RU2429912C2

RU2429912C2 - Gyroscopic crushing machine with central rock loading

Info

Publication number: RU2429912C2
Application number: RU2009131330/21A
Authority: RU
Original assignee: Бобин Вячеслав Александрович; Покаместов Александр Викторович; Бобина Анна Вячеславовна; Ланюк Александр Николаевич
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2011-09-27
Also published as: RU2009131330A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: crushing machine includes grinding table, roll with lever, which interacts with grinding table, power drive of roll rotation with base, horizontal platform with balancing weights, with support for roll axis and two-stage gyroscope in the form of electric motor with shaft and handwheel. Crushing machine has cylindrical casing of horizontal platform with flattened cone of central loading device, which is fixed on it. Cylinder of horizontal platform attaches horizontal platform to power drive and is fixed at the bottom of power drive with possibility of rotation about vertical axis. Crushing machine has unloading flattened cone and cylinder of unloading cone. Unloading cone is installed inside cylinder of unloading cone, which is rigidly fixed at the bottom of power drive coaxially to cylinder of horizontal platform. Central rock cutter is made in the form of cone and installed in the middle of grinding table. The latter is arranged inside cylinder of unloading flattened cone in the horizontal plane similar to that of horizontal platform, and is perforated; and through the holes the crushed rock is supplied to unloading flattened cone and then to hopper.

EFFECT: effective rock crushing at reduction of power consumption.

1 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для измельчения горной породы и техногенных строительных материалов с помощью реализации различных типов физического процесса измельчения, а именно ударного разрушения, раздавливания, раскалывания и истирания, а также различных комбинаций выше указанных видов процесса измельчения.The invention relates to mining, in particular to devices for grinding rock and industrial building materials by implementing various types of physical grinding process, namely impact destruction, crushing, splitting and abrasion, as well as various combinations of the above types of grinding process.

Известна терочная мельница, при работе которой используется гироскопический эффект, содержащая горизонтальный размольный стол, радиусом R=0,5 м, и металлический валок массой 100 кг, вращающийся при помощи силового привода вокруг вертикальной оси симметрии размольного стола с угловой скоростью Ω=6π рад/с, угловая скорость вращения валка при этом составляет ω=5Ω=30π рад/с [1]. При этом дополнительная максимально возможная величина вертикальной силы давления валка на размольный стол, возникающая благодаря гироскопическому эффекту, составляет порядка 80% от веса валка [1]. Недостатками известного технического решения являются использование валка (маховика гироскопа) в качестве элемента, создающего гироскопическую силу, и одновременно в качестве силового элемента, непосредственно действующего на измельчаемую горную породу, а также в качестве фрикционного привода для вращения валка (маховика гироскопа). Все это приводит к невозможности управляемого независимого друг от друга изменения величин угловых скоростей ω и Ω и не позволяет эффективно управлять величиной силы давления валка на размольный стол, а следовательно, эффективно измельчать горные породы с различными прочностными свойствами, фракционным составом и геометрической формой с использованием ударного разрушения, раздавливания и истирания измельчаемого материала, приводит к повышенным энергозатратам, увеличению массы и габаритов измельчающего устройства.Known grater mill, which uses the gyroscopic effect, containing a horizontal grinding table, radius R = 0.5 m, and a metal roller weighing 100 kg, rotating by means of a power drive around the vertical axis of symmetry of the grinding table with an angular velocity of Ω = 6π rad / s, the angular velocity of rotation of the roll in this case is ω = 5Ω = 30π rad / s [1]. Moreover, the additional maximum possible value of the vertical force of the roll pressure on the grinding table, arising due to the gyroscopic effect, is about 80% of the weight of the roll [1]. The disadvantages of the known technical solution are the use of a roll (gyro flywheel) as an element that creates gyroscopic force, and at the same time as a power element directly acting on the crushed rock, as well as a friction drive for rotating the roll (gyro flywheel). All this leads to the impossibility of controlled independent of each other changes in the angular velocities ω and Ω and does not allow you to effectively control the pressure force of the roll on the grinding table, and therefore, to effectively grind rocks with different strength properties, fractional composition and geometric shape using shock destruction, crushing and abrasion of the crushed material, leads to increased energy consumption, an increase in the mass and dimensions of the grinding device.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является измельчитель сухой горной породы, при работе которого используется гироскопический эффект, содержащий размольный стол, валок с рычагом, взаимодействующий с размольным столом, силовой привод вращения валка, горизонтальную площадку с балансировочными грузами и с опорой для рычага валка и двухстепенным гироскопом. В измельчителе основная гироскопическая сила, прижимающая валок к рабочему столу с размещенной на нем горной породой, создается за счет реакции двухстепенного гироскопа [2].The closest in technical essence and the achieved result is a dry rock grinder, during operation of which a gyroscopic effect is used, comprising a grinding table, a roll with a lever interacting with the grinding table, a power drive for rotating the roll, a horizontal platform with balancing weights and with a support for the roll lever and a two-stage gyroscope. In the grinder, the main gyroscopic force, which presses the roller to the working table with the rock placed on it, is created due to the reaction of a two-stage gyroscope [2].

Недостатками данного технического решения является периферическое расположение (вне горизонтальной площадки) размольного стола, что значительно увеличивает габариты гироскопического измельчитель и его вес. Кроме того, такое расположение размольного стола значительно увеличивает момент сил трения, возникающий за счет трения валка о поверхность размольного стола, что значительно увеличивает мощность и соответственно габариты силового привода вращения горизонтальной площадки, а значит и габариты и вес всего измельчитель в целом.The disadvantages of this technical solution is the peripheral location (outside the horizontal platform) of the grinding table, which significantly increases the size of the gyroscopic chopper and its weight. In addition, this arrangement of the grinding table significantly increases the moment of friction due to the friction of the roll on the surface of the grinding table, which significantly increases the power and, accordingly, the dimensions of the power drive for rotating the horizontal platform, and therefore the dimensions and weight of the whole chopper as a whole.

Технической задачей изобретения является создание гироскопического измельчителя с центральной загрузкой породы, эффективно и устойчиво работающего по измельчению горных пород, а также уменьшение его габаритов, веса и энергозатрат на измельчение.An object of the invention is the creation of a gyroscopic shredder with a central rock loading, efficiently and stably working on grinding rocks, as well as reducing its size, weight and energy consumption for grinding.

Решение технической задачи достигается тем, что гироскопический измельчитель с центральной загрузкой породы содержит размольный стол, валок с рычагом, взаимодействующий с размольным столом, силовой привод вращения валка с основанием, горизонтальную площадку с балансировочными грузами и с опорой для оси валка и двухстепенным гироскопом в виде электродвигателя с валом и маховиком, при этом гироскопический измельчитель снабжен цилиндрическим кожухом горизонтальной площадки, с закрепленным на нем усеченным конусом центрального загрузочного устройства, цилиндром горизонтальной площадки, соединяющим горизонтальную площадку с силовым приводом и закрепленным в основании силового привода с помощью шарикоподшипника с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, разгрузочным усеченным конусом и цилиндром разгрузочного конуса, причем разгрузочный конус установлен внутри цилиндра разгрузочного усеченного конуса, неподвижно закрепленного в основании силового привода соосно цилиндру горизонтально площадки и размещенного внутри него с зазором, центральным рассекателем породы, выполненным в виде конуса и установленным в середине размольного стола, причем размольный стол размещен внутри цилиндра разгрузочного усеченного конуса в той же горизонтальной плоскости, что и горизонтальная площадка, а размольный стол выполнен перфорированным, через отверстия которого измельченная порода попадает в разгрузочный усеченный конус и далее в бункер.The solution to the technical problem is achieved by the fact that the gyroscopic chopper with a central rock loading contains a grinding table, a roller with a lever interacting with the grinding table, a power drive for rotating the roller with a base, a horizontal platform with balancing weights and with a support for the roll axis and a two-stage gyroscope in the form of an electric motor with a shaft and a flywheel, while the gyroscopic chopper is equipped with a cylindrical casing of a horizontal platform, with a truncated cone of the central load fixed to it device, with a horizontal platform cylinder connecting the horizontal platform with the power drive and fixed at the base of the power drive with a ball bearing rotatably around the vertical axis, a truncated unloading cone and a discharge cone cylinder, the discharge cone mounted inside the cylinder of the discharge truncated cone fixedly mounted in the base of the power drive coaxially to the cylinder horizontally of the platform and placed inside it with a gap, the central divider m of rock, made in the form of a cone and installed in the middle of the grinding table, and the grinding table is placed inside the cylinder of the discharge truncated cone in the same horizontal plane as the horizontal platform, and the grinding table is perforated, through the holes of which the crushed rock enters the discharge truncated cone and further to the bunker.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид гироскопического измельчителя с центральной загрузкой пород, включающего 1 - электродвигатель рабочей площадки, 2 - основание, 3 - горизонтальная площадка, 4 - опора, 5 - шарнир, 6 - электродвигатель с валом, 7 - маховик, 8 - валок, 9 - рычаг, 10 - размольный стол, 11 - балансировочные грузы, 12 - цилиндрический кожух, 13 - усеченный конус центрального загрузочного устройства, 14 - цилиндр горизонтальной площадки, 15 - шарикоподшипник, 16 - разгрузочный усеченный конус, 17 - цилиндр разгрузочного усеченного конуса, 18 - центральный рассекатель породы, 19 - перфорированные отверстия, 20 - измельчаемая порода, 21 - бункер.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of a gyroscopic grinder with a Central rock loading, including 1 - electric motor of the working platform, 2 - base, 3 - horizontal platform, 4 - support, 5 - hinge, 6 - electric motor with shaft, 7 - flywheel 8 - roll, 9 - lever, 10 - grinding table, 11 - balancing weights, 12 - cylindrical casing, 13 - truncated cone of the central loading device, 14 - cylinder of the horizontal platform, 15 - ball bearing, 16 - unloaded truncated cone, 17 - unloading cylinder of a truncated cone 18 - center divider breed 19 - perforations 20 - milled rock, 21 - hopper.

Устройство содержит силовой привод 1 вращения валка 8 вокруг вертикальной оси с основанием 2, горизонтальную площадку 3, опору 4 с шарниром 5, электродвигатель с валом 6 и маховиком 7, валок 8, рычаг валка 9, размольный стол 10, на котором находится измельчаемая порода 20. Электродвигатель с валом 6 и маховиком 7, установленный на рычаге валка 9 и шарнирно соединенный с опорой 4, образуют двухстепенной гироскоп.The device comprises a power drive 1 of rotation of the roll 8 around a vertical axis with a base 2, a horizontal platform 3, a support 4 with a hinge 5, an electric motor with a shaft 6 and a flywheel 7, a roll 8, a roll lever 9, a grinding table 10, on which the crushed rock 20 An electric motor with a shaft 6 and a flywheel 7 mounted on a roll lever 9 and pivotally connected to a support 4 form a two-stage gyroscope.

Для балансировки гироскопического измельчителя при вращении вокруг вертикальной оси устройство может быть снабжено балансировочными грузами 11, установлеными на горизонтальной площадке 3.To balance the gyroscopic chopper during rotation around the vertical axis, the device can be equipped with balancing weights 11 installed on a horizontal platform 3.

Горизонтальная площадка 3 накрыта цилиндрическим кожухом 12 с закрепленным на нем усеченным конусом центрального загрузочного устройства 13. В свою очередь горизонтальная площадка 3 крепится на цилиндре 14, через который она кинематически соединяется с силовым приводом 1. Цилиндр 14 устанавливается в шарикоподшипнике 15. Кроме того, в основании 2 соосно цилиндру 14 горизонтальной площадки 3 неподвижно закрепляется цилиндр 17 разгрузочного конуса 16, по которому измельчаемая порода 20 через центральный рассекатель 18 и перфорированные отверстия 19 попадает в бункер 21.The horizontal platform 3 is covered by a cylindrical casing 12 with a truncated cone of the central loading device 13 mounted on it. In turn, the horizontal platform 3 is mounted on the cylinder 14, through which it is kinematically connected to the power drive 1. The cylinder 14 is mounted in a ball bearing 15. In addition, the base 2 coaxial to the cylinder 14 of the horizontal platform 3 is fixedly fixed cylinder 17 of the discharge cone 16, through which the crushed rock 20 through the central divider 18 and perforated holes 19 enters hopper 21.

Гироскопический измельчитель сухой породы с гибким валом работает следующим образом: силовой привод 1 раскручивает горизонтальную площадку 3 с установленным на ней валком 8 до угловой скорости Ω вокруг вертикальной оси вращения, электродвигатель 6 раскручивает маховик 7 до угловой скорости ω, направление вектора которой совпадает с направлением рычага 9 валка 8. При этом на двухстепенной гироскоп действует гироскопический момент, величина которого определяется формулойA gyroscopic dry rock shredder with a flexible shaft works as follows: the power drive 1 spins a horizontal platform 3 with a roller 8 mounted on it to an angular velocity Ω around the vertical axis of rotation, the electric motor 6 spins the flywheel 7 to an angular velocity ω, the vector direction of which coincides with the direction of the lever 9 roll 8. At the same time, a gyroscopic moment acts on a two-stage gyroscope, the value of which is determined by the formula

где J_м=m_мR_м ²/2 - момент инерции маховика 7, m_м и R_м - соответственно масса и радиус маховика 7, α - угол между векторами ω и Ω.where J _m = m _m _m R ^2/2 - the moment of inertia of the flywheel 7, m and R _m _m - respectively the mass and radius of the flywheel 7, α - angle between the vectors ω and Ω.

На валок 8 действует вертикальная гироскопическая сила F_д, равнаяOn the roll 8 acts vertical gyroscopic force F _d equal to

где l₁ - расстояние от шарнира 5 и до центра валка 8. Направление этой силы определяется знаком тригонометрической функции.where l ₁ is the distance from the hinge 5 and to the center of the roll 8. The direction of this force is determined by the sign of the trigonometric function.

Из соотношений (1) и (2) следует, что, изменяя ω и Ω независимо друг от друга, можно изменять величину гироскопической силы F_д в широком диапазоне значений.From relations (1) and (2) it follows that, by changing ω and Ω independently from each other, it is possible to change the value of the gyroscopic force F _d in a wide range of values.

Измельчаемая горная порода 20 через усеченный конус центрального загрузочного устройства 13 попадает на размольный стол 10, по которому она равномерно распределяется с помощью центрального рассекателя 18. При истирании на размольном столе порода дезинтегрируется и через перфорированные отверстия 19 размольного стола 10 сначала попадает в разгрузочный усеченный конус 16 и далее в бункер 21.The crushed rock 20 through a truncated cone of the Central loading device 13 falls on the grinding table 10, through which it is evenly distributed using the Central divider 18. When abrasion on the grinding table, the rock is disintegrated and through the perforated holes 19 of the grinding table 10 first enters the discharge truncated cone 16 and further to the hopper 21.

За счет размещения размольного стола внутри горизонтальной площадки значительно уменьшаются габариты, вес истирателя и затраты на электроэнергию.Due to the placement of the grinding table inside the horizontal platform, the dimensions, weight of the eraser and the cost of electricity are significantly reduced.

Устойчивость работы предлагаемого устройства определяется тем, что при увеличении силы сопротивления размельчаемой породы перемещению валка 8 по размольному столу происходит и уменьшение заданной величины угловой скорости Ω, что в свою очередь, согласно формуле (1), приводит к уменьшению величины гироскопического момента, а значит и величины гироскопической силы F_д, что обеспечивает увеличение значения угловой скорости Ω до заданной величины.The stability of the proposed device is determined by the fact that with an increase in the resistance force of the crushed rock to the movement of the roll 8 along the grinding table, the set value of the angular velocity Ω also decreases, which, in turn, according to formula (1), leads to a decrease in the gyroscopic moment, and hence the value of the gyroscopic force F _d , which provides an increase in the value of the angular velocity Ω to a predetermined value.

Таким образом, с точки зрения теории автоматического регулирования предлагаемое устройство является автоматическим устройством с отрицательной обратной связью, которая и обеспечивает его устойчивую работу.Thus, from the point of view of the theory of automatic control, the proposed device is an automatic device with negative feedback, which ensures its stable operation.

Claims

A gyroscopic chopper with a central rock loading, comprising a grinding table, a roller with a lever interacting with the grinding table, a power drive for rotating the roll with the base, a horizontal platform with balancing weights, with a support for the roll axis and a two-stage gyroscope in the form of an electric motor with a shaft and a flywheel, characterized the fact that it is equipped with a cylindrical casing of a horizontal platform with a truncated cone of the central loading device fixed to it, a horizontal platform cylinder connecting m a horizontal platform with a power drive and mounted at the base of the power drive with a ball bearing rotatably around the vertical axis, a discharge truncated cone and a cylinder of the discharge cone, the discharge cone mounted inside the cylinder of the discharge truncated cone, fixed at the base of the power drive coaxially with the cylinder of the horizontal platform and placed inside it with a gap; the central rock divider, made in the form of a cone and installed in the middle of the grinding table, while the grinding table is placed inside the cylinder of the discharge truncated cone in the same horizontal plane as the horizontal platform, and is made perforated, through the openings of which the crushed rock enters the discharge truncated cone and further to the bunker.