RU2487758C1

RU2487758C1 - Gyroscopic grinder with rock loading via hollow rotary shaft of working platform

Info

Publication number: RU2487758C1
Application number: RU2012104389/13A
Authority: RU
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НПП Профиль-Т" (ООО "НПП Профиль-Т")
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2013-07-20

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to mining, particularly, to ore grinders. Gyroscopic grinder comprises grinding perforated table, roll with lever, roll power drive, horizontal platform with balancing weights, cylindrical casing, central loader truncated cone, ore central splitter composed of cone mounted at grinding table centre. Additionally, said grinder is equipped with top and bottom mounting platforms. Note here that central loader truncated cone and horizontal platform cylinder are integrated into united taper-cylindrical hollow shaft. Horizontal platform with protective apron secured at tape-cylindrical hollow shaft lower end is arranged above grinding table with clearance.

EFFECT: lower power consumption due to ore loading via hollow shaft.

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 вышеуказанных 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 [1].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 roller to the working table with the rock placed on it, is created due to the reaction of a two-stage gyroscope [1].

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 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, 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 friction forces 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 и 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, соединяющим горизонтальную площадку с силовым приводом и закрепленным 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 горизонтально площадки и размещенного внутри него с зазором, центральный рассекатель породы, выполненным 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 [2].The closest in technical essence and the achieved result is a gyroscopic shredder with a central rock loading, which uses a gyroscopic effect containing 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 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, with fixed to truncated 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 horizontally pad 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, and the grinding table is placed inside the cylinder of the unloading truncated cone in the same horizontal plane as the horizontal platform, and the grinding table is made perforated, through the holes of which the crushed rock gets to the unloaded truncated cone and further to the hopper [2].

Недостатками данного технического решения является то, что рабочая площадка и размольный стол находятся в одной горизонтальной плоскости, и размольный стол с породой сверху не закрыт, из-за чего порода при работе устройства вылетает на рабочую площадку и выбывает из процесса измельчения, попадая в движущиеся элементы устройства и мешая их нормальному функционированию.The disadvantages of this technical solution is that the working platform and the grinding table are in the same horizontal plane, and the grinding table with the rock from above is not closed, because of which the rock when the device is operating flies to the working platform and is eliminated from the grinding process, falling into moving elements devices and interfering with their normal functioning.

Кроме того, закрепление цилиндра горизонтальной площадки с помощью всего одного шарикоподшипника приводит к значительным биениям и вибрациям на высоте размольного стола, что снижает надежность работы устройства.In addition, fixing the cylinder of the horizontal platform with just one ball bearing leads to significant beats and vibrations at the height of the grinding table, which reduces the reliability of the device.

Технической задачей изобретения является создание гироскопического измельчителя с загрузкой породы через полый вал вращения рабочей площадки, 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 rock loading through the hollow shaft of rotation of the working platform, efficiently and steadily working on grinding rocks, as well as reducing energy consumption for grinding.

Решение технической задачи достигается тем, что гироскопический измельчитель с загрузкой породы через полый вал вращения рабочей площадки 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, цилиндрический кожух, усеченный конус 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, цилиндр размольного стола, неподвижно закрепленный соосно цилиндру горизонтально площадки, центральный рассекатель породы, выполненный в виде конуса и установленный в середине размольного стола, причем размольный стол выполнен перфорированным, через отверстия которого измельченная порода попадает в разгрузочный конус и далее в бункер, причем гироскопический измельчитель снабжается дополнительно верхней и нижней монтажными площадками, а также шарикоподшипником, при этом верхняя монтажная площадка размещена над горизонтальной площадкой и на ней закреплен дополнительный шарикоподшипник цилиндра горизонтальной площадки, а нижняя горизонтальная площадка размещена ниже горизонтальной площадки и на ней неподвижно закреплен цилиндр размольного стола, при этом усеченный конус центрального загрузочного устройства и цилиндр горизонтальной площадки выполнены в виде единого конусно-цилиндрического полого вала, через полость которого горная порода загружается непрерывно на размольный стол, а горизонтальная площадка, закрепленная на нижнем торце конусно-цилиндрического полого вала, размещена над размольным столом с зазором.The solution to the technical problem is achieved by the fact that the gyroscopic grinder with rock loading through the hollow shaft of rotation of the working platform contains a grinding table, a roller with a lever that interacts with the grinding table, a power drive for rotating the roll with a base, a horizontal platform with balancing weights and 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, a truncated cone of the central loading device, a horizontal platform cylinder connecting the burner an umbrella platform with a power drive and fixed at the base of the power drive with a ball bearing rotatably around a vertical axis, a grinding table cylinder fixedly aligned coaxially with the cylinder horizontally, a central rock divider made in the form of a cone and mounted in the middle of the grinding table, and the grinding table made perforated, through the openings of which the crushed rock enters the discharge cone and then into the hopper, and the gyroscopic sleep grinder It is additionally pressurized by the upper and lower mounting platforms, as well as ball-bearing, while the upper mounting platform is located above the horizontal platform and an additional ball bearing of the horizontal platform cylinder is fixed on it, and the lower horizontal platform is located below the horizontal platform and the grinding table cylinder is fixedly fixed, while the truncated cone of the Central loading device and the cylinder of the horizontal platform are made in the form of a single conical-cylindrical hollow shaft , through the cavity of which the rock is continuously loaded onto the grinding table, and a horizontal platform fixed to the lower end of the conical-cylindrical hollow shaft is placed above the grinding table with a gap.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид гироскопического измельчителя с загрузкой породы через полый вал вращения рабочей площадки, включающего 1 - размольный стол, 2 - валок, 3 - рычаг, 4 - силовой привод вращения валка, 5 - основание, 6 - горизонтальная площадка, 7 - балансировочные грузы, 8 - опора для оси валка, двухстепенный гироскоп в виде 9 - электродвигателя с валом и 10 - маховиком, 11 - цилиндрический кожух, 12 - усеченный конус центрального загрузочного устройства, 13 - цилиндр горизонтальной площадки, соединяющий горизонтальную площадку с силовым приводом, 14 - шарикоподшипник, закрепленный в основании силового привода с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, 15 - цилиндр размольного стола, неподвижно закрепленный соосно цилиндру горизонтально площадки, 16 - центральный рассекатель породы, выполненным в виде конуса и установленный в середине размольного стола, 17 - перфорационные отверстия размольного стола, 18 - измельченная порода, 19 - разгрузочный конус, 20 - бункер, 21 - верхняя и 22 - нижняя монтажные площадки, 23 - дополнительный шарикоподшипник цилиндра горизонтальной площадки, 24 - конусно-цилиндрический полый вал.The invention is illustrated by the drawing, which shows a General view of the gyroscopic grinder with the loading of rock through a hollow shaft of rotation of the working platform, including 1 - grinding table, 2 - roll, 3 - lever, 4 - power drive rotation of the roll, 5 - base, 6 - horizontal platform, 7 - balancing weights, 8 - support for the roll axis, two-stage gyroscope in the form of 9 - an electric motor with a shaft and 10 - a flywheel, 11 - a cylindrical casing, 12 - a truncated cone of the central loading device, 13 - a horizontal platform cylinder connecting horizontal platform with a power drive, 14 - ball bearing mounted in the base of the power drive with the possibility of rotation around a vertical axis, 15 - cylinder grinding table, fixedly mounted coaxially to the cylinder of the horizontal platform, 16 - central rock divider, made in the form of a cone and mounted in the middle of the grinding tables, 17 - perforations of the grinding table, 18 - crushed rock, 19 - discharge cone, 20 - hopper, 21 - upper and 22 - lower mounting pads, 23 - additional ball bearing ilindra horizontal pad, 24 - cone-cylindrical hollow shaft.

Устройство содержит силовой привод 4 вращения валка 2 вокруг вертикальной оси с основанием 5, горизонтальную площадку 6, опору 8 для валка, электродвигатель с валом 9 и маховиком 10, валок 2, рычаг валка 3, размольный стол 1 с перфорационными отверстиями 17, на котором измельчаемая порода 18, отраженная от центрального рассекателя 16, попадает на размольный стол 6, а после измельчения в разгрузочный конус 19 и далее в бункер 20. Электродвигатель с валом 9 и маховиком 10, установленный на рычаге валка 3 и шарнирно соединенный с опорой 8, образуют двухстепенной гироскоп.The device comprises a power drive 4 of rotation of the roll 2 around a vertical axis with a base 5, a horizontal platform 6, a support 8 for the roll, an electric motor with a shaft 9 and a flywheel 10, a roll 2, a roll lever 3, a grinding table 1 with perforations 17, on which the grinding the rock 18, reflected from the central divider 16, falls onto the grinding table 6, and after grinding into the discharge cone 19 and then into the hopper 20. An electric motor with a shaft 9 and a flywheel 10 mounted on the lever of the roll 3 and pivotally connected to the support 8 form a two-stage oh gyroscope.

Для балансировки гироскопического измельчителя при вращении вокруг вертикальной оси устройство может быть снабжено балансировочными грузами 7, установленными на горизонтальной площадке 6.To balance the gyroscopic chopper during rotation around a vertical axis, the device can be equipped with balancing weights 7 installed on a horizontal platform 6.

Устройство закрыто цилиндрическим кожухом 11 с закрепленными на нем основанием 5, верхней 21 и нижней 22 монтажными площадками. В свою очередь, горизонтальная площадка 6 крепится на конусно-цилиндрическом полом вале 24, образованном при этом усеченным конусом 12 центрального загрузочного устройства и цилиндром 13 горизонтальной площадки, через который конусно-цилиндрический полый вал 24 кинематически соединяется с силовым приводом 4 и устанавливается в шарикоподшипниках 14 и 23. Кроме того, в нижней монтажной площадке 22 соосно конусно-цилиндрическому полому валу 24 горизонтальной площадки 6 неподвижно закреплен цилиндр 15 размольного стола 1.The device is closed by a cylindrical casing 11 with fixed base 5, upper 21 and lower 22 mounting pads. In turn, the horizontal platform 6 is mounted on a conical-cylindrical hollow shaft 24, which is formed by a truncated cone 12 of the Central loading device and the cylinder 13 of the horizontal platform, through which the conical-cylindrical hollow shaft 24 is kinematically connected to the actuator 4 and installed in ball bearings 14 and 23. In addition, in the lower mounting platform 22, a cylinder 15 of the grinding table 1 is fixedly mounted coaxially to the conical-cylindrical hollow shaft 24 of the horizontal platform 6.

Гироскопический измельчитель с загрузкой породы через полый вал вращения рабочей площадки работает следующим образом: силовой привод 4 раскручивает конусно-цилиндрический полый вал 24 с закрепленной на нем горизонтальной площадкой 6 с установленными на ней валком 2 до угловой скорости Ω вокруг вертикальной оси вращения, электродвигатель 9 раскручивает маховики 10 до угловой скорости ω, направление вектора которой совпадает с направлением рычага 3. При этом на двухстепенной гироскоп, образованный электродвигателем 9 и маховиком 10, действует гироскопический момент, величина которого определяется формулойA gyroscopic shredder with rock loading through a hollow shaft of rotation of the working platform works as follows: the power drive 4 spins a conical-cylindrical hollow shaft 24 with a horizontal platform 6 mounted on it with a roll 2 mounted on it to an angular velocity Ω around the vertical axis of rotation, the motor 9 spins flywheels 10 up to an angular velocity ω, the direction of the vector of which coincides with the direction of the lever 3. Moreover, the two-stage gyroscope formed by the electric motor 9 and the flywheel 10 t gyroscopic moment, the value of which is determined by the formula

$I M_{r} I = J_{м} \times ω \times Ω \times \sin α (1)$

I M_{r} I = J_{m} \times ω \times Ω \times \sin α (one)

где J_м=m_мR_м ²/2 - момент инерции маховика 10, m_м и R_м - соответственно масса и радиус маховика 10, α - угол между векторами ω и Ω. На валок 2 действует вертикальная гироскопическая сила F_д, равнаяwhere J _m = m _m _m R ^2/2 - the moment of inertia of the flywheel 10, m and R _m _m - respectively the mass and radius of the flywheel 10, α - angle between the vectors ω and Ω. On the roll 2 acts a vertical gyroscopic force F _d equal to

$I F_{д} I = I M_{г} I / l_{1} = J_{м} \times ω \times Ω \times \sin α / l_{1} (2)$

I F_{d} I = I M_{g} I / l_{one} = J_{m} \times ω \times Ω \times \sin α / l_{one} (2)

где l₁ - расстояние от шарнира опоры 8 и до центра валка 2.where l ₁ is the distance from the hinge of the support 8 and to the center of the roll 2.

При этом значение силы истирания вычисляется согласно следующей формуле:The value of the abrasion force is calculated according to the following formula:

$F_{и с т р} = K \times F_{д} = K \times J_{м} \times ω \times Ω \times \sin α / l_{1} (3)$

F_{and from t R} = K \times F_{d} = K \times J_{m} \times ω \times Ω \times \sin α / l_{one} (3)

где К - коэффициент трения.where K is the coefficient of friction.

Из соотношения (3) следует, что, изменяя ω и Ω независимо друг от друга, можно изменять величину гироскопической силы F_истр в широком диапазоне значений в зависимости от прочностных свойств горной породы. Измельчаемая горная порода 18 через конусно-цилиндрический полый вал 24, отражаясь от центрального рассекателя 16, попадает на размольный стол 6, а после измельчения через перфорационные отверстия 17 в разгрузочный конус 19 и далее в бункер 20.From relation (3) it follows that by changing ω and Ω independently from each other, it is possible to change the value of the gyroscopic force F _ISTR in a wide range of values depending on the strength properties of the rock. The crushed rock 18 through the conical-cylindrical hollow shaft 24, reflected from the central divider 16, falls on the grinding table 6, and after grinding through the perforations 17 into the discharge cone 19 and then into the hopper 20.

За счет предложенной конструкции размольного стола, горизонтальной площадки и системы подачи горной породы через конусно-цилиндрический полый вал вращения значительно уменьшаются габариты и вес гироскопического измельчителя и затраты на электроэнергию.Due to the proposed design of the grinding table, horizontal platform and the rock feed system through the conical-cylindrical hollow shaft of rotation, the dimensions and weight of the gyroscopic chopper and the cost of electricity are significantly reduced.

Устойчивость работы предлагаемого устройства определяется тем, что при увеличении силы сопротивления размельчаемой породы перемещению валка 2 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 2 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 therefore , and the magnitude 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 гироскопический измельчитель 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 gyroscopic chopper is an automatic device with negative feedback, which ensures its stable operation.

Claims

A gyroscopic shredder with rock loading through a hollow shaft of rotation of the working platform, 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 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, a cylindrical casing, a truncated cone of the central loading device, a cylinder of a horizontal platform connecting the horizontal platform with a power drive and closed warmed up at the base of the power drive by means of a ball bearing rotatably around a vertical axis, a grinding table cylinder fixedly fixed coaxially to a horizontal platform cylinder, a central rock divider made in the form of a cone and mounted in the middle of the grinding table, the grinding table being made perforated through the holes of which the crushed rock enters the discharge cone and then into the hopper, characterized in that the gyroscopic grinder is supplied with an additional top and lower mounting pads, ball bearing, while the upper mounting pad is located above the horizontal platform and an additional ball bearing of the horizontal platform cylinder is fixed on it, and the lower horizontal platform is placed below the horizontal platform and the grinding table cylinder is fixedly mounted on it, while the truncated cone of the central loading device and the cylinder of the horizontal platform is made in the form of a single conical-cylindrical hollow shaft, through the cavity of which rocks loaded continuously to the grinding table and the horizontal pad, fixed on the lower end of the cone-cylindrical hollow shaft, is placed over the grinding table with a gap.