при использовании молотков с уменьшенной инерционной массой.The proposed solution provides a self-adaptive process of changing the inertial ability of the rotor hammers taking into account fluctuations in the density of the crushed material and the working load on the rotor with the creation of conditions that prevent the hammers from oscillating relative to the suspension point, which optimizes the rotor working process, eliminates the rotor unbalance in the conditions of changing work load and its overload in the operating mode, and also reduces the material consumption of the rotor when using hammers with reduced inertia hydrochloric mass.

Claims

1. The rotor of the material shredder, comprising a drive disk, on the periphery of which axes are arranged uniformly perpendicularly to its plane along the circumference of rotation, on which hinged hammers are mounted with the possibility of rotation relative to the disk, characterized in that the hammers in the initial position are radially and rigidly fastened to their axes kinematically connected to each other by means of a rotary ring placed on the disk with grooves under each axis and cams mounted on the axles and placed in the corresponding grooves with a shift towards the working rotation of the rotor of its vertex relative to the longitudinal axis of the hammer in its initial position, while the groove front wall along the specified rotation is located in the plane of the radial section of the disk with the possibility of interaction with the axis in the initial position of the ring to block the angular displacement of the hammers relative to initial position in the direction of the specified rotation, the rear wall of the groove forms a dihedral angle with its front wall and is installed with the possibility of interaction with the axis in the extreme m working position of the ring, and a cam groove mounted to cooperate with a rear wall of the slot in the initial position of the ring and the front wall of the slot - in the operating position of the ring.

2. The chopper rotor according to claim 1, characterized in that the angle a at the apex of the dihedral angle is selected from the condition

and the length of the working sections of the generatrix of the front wall of the groove l _P and its rear wall l ₃ - from the conditions

and

,

where r _K is the radius of the own circle of rotation of the cam top, m;

R is the radius of the circle of rotation of the center of the axes of the hammers with the disk, m;

r _{about the} radius of the circle of rotation of the axis of the hammer relative to the disk, m