RU2552362C2

RU2552362C2 - Loose material grinder

Info

Publication number: RU2552362C2
Application number: RU2013129391/13A
Authority: RU
Inventors: Сергей Мирбатович Яхин; Рустям Шаехович Марданов
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2015-06-10
Also published as: RU2013129391A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in agriculture for loose materials grinding. This grinder consists of the frame, main drive composed of motor and V-belt drive, flat crank, extra drive composed of motor and V-belt drive, outer and inner cones, loading and unloading bins. Inner cone rigid shaft is located inclined and engaged with the main drive shaft by cardan joint. Flat crank is engaged with extra drive and coupled with inner cone vertex. To comply with process requirements, said flat crank can be articulated with inner cone vertex or rigidly coupled therewith to make an integral closed kinematics. Angle between flat crank swivel axes and that of inner cone shaft inclination to vertical are equal. Note here that axes of flat crank swivels and those of cardan joint intersect in one point.

EFFECT: higher efficiency of grinding.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в сельском хозяйстве, а также строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности для измельчения различных сыпучих материалов.The invention relates to mechanical engineering and can be used in agriculture, as well as construction, chemical, food and other industries for grinding various bulk materials.

Известны дробилки сыпучих материалов с коническими рабочими органами, где вал внутреннего дробящего конуса закреплен в эксцентрике (Борщев В.Я. Оборудование для измельчения материалов: дробилки и мельницы (учебное пособие). - Тамбов: изд. ТГТУ, 2004. - 75 с.).Known crushers of bulk materials with conical working bodies, where the shaft of the internal crushing cone is fixed in an eccentric (V. Borschev. Equipment for grinding materials: crushers and mills (study guide). - Tambov: ed. TSTU, 2004. - 75 p.) .

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению по своей сущности является конусная дробилка (патент РФ на полезную модель №49464, МПК В02С 2/02, опубл. 27.11.2005). Она содержит станину с наружным конусом, размещенный в последнем внутренний конус, закрепленный на вертикальном валу, связанным ременной передачей с электродвигателем, дебаланс (от слова - дебалансир, прим. авт.), защитный кожух, крыльчатку, конический сборник и разгрузочный патрубок.The closest technical solution to this invention in essence is a cone crusher (RF patent for utility model No. 49464, IPC V02C 2/02, publ. 11/27/2005). It contains a bed with an outer cone, located in the last inner cone, mounted on a vertical shaft, connected by a belt drive with an electric motor, unbalance (from the word - unbalancer, approx. Author), a protective casing, an impeller, a conical collector and a discharge pipe.

В известной дробилке вал внутреннего конуса выполнен упругим. При вращении вала в свободном состоянии его ось под действием дебаланса отклоняется от вертикали на так называемый угол нутации и описывает в пространстве коническую поверхность, т.е. по терминологии небесной механики совершает свободную прецессию. В процессе работы, т.е. когда рабочее пространство между наружным и внутренним конусами заполняется сыпучим материалом, прецессионное движение гасится, следовательно, гасится измельчающее воздействие внутреннего конуса на сыпучий материал. Кроме того, в данной конструктивной схеме независимо от воздействия на внутренний конус внешних силовых факторов, угловая скорость прецессии по сравнению с угловой скоростью самого конуса является малой величиной, поскольку угловая скорость прецессии обратно пропорциональна произведению угловой скорости конуса на его момент инерции относительно вертикальной оси (см. стр. 303 - 304 книги: Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. - М.: «Наука», 1967. - 478 с.).In the known crusher, the shaft of the inner cone is made elastic. When the shaft rotates in a free state, its axis, under the influence of unbalance, deviates from the vertical by the so-called nutation angle and describes the conical surface in space, i.e. in the terminology of celestial mechanics makes a free precession. In the process, i.e. when the working space between the outer and inner cones is filled with bulk material, the precession movement is suppressed, therefore, the grinding effect of the inner cone on the bulk material is suppressed. In addition, in this design scheme, regardless of the influence of external force factors on the inner cone, the angular velocity of the precession compared to the angular velocity of the cone itself is small, since the angular velocity of the precession is inversely proportional to the product of the angular velocity of the cone at its moment of inertia relative to the vertical axis (see pp. 303 - 304 books: Targ S. M. A Short Course in Theoretical Mechanics. - M.: "Science", 1967. - 478 p.).

В свою очередь, низкая угловая скорость прецессии снижает эффективность измельчения, поскольку сыпучий материал недостаточно подвергается в единицу времени разрушающему воздействию со стороны рабочего конуса.In turn, the low angular velocity of the precession reduces the grinding efficiency, since the bulk material is not sufficiently exposed to the destructive action of the working cone per unit time.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности измельчения сыпучих материалов путем увеличения угловой скорости прецессии рабочего конуса.An object of the invention is to increase the efficiency of grinding bulk materials by increasing the angular velocity of the precession of the working cone.

Для решения указанной задачи жесткий вал внутреннего конуса расположен в пространстве наклонно, с валом основного привода он соединен при помощи универсального шарнира Гука, при этом устройство снабжено дополнительным приводом, вал которого соединен жестко посаженным на нем плоским кривошипом с вершиной внутреннего конуса. Оси шарниров универсального шарнира Гука и оси шарниров плоского кривошипа пересекаются в одной точке, а угол между осями шарниров плоского кривошипа равен углу наклона вала внутреннего конуса к вертикали. Исходя из требований технологического процесса, плоский кривошип может быть соединен с вершиной внутреннего конуса шарнирно, либо жестко, образуя в целом замкнутую кинематическую цепь.To solve this problem, the rigid shaft of the inner cone is inclined in space, it is connected to the shaft of the main drive using the universal Hook joint, while the device is equipped with an additional drive, the shaft of which is connected by a flat crank rigidly mounted on it to the top of the inner cone. The axes of the hinges of the universal Hook joint and the axes of the hinges of the flat crank intersect at one point, and the angle between the axes of the hinges of the flat crank is equal to the angle of inclination of the shaft of the inner cone to the vertical. Based on the requirements of the technological process, a flat crank can be connected to the top of the inner cone pivotally or rigidly, forming a generally closed kinematic chain.

На фиг. 1 представлена конструктивно-технологическая схема предлагаемого устройства для измельчения сыпучих материалов, а на фиг. 2 изображен вариант выполнения предлагаемого устройства.In FIG. 1 presents a structural and technological diagram of the proposed device for grinding bulk materials, and in FIG. 2 shows an embodiment of the proposed device.

Устройство (фиг. 1) состоит из рамы 1, загрузочного бункера 2, наружного 3 и внутреннего 4 конусов. Вал 5 устройства кинематически связан с основным приводом, состоящим из электродвигателя 6 и клиноременной передачи 7, и соединяется с жестким наклонным валом 8 внутреннего конуса 4 при помощи универсального шарнира Гука 9. Плоский кривошип 10, жестко посаженый на валу дополнительного привода, состоящего из электродвигателя 11 и клиноременной передачи 12, соединен с вершиной внутреннего конуса 4. Плоский кривошип 10 может быть соединен с вершиной внутреннего конуса 4 шарнирно (фиг. 1), либо жестко (см. фиг. 2). Углы между осями шарниров плоского кривошипа 10 и угол наклона жесткого вала 8 внутреннего конуса 4 к вертикали равны между собой, т.е. они, как показаны на фиг. 1 и 2, равны углу α. Электродвигатель 11 дополнительного привода закреплен на кронштейне 13, а шарнирная опора 14 - на корпусном стакане 15. Электродвигатель 6 основного привода закреплен на раме 1, а шарнирная опора 16 - на разгрузочном бункере 17. Загрузочный бункер 2 герметично вставляется в боковое окно корпусного стакана 15 и крепится на раме 1 при помощи упорных рычагов 18. Плоский кривошип 10 конструктивно выполнен таким образом, чтобы оси его шарниров и оси шарниров универсального шарнира Гука пересекались в одной точке S.The device (Fig. 1) consists of a frame 1, a loading hopper 2, an outer 3 and an inner 4 cones. The shaft 5 of the device is kinematically connected to the main drive, consisting of an electric motor 6 and V-belt drive 7, and is connected to the rigid inclined shaft 8 of the inner cone 4 by means of the universal joint Hook 9. A flat crank 10, rigidly mounted on the shaft of the additional drive, consisting of an electric motor 11 and V-belt drive 12, connected to the top of the inner cone 4. The flat crank 10 can be connected to the top of the inner cone 4 pivotally (Fig. 1), or rigidly (see Fig. 2). The angles between the axes of the hinges of the flat crank 10 and the angle of inclination of the rigid shaft 8 of the inner cone 4 to the vertical are equal to each other, i.e. they, as shown in FIG. 1 and 2 are equal to the angle α. The electric motor 11 of the auxiliary drive is mounted on the bracket 13, and the hinge bearing 14 is mounted on the casing 15. The electric motor 6 of the main drive is fixed on the frame 1, and the articulated bearing 16 is on the discharge hopper 17. The loading hopper 2 is hermetically inserted into the side window of the casing 15 and mounted on the frame 1 using the stop levers 18. The flat crank 10 is structurally made so that the axis of its hinges and the axis of the hinges of the universal Hook joint intersect at one point S.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Исходный сыпучий материал из загрузочного бункера 2 самотеком поступает в рабочее пространство между наружным 3 и внутренним 4 конусами. Внутренний конус 4 приводится во вращение при помощи электродвигателя 6 через клиноременную передачу 7. Благодаря соединению жесткого наклонного вала 8 с валом 5 при помощи универсального шарнира Гука 9, внутренний конус 4 приобретает вращательное движение относительно собственной оси с переменной угловой скоростью за оборот. Одновременно внутренний конус 4, из-за соединения плоского кривошипа 10, приводящегося в движение посредством электродвигателя 11 через клиноременную передачу 12 с вершиной внутреннего конуса 4 шарнирно (фиг. 1), совершает дополнительное вращательное движение вокруг вертикальной оси, т.е. совершает вынужденную прецессию с постоянным углом нутации α. В результате фиксированного перемещения внутреннего конуса 4 относительно неподвижного наружного конуса 3 по сложной траектории сыпучий материал в межконусном пространстве подвергается непрерывной раздавливающе (сжимающе)-истирающей деформации. Следовательно, материал активно измельчается до нужного помола и выводится из устройства через горловину разгрузочного бункера 17. Вращение внутреннего конуса 4 с переменной угловой скоростью за оборот дает дополнительный эффект измельчения, поскольку появляются «крутильные» колебания и внутренний конус 4 действует на материал как дополнительный «молоток». При назначении степени неравномерности вращения внутреннего конуса 4 нужно воспользоваться формулой: δ=sinα tgα, где δ - степень неравномерности вращения внутреннего конуса 4; α - угол наклона вала внутреннего конуса 4 к вертикали (он же угол нутации). Варьируя значениями угловых скоростей внутреннего конуса 4 и плоского кривошипа 10 можно добиться оптимального режима измельчения сыпучего материала. На практике угловая скорость внутреннего конуса 4 отличается от угловой скорости плоского кривошипа 10. В случае, когда эти угловые скорости равны, то необходимость в дополнительном приводе отпадает (из конструкции снимаются детали и узлы поз. 11, 12 и 13). Плоский кривошип 10 соединяется тогда с вершиной внутреннего конуса 4 жестко, образуя в целом единую замкнутую кинематическую цепь (фиг. 2).The proposed device operates as follows. The source bulk material from the loading hopper 2 by gravity enters the working space between the outer 3 and inner 4 cones. The inner cone 4 is driven by an electric motor 6 through a V-belt drive 7. By connecting the rigid inclined shaft 8 to the shaft 5 using the universal joint Hook 9, the inner cone 4 acquires a rotational movement about its own axis with a variable angular speed per revolution. At the same time, the inner cone 4, due to the connection of the flat crank 10, driven by the electric motor 11 through the V-belt drive 12 with the top of the inner cone 4, pivots (Fig. 1), makes an additional rotational movement around the vertical axis, i.e. performs a forced precession with a constant angle of nutation α. As a result of the fixed movement of the inner cone 4 relative to the stationary outer cone 3 along a complex path, the bulk material in the inter-cone space undergoes continuous crushing (compressive) -washing deformation. Therefore, the material is actively crushed to the desired grinding and removed from the device through the neck of the discharge hopper 17. The rotation of the inner cone 4 with a variable angular velocity per revolution gives an additional grinding effect, since “torsional” vibrations appear and the inner cone 4 acts on the material as an additional “hammer” ". When assigning the degree of uneven rotation of the inner cone 4, you need to use the formula: δ = sinα tgα, where δ is the degree of uneven rotation of the inner cone 4; α is the angle of inclination of the shaft of the inner cone 4 to the vertical (it is the angle of nutation). By varying the values of the angular velocities of the inner cone 4 and the flat crank 10, it is possible to achieve an optimal grinding regime for the bulk material. In practice, the angular velocity of the inner cone 4 differs from the angular velocity of the planar crank 10. In the case when these angular velocities are equal, then the need for an additional drive disappears (parts and components of items 11, 12 and 13 are removed from the structure). The flat crank 10 then connects to the top of the inner cone 4 rigidly, forming as a whole a single closed kinematic chain (Fig. 2).

Технико-экономическая эффективность изобретения выражается в том, что резко повышается эффективность технологического процесса измельчения сыпучих материалов. Кроме того, повышается эксплуатационная надежность и долговечность устройства, поскольку в предлагаемой конструкции исключается прямой удар рабочих конусов друг о друга.The technical and economic efficiency of the invention is expressed in the fact that the efficiency of the technological process of grinding bulk materials is sharply increased. In addition, increases the operational reliability and durability of the device, since the proposed design eliminates the direct impact of the working cones against each other.

Claims

1. A device for grinding bulk materials containing a frame with an outer cone, an inner cone, which is rigidly fixed to the shaft, the main drive, consisting of an electric motor and V-belt drive, loading and unloading devices, characterized in that the rigid shaft of the inner cone is inclined in space and connected to the shaft of the main drive with the help of a universal joint Hooke, while the device is equipped with an additional drive, the shaft of which is connected by a flat crank rigidly mounted on it ohm with the top of the inner cone, and the axis of the hinges of the universal Hooke hinge and the axis of the hinges of the flat crank intersect at one point, and the angle between the axes of the hinges of the flat crank is equal to the angle of inclination of the shaft of the inner cone to the vertical.

2. The device according to claim 1, characterized in that the flat crank is pivotally connected to the top of the inner cone.

3. The device according to p. 1, characterized in that the flat crank is connected to the top of the inner cone rigidly, forming a whole single closed kinematic chain.