RU2792483C1

RU2792483C1 - Hydromechanical safety device of cone crusher

Info

Publication number: RU2792483C1
Application number: RU2022129319A
Authority: RU
Inventors: Николай Владимирович Белов; Марина Борисовна Бородина; Оксана Андреевна Груздова; Андрей Сергеевич Часовских
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2023-03-22

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: hydromechanical safety device of the cone crusher contains a gear differential transmission mechanism in the crusher drive, a reversible hydraulic pump associated with one of the degrees of freedom of the transmission mechanism and hydraulically connected to the hydraulic damper, and connected to a drain tank through a controlled valve, and a control system. There is a valve operated hydraulic line that connects the reversible hydraulic pump to the crusher bowl lift cylinders.

EFFECT: risk of jamming is reduced.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к предохранительным упругодемпфирующим устройствам для передачи вращения, и может быть использовано в приводах технологического оборудования, в частности, в конусной дробилке.The invention relates to mechanical engineering, in particular to safety elastic-damping devices for transmitting rotation, and can be used in drives of process equipment, in particular, in a cone crusher.

Известны гидромеханические предохранительные устройства (RU 2536035 С2, опублик. 20.12.2014; RU 104264 U1, опублик. 10.05.2011), содержащие привод и технологическую машину, кинематически связанные посредством дифференциального передаточного механизма, обращаемого гидравлического насоса, связанного с одной из степеней свободы передаточного механизма и гидравлически соединенного с гидродемпфером и сливной емкостью через управляемый гидрораспределитель, с системой управления по моменту на приводе.Hydromechanical safety devices are known (RU 2536035 C2, published on 12/20/2014; RU 104264 U1, published on 05/10/2011), containing a drive and a technological machine, kinematically connected by means of a differential transmission mechanism, a reversible hydraulic pump associated with one of the degrees of freedom of the transmission mechanism and hydraulically connected to the hydraulic damper and drain tank through a controlled hydraulic valve, with a torque control system on the drive.

К основному недостатку этих устройств можно отнести возникновение гидроудара в процессе восстановления муфты из-за большой разницы давлений в напорной линии гидромотора и в гидродемпфере.The main disadvantage of these devices is the occurrence of water hammer during the recovery of the coupling due to the large pressure difference in the pressure line of the hydraulic motor and in the hydraulic damper.

Известна конусная дробилка с устройством для разгрузки ее от недробимых тел (SU 1162485 А1, опублик. 23.06.1985), содержащая основание, дробящий конус с приводом, дробильную чашу, прижимаемую к основанию системой упругих элементов, гидродомкраты для подъема чаши, в случае попадания недробимого тела в зону дробления и заклинивания дробилки,с гидросистемой и системой управления ими.A cone crusher is known with a device for unloading it from non-crushable bodies (SU 1162485 A1, published on 06/23/1985), containing a base, a crushing cone with a drive, a crushing bowl pressed against the base by a system of elastic elements, hydraulic jacks for lifting the bowl, in case of hit of a non-crushable bodies into the zone of crushing and jamming of the crusher, with a hydraulic system and a control system for them.

Недостаток дробилки заключается в том, что работа домкратов по подъему чаши осуществляется только после заклинивания дробилки недробимым телом и остановке привода.The disadvantage of the crusher is that the work of the jacks to lift the bowl is carried out only after the crusher is jammed with a non-crushable body and the drive stops.

Прототипом выбрано гидромеханическое предохранительное устройство (RU 2607493 C, опублик. 10.01.2017), содержащее привод и технологическую машину, кинематически связанные посредством зубчатого дифференциального планетарного передаточного механизма, обращаемый гидравлический насос, связанный с одной из степеней свободы передаточного механизма и гидравлически соединенный с гидродемпфером и сливной емкостью через управляемый гидрораспределитель, систему управления по моменту на приводе, а также управляемый кран, соединяющий напорную линию обращаемого гидравлического насоса и гидравлическую полость гидродемпфера со сливной емкостью.The prototype is a hydromechanical safety device (RU 2607493 C, published on 01/10/2017), containing a drive and a technological machine, kinematically connected by means of a gear differential planetary gear mechanism, a reversible hydraulic pump associated with one of the degrees of freedom of the gear mechanism and hydraulically connected to a hydraulic damper and drain tank through a controlled hydraulic distributor, a torque control system on the drive, as well as a controlled valve connecting the pressure line of the reversible hydraulic pump and the hydraulic cavity of the hydraulic damper with the drain tank.

Это устройство обладает предохранительной функцией и возможностью автоматического (или по команде оператора) восстановления после срабатывания. Устройство также обеспечивает упругое демпфирование импульсных нагрузок в диапазоне, определяемом объемом гидродемпфера. Кроме того, гидродемпфер накапливает энергию (выполняет роль гидроаккумулятора), что позволяет накопленную энергию вернуть в систему.This device has a safety function and the ability to automatically (or at the command of the operator) recovery after a trip. The device also provides elastic damping of impulse loads in the range determined by the volume of the hydraulic damper. In addition, the hydraulic damper accumulates energy (acts as a hydraulic accumulator), which allows the accumulated energy to be returned to the system.

Однако при использовании данного предохранительного устройства в конусной дробилке по SU 1162485 в работе задействованы две автономные гидросистемы, что усложняет конструкцию устройства в целом и затрудняет эксплуатацию, так как повышается риск остановки дробилки под завалом.However, when using this safety device in a cone crusher according to SU 1162485, two independent hydraulic systems are involved in the operation, which complicates the design of the device as a whole and makes it difficult to operate, since the risk of stopping the crusher under a blockage increases.

Технический результат, достигаемый в изобретении, заключается в упрощении конструкции устройства и повышении эффективности его эксплуатации за счет снижения рисков заклинивания недробимого тела и остановки дробилки под заваломThe technical result achieved in the invention is to simplify the design of the device and increase the efficiency of its operation by reducing the risk of jamming of the non-crushable body and stopping the crusher under the blockage.

Указанный технический результат достигается следующим образом.The specified technical result is achieved as follows.

Гидромеханическое предохранительное устройство конусной дробилки содержит зубчатый дифференциальный передаточный механизм в приводе дробилки, обращаемый гидравлический насос, связанный с одной из степеней свободы передаточного механизма и гидравлически соединенный с гидродемпфером, а через управляемый кран со сливной емкостью, систему управления.The hydromechanical safety device of the cone crusher contains a gear differential transmission mechanism in the crusher drive, a reversible hydraulic pump connected to one of the degrees of freedom of the transmission mechanism and hydraulically connected to the hydraulic damper, and a control system through a controlled valve with a drain tank.

Отличие устройства заключается в том, что в него введена гидролиния с управляемым краном, которая соединяет обращаемый гидравлический насос с гидроцилиндрами подъема дробильной чаши дробилки.The difference of the device lies in the fact that a hydraulic line with a controlled crane is introduced into it, which connects a reversible hydraulic pump with hydraulic cylinders for lifting the crushing bowl of the crusher.

Кроме того, согласно изобретению, гидравлический мотор-насос может быть выполнен управляемым.In addition, according to the invention, the hydraulic motor-pump can be controlled.

Кроме того, согласно изобретению, гидродемпфер связан с гидромашиной через управляемый дроссель, а параллельно дросселю установлен обратный клапан с возможностью перетекания рабочей жидкости из демпфера в гидромашину.In addition, according to the invention, the hydraulic damper is connected to the hydraulic machine through a controlled throttle, and a check valve is installed parallel to the throttle to allow the working fluid to flow from the damper to the hydraulic machine.

Кроме того управляемый дроссель выполнен с обеспечением возможности изменения степени дросселирования в процессе работы дробилки.In addition, the controlled choke is designed to provide the possibility of changing the degree of throttling during operation of the crusher.

Кроме того, согласно изобретению, между гидроцилиндрами подъема дробильной чаши и управляемым краном установлен управляемый дроссель.In addition, according to the invention, a controlled throttle is installed between the hydraulic cylinders for lifting the crushing bowl and the controlled crane.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема гидромеханического предохранительного устройства конусной дробилки.The invention is illustrated by the drawing, which shows a schematic diagram of the hydromechanical safety device of the cone crusher.

На чертеже показаны: привод 1 вращения, дробильный конус 2, обращаемый гидравлический насос 3, солнечное колесо 4, водило 5, напорная линия 6, гидродемпфер 7, управляемый кран 8, сливная емкость 9, система управления 10, манометр 11, управляемый дроссель 12, обратный клапан 13, зубчатые колеса 14, 16, сателлиты 15, управляемый кран 17, дроссель 18, гидроцилиндры 19, дробильная чаша 20, систем упругих элементов 21.The drawing shows: a rotation drive 1, a crushing cone 2, a reversible hydraulic pump 3, a sun wheel 4, a carrier 5, a pressure line 6, a hydraulic damper 7, a controlled valve 8, a drain tank 9, a control system 10, a pressure gauge 11, a controlled throttle 12, check valve 13, gear wheels 14, 16, satellites 15, controlled crane 17, throttle 18, hydraulic cylinders 19, crushing bowl 20, systems of elastic elements 21.

Гидромеханическое предохранительное устройство конусной дробилки работает следующим образом.Hydromechanical safety device cone crusher works as follows.

Привод 1 вращения дробильного конуса 2 через дифференциальный передаточный механизм кинематически связан с обращаемым гидравлическим насосом 3 (мотор-насос). Дифференциальный передаточный механизм выполнен в виде конического дифференциала, причем привод 1 связан с солнечным колесом 4 (коническая шестерня), а обращаемый гидравлический насос 3 связан зубчатой передачей с водилом 5.The drive 1 rotation of the crushing cone 2 through a differential transmission mechanism is kinematically connected to a reversible hydraulic pump 3 (motor-pump). The differential transmission mechanism is made in the form of a bevel differential, and the drive 1 is connected to the sun wheel 4 (bevel gear), and the reversible hydraulic pump 3 is connected by a gear to the planet carrier 5.

Обращаемый гидронасос 3 гидравлически связан напорной линией 6 с гидродемпфером7, а через управляемый кран 8 связан со сливной емкостью 9. Управляемый кран 8 связан с системой управления 10 по моменту на муфте. Момент на муфте определяется давлением в напорной линии 6, которое измеряется манометром 11 (датчик давления), сигнал с которого передается системе управления 10.The reversible hydraulic pump 3 is hydraulically connected by a pressure line 6 to a hydraulic damper 7, and through a controlled valve 8 it is connected to a drain tank 9. The controlled valve 8 is connected to the control system 10 by torque on the coupling. The moment on the clutch is determined by the pressure in the pressure line 6, which is measured by a pressure gauge 11 (pressure sensor), the signal from which is transmitted to the control system 10.

В линии 6, связывающей гидродемпфер 7 с обращаемым гидронасосом 3, установлен управляемый дроссель 12. Параллельно дросселю 12 установлен обратный клапан 13 с возможностью ускоренного перетекания рабочей жидкости из гидродемпфера 7 в обращаемый гидронасос 3.In the line 6 connecting the hydraulic damper 7 with the reversible hydraulic pump 3, a controlled throttle 12 is installed. A check valve 13 is installed parallel to the throttle 12 with the possibility of accelerated flow of the working fluid from the hydraulic damper 7 to the reversible hydraulic pump 3.

Зубчатое колесо 14 входит в зацепление с колесом на водиле 5, которое связано с сателлитами 15, входящими в зацепление с коническим колесом 16, связанным с валом дробильного конуса 2.The gear wheel 14 engages with the wheel on the carrier 5, which is connected to the satellites 15, which engage with the bevel wheel 16, connected to the shaft of the crushing cone 2.

Зубчатые колеса 14, 16 и колесо на водиле 5 закреплены на неподвижном основании дробилки посредством подшипниковых узлов.The gear wheels 14, 16 and the wheel on the carrier 5 are fixed on the fixed base of the crusher by means of bearing assemblies.

Напорная линия 6 через управляемый кран 17 и дроссель 18 связана с гидроцилиндрами 19 подъема дробильной чаши 20, которая системой упругих элементов 21 прижимается к основанию дробилки.The pressure line 6 through a controlled valve 17 and a throttle 18 is connected to the hydraulic cylinders 19 lifting the crushing bowl 20, which is pressed against the base of the crusher by a system of elastic elements 21.

На установившемся режиме работы дробилки момент от привода 1 через колесо 4 (коническую шестерню), сателлиты 15 и колесо 16 передается на вал дробильного конуса 2. При этом колесо на водиле 5 удерживается от поворота обращаемым гидронасосом 3, т.к. момент, действующий на обращаемый гидронасос 3 со стороны передаточного механизма, уравновешивается моментом, который создает давление в напорной линии 6, связанной с гидродемпфером 7. В этом состоянии управляемые краны 8 и 17 закрыты.In the steady state operation of the crusher, the moment from the drive 1 through the wheel 4 (bevel gear), the satellites 15 and the wheel 16 is transmitted to the shaft of the crushing cone 2. In this case, the wheel on the carrier 5 is kept from turning by the reversible hydraulic pump 3, because the moment acting on the reversible hydraulic pump 3 from the side of the transmission mechanism is balanced by the moment that creates pressure in the pressure line 6 associated with the hydraulic damper 7. In this state, the controlled valves 8 and 17 are closed.

При возрастании момента на валу дробильного конуса 2 коническое колесо на водиле 5 проворачивается и обращаемый гидронасос 3, демпфируя нагрузку, начинает работать в режиме насоса, закачивая жидкость через дроссель 12 в гидродемпфер 7 до тех пор, пока давление в обращаемом гидронасосе 3 не уравновесится давлением в гидродемпфере 7. При этом в гидродемпфере 7накапливается часть энергии. Степень дросселирования в дросселе 12 можно регулировать, что позволяет изменять демпфирующие свойства муфты при наладке и в процессе ее работы.With an increase in the moment on the shaft of the crushing cone 2, the bevel wheel on the carrier 5 rotates and the reversible hydraulic pump 3, damping the load, begins to work in the pump mode, pumping liquid through the throttle 12 into the hydraulic damper 7 until the pressure in the reversible hydraulic pump 3 is balanced by the pressure in hydraulic damper 7. In this case, part of the energy is accumulated in the hydraulic damper 7. The degree of throttling in the throttle 12 can be adjusted, which allows you to change the damping properties of the coupling during adjustment and during its operation.

В случае снижения момента на валу конуса 2, обращаемый гидронасос 3 начинает работать в режиме мотора, проворачивая колесо на водиле 5 в обратную сторону и возвращая энергию, накопленную в гидродемпфере 7, в привод 1 до тех пор, пока не установится равновесное состояние. Ускоренное возвращение жидкости в обращаемый гидронасос 3 обеспечивается обратным клапаном 13. При этом в линии 6 создается давление пропорциональное передаваемому моменту.In the event of a decrease in the torque on the cone shaft 2, the reversible hydraulic pump 3 starts to operate in the motor mode, turning the wheel on the carrier 5 in the opposite direction and returning the energy accumulated in the hydraulic damper 7 to the drive 1 until an equilibrium state is established. The accelerated return of liquid to the reversible hydraulic pump 3 is provided by the check valve 13. In this case, a pressure proportional to the transmitted moment is created in line 6.

При кратковременном (ударном) возрастании рабочей нагрузки, выше допустимой, что соответствует попаданию недробимого предмета небольшого размера между конусом 2 и чашей 20, возрастает давление в напорной линии 6. Система управления 10 открывает кран 17, жидкость при высоком давлении поступает в систему гидроцилиндров 19, которые приподнимают чашу 20, сжимая упругие элементы 21. Увеличивается зазор между дробильной чашей 20 и дробящим конусом 2 и недробимый предмет удаляется из рабочей зоны дробилки. При этом дроссели 12 и 18 создают определенную задержку времени перетекания части жидкости в гидродемпфер 7 и гидроцилиндры 19. При этом из-за гидравлических сопротивлений в системе и в дросселях 12 и 18 происходит рассеивание части энергии и быстрое затухание возможного колебательного процесса. Кроме того, дроссель 12 обеспечивает временную задержку перетекания рабочей жидкости из обращаемого гидронасоса 3 в гидродемпфер 7, что увеличивает время отключения привода 1 без его перегружения и позволяет исключить «ложное» отключение привода.With a short-term (impact) increase in the working load above the permissible one, which corresponds to the ingress of a small size non-crushable object between the cone 2 and the bowl 20, the pressure in the pressure line 6 increases. The control system 10 opens the valve 17, the liquid at high pressure enters the hydraulic cylinder system 19 which raise the bowl 20, compressing the elastic elements 21. The gap between the crushing bowl 20 and the crushing cone 2 increases and the non-crushable object is removed from the working area of the crusher. In this case, the throttles 12 and 18 create a certain delay in the flow of part of the liquid into the hydraulic damper 7 and hydraulic cylinders 19. In this case, due to hydraulic resistances in the system and in the throttles 12 and 18, a part of the energy is dissipated and the possible oscillatory process is rapidly damped. In addition, the throttle 12 provides a temporary delay in the flow of the working fluid from the reversible hydraulic pump 3 to the hydraulic damper 7, which increases the shutdown time of the drive 1 without overloading it and eliminates the "false" shutdown of the drive.

Быстрый возврат жидкости из гидродемпфера 7 осуществляется через обратный клапан 13, что позволяет уменьшить время возврата элементов устройства в равновесное рабочее состояние после снижения импульсной кратковременной пиковой нагрузки до номинальной из-за удаления недробимого тела. Это особенно важно в тех случаях, когда пиковые нагрузки могут следовать небольшой серией. Тогда замедление возврата элементов устройства в рабочее положение может привести к наложению относительных поворотов зубчатых колес (за счет временной задержки), что может привести к «ложному» отключению привода. Введение обратного клапана 13 параллельно дросселю 12 такое развитие событий исключает.Quick return of fluid from the hydraulic damper 7 is carried out through the check valve 13, which allows to reduce the time for the elements of the device to return to the equilibrium operating state after the reduction of the impulse short-term peak load to the nominal due to the removal of the non-crushable body. This is especially important in cases where peak loads can follow in a short series. Then slowing down the return of the device elements to the working position can lead to the overlap of the relative rotations of the gears (due to the time delay), which can lead to a “false” shutdown of the drive. The introduction of a check valve 13 parallel to the throttle 12 excludes such a development.

Если момент на муфте превышает допустимый достаточно продолжительное время даже при открытом кране 17 (аварийная ситуация или заклинивание слишком большого фрагмента недробимого тела), то растет давление в напорной магистрали 6 и система управления 10 закрывает управляемый кран 17 и открывает управляемый кран 8. При этом рабочая жидкость из обращаемого гидронасоса 3 и гидродемпфера 7 поступает в сливную емкость 9, резко падает давление в гидросистеме и обращаемый гидронасос 3 не удерживает коническое колесо на водиле5 дифференциального передаточного механизма. Обращаемый гидронасос 3 работает в режиме холостого хода насоса, коническое колесо на водиле 5 вращается свободно, что обеспечивает остановку конического колеса 16, связанного с валом дробящего конуса 2, находящегося под нагрузкой. Резко падает момент на валу привода 1 и система управления 10 отключает его. Дробилка останавливается с максимально раскрытой разгрузочной щелью, что упрощает разгрузку дробилки от завала.If the moment on the clutch exceeds the allowable for a sufficiently long time even with the valve 17 open (emergency or jamming of too large a fragment of a non-crushable body), then the pressure in the pressure line 6 increases and the control system 10 closes the controlled valve 17 and opens the controlled valve 8. At the same time, the working the liquid from the reversible hydraulic pump 3 and the hydraulic damper 7 enters the drain tank 9, the pressure in the hydraulic system drops sharply and the reversible hydraulic pump 3 does not hold the bevel wheel on the carrier5 of the differential transmission mechanism. The reversible hydraulic pump 3 operates in the idle mode of the pump, the bevel wheel on the carrier 5 rotates freely, which ensures the stop of the bevel wheel 16 connected to the shaft of the crushing cone 2, which is under load. The moment on the drive shaft 1 drops sharply and the control system 10 turns it off. The crusher stops with the maximum open unloading slot, which simplifies the unloading of the crusher from the blockage.

После устранения причины перегрузки привода 1, автоматически или по команде оператора открывается управляемый кран 17 и дробильная чаша опускается до необходимого размера разгрузочной щели, после чего система управления закрывает кран 17, закрывается управляемый кран 8, устройство приходит в исходное состояние, то есть самовосстанавливается.After the cause of the drive 1 overload is eliminated, the controlled valve 17 opens automatically or at the command of the operator and the crushing bowl is lowered to the required size of the discharge gap, after which the control system closes the valve 17, the controlled valve 8 closes, the device returns to its original state, that is, it recovers itself.

Гидромеханическое устройство обладает пускозащитной функцией. При пуске двигателя привода управляемый кран 8 может быть закрыт.В этом случае обращаемый гидронасос 3 работает в режиме насоса, накачивая в гидродемпфер 7 жидкость до тех пор, пока давление в напорной линии 6 не станет пропорциональным моменту, необходимому для преодоления инерционности механизма, момента страгивания и начала движения колеса 16. Далее нагрузочный момент снижается до номинального значения, давление в напорной линии 6 снижается до значения, пропорционального номинальному моменту, приводя систему к установившемуся режиму работы. При этом обращаемый гидронасос 3 работает в режиме гидромотора, отдавая часть энергии, накопленной при пуске в систему. Этим обеспечивается плавное повышение нагрузки на электродвигатель привода 1 в режиме пуска.The hydromechanical device has a start-protective function. When starting the drive engine, the controlled valve 8 can be closed. In this case, the reversible hydraulic pump 3 operates in the pump mode, pumping liquid into the hydraulic damper 7 until the pressure in the pressure line 6 becomes proportional to the moment necessary to overcome the inertia of the mechanism, the moment of breakaway and the start of the movement of the wheel 16. Further, the load torque is reduced to the nominal value, the pressure in the pressure line 6 is reduced to a value proportional to the nominal torque, bringing the system to a steady state of operation. In this case, the reversible hydraulic pump 3 operates in the mode of a hydraulic motor, giving off part of the energy accumulated during start-up into the system. This ensures a smooth increase in the load on the drive motor 1 in the start mode.

В тяжело нагруженных машинах целесообразно электродвигатель запускать на холостом ходу, тогда управляемый кран 8 может быть открыт. В этом случае обращаемый гидронасос 3 работает в режиме насоса, а жидкость свободно циркулирует, перетекая в сливную емкость 9 до тех пор, пока не завершится пусковой режим электродвигателя привода 1. Все это время колесо 16 остается неподвижным. Далее управляемый кран 8 закрывается и происходит процесс аналогичный первому случаю.In heavily loaded machines, it is advisable to start the electric motor at idle, then the controlled valve 8 can be opened. In this case, the reversible hydraulic pump 3 operates in the pump mode, and the liquid circulates freely, flowing into the drain tank 9 until the starting mode of the drive motor 1 is completed. All this time, the wheel 16 remains stationary. Next, the controlled valve 8 closes and a process similar to the first case occurs.

Использование в дробилке предлагаемого предохранительного устройства за счет автоматического подъема дробильной чаши при резком возрастании нагрузок позволит значительно снизить риск заклинивания недробимого тела и остановки дробилки под завалом, а также позволит избежать влияния высоких динамических нагрузок и перегрузок на привод и элементы дробилки при освобождении от недробимого тела.The use of the proposed safety device in the crusher due to the automatic lifting of the crushing bowl with a sharp increase in loads will significantly reduce the risk of jamming of the non-crushable body and stop the crusher under the rubble, and will also avoid the influence of high dynamic loads and overloads on the drive and elements of the crusher when freed from the non-crushable body.

Claims

1. Hydromechanical safety device of a cone crusher, containing a gear differential transmission mechanism in the crusher drive, a reversible hydraulic pump associated with one of the degrees of freedom of the transmission mechanism and hydraulically connected to a hydraulic damper, and through a controlled valve with a drain tank, a control system, characterized in that a hydraulic line with a controlled crane is introduced into the device, which connects a reversible hydraulic pump with hydraulic cylinders for lifting the crushing bowl of the crusher.

2. Hydromechanical safety device according to claim. 1, characterized in that the reversible hydraulic pump is made controlled.

3. A hydromechanical safety device according to claim 1, characterized in that the hydraulic damper is connected to a reversible hydraulic pump through a throttle, and a check valve is installed parallel to the throttle so that the working fluid can flow from the damper to the hydraulic machine.

4. Hydromechanical safety device according to claim 3, characterized in that the degree of throttling can be changed during the operation of the crusher.

5. Hydromechanical safety device according to claim 1, characterized in that a controlled throttle is installed between the hydraulic cylinders for lifting the crushing bowl and the controlled crane.