RU2483801C1

RU2483801C1 - Gyroscopic grinder with rotary grinding table

Info

Publication number: RU2483801C1
Application number: RU2011150357/13A
Authority: RU
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НПП Профиль-Т" (ООО "НПП Профиль-Т")
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2013-06-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed grinder comprises grinding table, roll interacting with the latter, roll drive with support and horizontal platform with balancing weights, roll shaft support and bedegree gyro. Central loader cone is secured at horizontal platform cylindrical case. Horizontal platform cylinder connects said platform with power drive and is secured at driver support to turn about vertical axis. Unloading cone is arranged inside unloading cone cylinder mounted at drive support coaxially with horizontal platform. Perforated grinding table is arranged inside unloading cone cylinder in the same horizontal plane with aforesaid platform. Additionally, motor is incorporated with proposed grinder and mounted at the support and reduction gearbox fitted on motor shaft and unloading cone cylinder. Unloading cone cylinder and grinding table can turn about vertical axis. Direction of rotation opposes that of horizontal platform.

EFFECT: higher reliability.

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.

Известен 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 (RU 2248242 С2, 20.03.2005).A well-known 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 roll to the working table with the rock placed on it, is created due to the reaction of a two-stage gyroscope (RU 2248242 C2, 03.20.2005).

Недостатками данного технического решения является периферическое расположение (вне горизонтальной площадки) размольного стола, что значительно увеличивает габариты гироскопического измельчителя и его вес. Кроме того, такое расположение размольного стола значительно увеличивает момент силы 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 измельчителя 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 frictional force arising due to the friction of the roll against 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 grinder as a whole.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гироскопический измельчитель с центральной загрузкой породы, при работе которого используется гироскопический эффект, содержащий размольный стол, валок с рычагом, взаимодействующий с размольным столом, силовой привод вращения валка с основанием, горизонтальную площадку с балансировочными грузами, с опорой для оси валка и двухстепенным гироскопом в виде электродвигателя с валом и маховиком, цилиндрический кожух горизонтальной площадки с закрепленным на нем усеченным конусом центрального загрузочного устройства, цилиндр горизонтальной площадки, соединяющий горизонтальную площадку с силовым приводом и закрепленный в основании силового привода с помощью шарикоподшипника с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, разгрузочный усеченный конус и цилиндр разгрузочного конуса, причем разгрузочный конус установлен внутри цилиндра разгрузочного усеченного конуса, неподвижно закрепленного в основании силового привода соосно цилиндру горизонтальной площадки и размещенного внутри него с зазором, центральный рассекатель породы, выполненный в виде конуса и установленный 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 (RU 2429912 С2, 27.09.2011).The closest in technical essence and the achieved result is a gyroscopic shredder with a central rock loading, during operation of which a gyroscopic effect is used, comprising a grinding table, a roller with a lever interacting with the grinding table, a power drive for rotating the roll with a base, a horizontal platform with balancing weights, with a support for the axis of the roll and a two-stage gyroscope in the form of an electric motor with a shaft and a flywheel, a cylindrical casing of a horizontal platform mounted on it sectional cone of the Central loading device, the cylinder of the horizontal platform connecting the horizontal platform with the power drive and mounted in the base of the power drive with a ball bearing with the possibility of rotation around the vertical axis, the discharge truncated cone and the cylinder of the discharge cone, and the discharge cone is installed 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 the gap, the central rock divider, 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 falls into truncated unloading cone and further into the hopper (RU 2429912 C2, 09/27/2011).

Недостатками данного технического решения является его недостаточно высокая производительность из-за невысокой скорости вращения валка относительно измельчаемой горной породы, которая определяет время непосредственного контакта горной породы с валком, а также ее объем, непосредственно участвующий в данный момент в процессе ее истирания. Увеличение производительности требует значительного увеличения мощности и соответственно габаритов силового привода вращения горизонтальной площадки, а значит и габаритов и веса всего гироскопического измельчителя в целом.The disadvantages of this technical solution is its insufficiently high productivity due to the low speed of rotation of the roll relative to the crushed rock, which determines the time of direct contact of the rock with the roll, as well as its volume, which is currently directly involved in the process of its abrasion. The increase in productivity requires a significant increase in power and, accordingly, the dimensions of the power drive for rotating the horizontal platform, and therefore the dimensions and weight of the entire gyroscopic chopper as a whole.

Технической задачей изобретения является создание гироскопического измельчителя с вращающимся размольным столом, эффективно и устойчиво работающего по измельчению горных пород, а также уменьшение энергозатрат на измельчение.An object of the invention is the creation of a gyroscopic grinder with a rotating grinding table, efficiently and steadily working on grinding rocks, as well as reducing energy consumption for grinding.

Решение технической задачи достигается тем, что гироскопический измельчитель с вращающимся размольным столом содержит размольный стол, валок с рычагом, взаимодействующий с размольным столом, силовой привод вращения валка с основанием, горизонтальную площадку с балансировочными грузами, с опорой для оси валка и двухстепенным гироскопом в виде электродвигателя с валом и маховиком, цилиндрический кожух горизонтальной площадки с закрепленным на нем усеченным конусом центрального загрузочного устройства, цилиндр горизонтальной площадки, соединяющий горизонтальную площадку с силовым приводом и закрепленный в основании силового привода с помощью шарикоподшипника с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, разгрузочный усеченный конус и цилиндр разгрузочного конуса, причем разгрузочный конус установлен внутри цилиндра разгрузочного усеченного конуса, смонтированного в основании силового привода соосно цилиндру горизонтальной площадки и размещенного внутри него с зазором, центральный рассекатель породы, выполненный в виде конуса и установленный 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, при этом гироскопический измельчитель с вращающимся размольным столом снабжен электродвигателем, установленным на основании гироскопического измельчителя, редуктором, закрепленным на валу электродвигателя и на цилиндре разгрузочного конуса, и шарикоподшипником, закрепленным на основании гироскопического измельчителя и на внешней поверхности цилиндра разгрузочного конуса, причем цилиндр разгрузочного конуса и закрепленный внутри него размольный стол имеют возможность вращения вокруг вертикальной оси, при этом направление вращения противоположно направлению вращения горизонтальной площадки, что значительно увеличивает время непосредственного контакта горной породы с валком, а также ее объем, непосредственно участвующий в данный момент в процессе ее истирания, и обеспечивает увеличение производительности гироскопического измельчителя и уменьшение энергозатрат на дезинтеграцию горных пород.The solution to the technical problem is achieved by the fact that the gyroscopic grinder with a rotating grinding table contains a grinding table, a roll with a lever interacting with the grinding table, a power drive for rotating the roll with a 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, a cylindrical casing of a horizontal platform with a truncated cone of a central loading device fixed to it, a cylinder of a horizontal platform connecting the horizontal platform to the power drive and secured to the base of the power drive using a ball bearing rotatably around the vertical axis, the unloading truncated cone and the cylinder of the unloading cone, the unloading cone mounted inside the cylinder of the unloading truncated cone mounted 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 mounted in the middle of a 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 then into the hopper, while the gyroscopic chopper with a rotating the grinding table is equipped with an electric motor mounted on the basis of a gyroscopic chopper, a gearbox mounted on the motor shaft and on the unloading cylinder full-time cone, and a ball bearing mounted on the base of the gyroscopic chopper and on the outer surface of the cylinder of the discharge cone, and the cylinder of the discharge cone and the grinding table fixed inside it can rotate around a vertical axis, while the direction of rotation is opposite to the direction of rotation of the horizontal platform, which significantly increases the time direct contact of the rock with the roll, as well as its volume, which is currently directly involved in the process of its Rania, and provides an increase in performance and decrease in the gyroscopic chopper power consumption for the disintegration of rocks.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид гироскопического измельчителя с вращающимся размольным столом, 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, 22 - электродвигатель цилиндра разгрузочного конуса 17, 24 - редуктор, 23 - шарикоподшипник цилиндра разгрузочного конуса 17.The invention is illustrated by the drawing, which shows a General view of the gyroscopic chopper with a rotating grinding table, including 1 - the electric motor of the working platform, 2 - the 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 truncated cone, 18 - central rock divider, 19 - perforated holes, 20 - crushed rock, 21 - hopper, 22 - electric motor of the discharge cone cylinder 17, 24 - gearbox, 23 - ball bearing of the cylinder of the discharge cone 17.

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, которая после измельчения попадает в бункер 21. Электродвигатель с валом 6 и маховиком 7, установленный на рычаге валка 9 и шарнирно соединенной 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 which, after grinding, enters the hopper 21. An electric motor with a shaft 6 and a flywheel 7 mounted on the lever of the roll 9 and pivotally connected to the support 4 form a two-stage gyroscope.

Для балансировки гироскопического измельчителя при вращении вокруг вертикальной оси, устройство может быть снабжено балансировочными грузами 11, установленными на горизонтальной площадке 3.To balance the gyroscopic chopper during rotation around a 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.

Для повышения производительности гироскопического измельчителя и уменьшения энергозатрат на дезинтеграцию горных пород электродвигатель 22 с помощью редуктора 24 и шарикоподшипника 23 вращает цилиндр разгрузочного конуса вокруг вертикальной оси в направлении, противоположном направлению вращения горизонтальной площадки 3.To increase the performance of the gyroscopic chopper and reduce energy costs for the disintegration of rocks, the electric motor 22 rotates the cylinder of the unloading cone around the vertical axis in the opposite direction to the direction of rotation of the horizontal platform 3 using the gearbox 24 and ball bearing 23.

Гироскопический измельчитель сухой породы с центральной загрузкой работает следующим образом: силовой привод 1 раскручивает горизонтальную площадку 3 с установленным на ней валком 8 до угловой скорости Q 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 формулой:A gyroscopic shredder of dry rock with a central load works as follows: the power drive 1 spins a horizontal platform 3 with a roll 8 installed on it to an angular velocity Q 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:

$I M_{Г} I = J_{M} x ω x Ω x \sin α (1)$

I M_{G} I = J_{M} x ω x Ω x \sin α (one)

где J_M=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 R _m _m ^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

$I F_{Д} I - I M_{Г} I / 1_{1} = = J_{M} x ω x Ω x \sin α / 1_{1} (2)$

I F_{D} I - I M_{G} I / {one}_{one} = = J_{M} x ω x Ω x \sin α / {one}_{one} (2)

где 1₁ - расстояние от шарнира 5 и до центра валка 8. Направление этой силы определяется знаком тригонометрической функции.where 1 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 электродвигателя 22, редуктора 24 и шарикоподшипника 23 цилиндр разгрузочного конуса, а значит и размольный стол, размещенный внутри разгрузочного конуса, вращаются вокруг вертикальной оси в направлении, противоположном направлению вращения горизонтальной площадки 3, что и обеспечивает повышение производительности гироскопического измельчителя и уменьшение энергозатрат на дезинтеграцию горных пород.Due to the placement of the electric motor 22, gearbox 24 and ball bearing 23, the cylinder of the discharge cone, and hence the grinding table, placed inside the discharge cone, rotate around the vertical axis in the direction opposite to the direction of rotation of the horizontal platform 3, which improves the performance of the gyroscopic chopper and reduces energy consumption on the disintegration of rocks.

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, и обеспечивает увеличение 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 specified 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 , and provides an increase in 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 containing a grinding table, a roller with a lever interacting with the grinding table, a power drive for rotating the roll with a 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, a cylindrical casing of a horizontal platform with a truncated cone of the central loading device mounted on it, a horizontal platform cylinder connecting the horizontal platform with the power drive and fixed in the main a power drive with a ball bearing rotatably around a vertical axis, a truncated discharge cone and a discharge cone cylinder, the discharge cone mounted inside the discharge truncated cone cylinder mounted at the base of the power drive coaxially with the horizontal platform cylinder and positioned within it with a clearance; 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 the grinding table is perforated, through the holes of which the crushed rock enters the discharge truncated cone and further into the hopper, characterized in that it additionally introduces an electric motor mounted on the base, a gearbox mounted on the motor shaft the cylinder and the discharge cone cylinder, and a ball bearing mounted on the base and on the outer surface of the cylinder of the discharge cone, the discharge cone cylinder and the grinding table fixed inside it can rotate around a vertical axis, while the direction of rotation is opposite to the direction of rotation of the horizontal platform.