RU2819319C1 - Vibration resonance planetary-ball mill - Google Patents
Vibration resonance planetary-ball mill Download PDFInfo
- Publication number
- RU2819319C1 RU2819319C1 RU2022131459A RU2022131459A RU2819319C1 RU 2819319 C1 RU2819319 C1 RU 2819319C1 RU 2022131459 A RU2022131459 A RU 2022131459A RU 2022131459 A RU2022131459 A RU 2022131459A RU 2819319 C1 RU2819319 C1 RU 2819319C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grinding
- mill
- resonant
- vibration
- oscillations
- Prior art date
Links
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к машинам для тонкого измельчения материалов, а именно к устройствам вибрационных и планетарных мельниц. Областями применения предлагаемого изобретения являются: алмазодобывающая отрасль, цементная и горнодобывающая промышленности, порошковая металлургия, производство тонкодисперсных материалов.The invention relates to machines for fine grinding of materials, namely to devices for vibration and planetary mills. The areas of application of the proposed invention are: the diamond mining industry, the cement and mining industries, powder metallurgy, and the production of fine materials.
Известны планетарные мельницы, состоящие из помольных барабанов, шестерни барабанов, подшипников, неподвижного планетарного зубчатого колеса и водила. Такие аппараты предназначены для измельчения хрупких материалов до тонкого и сверхтонкого помола небольшой производительности. При увеличении габаритов (для повышения производительности по переработке больших потоков материала) надежность конструкции резко снижается и мельницы выходят из строя. Недостатками таких машин являются большие проблемы с масштабированием, необходимость использования сложных зубчатых механизмов, низкая надежность и малый ресурс подшипниковых узлов.Planetary mills are known, consisting of grinding drums, drum gears, bearings, a fixed planetary gear and a carrier. Such devices are designed for grinding fragile materials to fine and ultra-fine grinding with low productivity. As the dimensions increase (to increase the productivity of processing large flows of material), the reliability of the design decreases sharply and the mills fail. The disadvantages of such machines are large problems with scaling, the need to use complex gear mechanisms, low reliability and short service life of bearing units.
Известны вибрационные планетарные измельчители, состоящие из помольных камер, вибраторов, измельчительного ролика. В таких аппаратах происходит раздавливание обрабатываемого материала измельчающим телом (массивным роликом). К ним относятся, например, вибрационные роликовые мельницы, роликовые истиратели. По сравнению с виброшаровыми, вибророликовые мельницы имеют более высокую удельную производительность измельчения твердых рудных материалов.Vibrating planetary grinders are known, consisting of grinding chambers, vibrators, and a grinding roller. In such devices, the material being processed is crushed by a grinding body (massive roller). These include, for example, vibrating roller mills and roller abrasives. Compared to vibrating ball mills, vibrating roller mills have a higher specific productivity for grinding solid ore materials.
В подавляющем большинстве вибрационные машины технологического назначения имеют дебалансный вибровозбудитель и работают в режиме вынужденных колебаний в частотных диапазонах, далеких от области резонанса. В указанном диапазоне режим колебаний машины слабо чувствителен к изменениям свойств обрабатываемого материала, его загрузки и параметрам внешнего источника энергии.The vast majority of vibration machines for technological purposes have an unbalanced vibration exciter and operate in the mode of forced oscillations in frequency ranges far from the resonance region. In the specified range, the oscillation mode of the machine is weakly sensitive to changes in the properties of the material being processed, its loading and the parameters of the external energy source.
Резонансный (энергетически эффективный) режим колебаний рабочего органа мельницы при вынужденных колебаниях практически нереализуем из-за высокой чувствительности к изменению технологической нагрузки и параметров ее колебательной системы. Для поддержания требуемых режимов вибрации рабочего органа в течение всего технологического цикла в систему управления вибромашиной вводятся элементы обратной связи, что приводит к удорожанию и снижению надежности машины в целом. Но именно нелинейность технологической нагрузки делает неэффективным применение традиционных средств автоматического регулирования и поддержания резонансного состояния машин, работающих в режиме вынужденных колебаний [1].The resonant (energy efficient) oscillation mode of the mill working body during forced oscillations is practically impossible to implement due to the high sensitivity to changes in the process load and the parameters of its oscillatory system. To maintain the required vibration modes of the working body throughout the entire technological cycle, feedback elements are introduced into the control system of the vibrating machine, which leads to an increase in cost and a decrease in the reliability of the machine as a whole. But it is the nonlinearity of the technological load that makes the use of traditional means of automatic control and maintenance of the resonant state of machines operating in forced oscillation mode ineffective [1].
В связи с этим возникает актуальная задача повышения эффективности работы вибрационной планетарной мельницы за счет устойчивого и стабильного резонансного режима колебаний рабочего органа без средств автоматического управления. Поставленная задача может быть решена предлагаемым устройством, построенным на основе полученных перспективных результатов исследований [2], [3].In this regard, the urgent task arises of increasing the operating efficiency of a vibration planetary mill due to a stable and stable resonant mode of oscillation of the working body without automatic controls. The problem posed can be solved by the proposed device, built on the basis of the obtained promising research results [2], [3].
В качестве прототипа принята вибрационная роликовая мельница, содержащая корпус, связанный с основанием упругими связями (пружины), помольные камеры, измельчитель (массивный ролик) и дебалансный вал, который приводится во вращение от электродвигателя [4].As a prototype, a vibrating roller mill was adopted, containing a housing connected to the base by elastic connections (springs), grinding chambers, a grinder (massive roller) and an unbalance shaft, which is driven into rotation by an electric motor [4].
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
зарезонансный режим работы дебалансного вибропривода сопровождается нерациональным потреблением энергии, так как в колебательной системе циркулирует большая реактивная мощность; the over-resonant operating mode of an unbalanced vibration drive is accompanied by irrational energy consumption, since a large reactive power circulates in the oscillatory system;
для обкатки массивного измельчающего тела требуется большая амплитуда колебаний помольной камеры. Амплитуда колебаний при зарезонансной настройке рабочего режима возрастает с увеличением массы дебалансов инерционного возбудителя, что, в свою очередь, ведет к повышению трения в подшипниковых опорах и снижению надежности; To run in a massive grinding body, a large amplitude of vibration of the grinding chamber is required. The amplitude of oscillations during over-resonance adjustment of the operating mode increases with an increase in the mass of the unbalances of the inertial exciter, which, in turn, leads to an increase in friction in the bearing supports and a decrease in reliability;
трудности настройки устойчивых синхронных движений дебалансов вибраторов и мелющих тел; difficulties in setting up stable synchronous movements of the imbalances of vibrators and grinding bodies;
слипание и утрамбовывание измельчаемого материала при обкатке измельчителя по внутренней поверхности помольной камеры. adhesion and compaction of the crushed material when the chopper is rolled along the inner surface of the grinding chamber.
Целью предлагаемого изобретения является устранение недостатков вышеуказанных аппаратов и создание энергоэффективной вибрационной планетарной мельницы с автоматической адаптацией к постоянно действующим возмущениям в ходе технологического процесса измельчения.The purpose of the present invention is to eliminate the disadvantages of the above-mentioned devices and create an energy-efficient vibration planetary mill with automatic adaptation to constant disturbances during the grinding process.
Максимальная производительность и энергоэффективность вибрационных мельниц может быть достигнута путем создания резонансных колебательных систем. Задача сводится к тому, чтобы затратить минимальное количество энергии при ее переходе от двигателя к рабочему органу. Чем больше мощность, сообщаемая загрузке, тем выше интенсивность (передача энергии от привода мельницы к измельчаемому материалу) и эффективность помола (тонина помола).Maximum productivity and energy efficiency of vibration mills can be achieved by creating resonant oscillating systems. The task comes down to spending the minimum amount of energy during its transition from the engine to the working element. The greater the power imparted to the load, the higher the intensity (transfer of energy from the mill drive to the material being ground) and grinding efficiency (grinding fineness).
Эффективным способом возбуждения резонансных механических круговых колебаний является использование комбинационного параметрического резонанса [5], [6].An effective way to excite resonant mechanical circular oscillations is to use Raman parametric resonance [5], [6].
Техническим результатом изобретения является повышение энергоэффективности, энергонапряженности (величина мощности, приведенная к единице объема рабочей камеры) и надежности вибрационной планетарно-шаровой мельницы при одновременном повышении производительности измельчения материала.The technical result of the invention is to increase energy efficiency, energy intensity (the amount of power reduced to a unit volume of the working chamber) and reliability of a vibrating planetary ball mill while simultaneously increasing the productivity of material grinding.
Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что в вибрационной резонансной планетарно-шаровой мельнице, содержащей корпус с симметрично встроенными цилиндрическими футеровками и помольными камерами вращения с мелющими телами и обрабатываемым материалом, средствами для резонансных колебаний по круговой траектории которого являются упругая подвеска одинаковой жесткости в двух взаимно перпендикулярных направлениях, которой он связан с неподвижным основанием и параметрический роторно-маятниковый возбудитель, приводимый во вращение в вертикальной плоскости валом электродвигателя, а резонансная настройка средств для сообщения резонансных поступательных круговых колебаний определяется из соотношения комбинационного параметрического резонансаThe technical result of the claimed invention is achieved by the fact that in a vibration resonant planetary ball mill containing a housing with symmetrically built-in cylindrical linings and grinding chambers of rotation with grinding media and the material being processed, the means for resonant oscillations along a circular path of which are an elastic suspension of equal rigidity in two mutually perpendicular directions to which it is connected to a fixed base and a parametric rotary-pendulum exciter driven into rotation in a vertical plane by the electric motor shaft, and the resonant tuning of the means for communicating resonant translational circular oscillations is determined from the relation of combinational parametric resonance
ω=λ1+λ2,ω=λ 1 +λ 2 ,
где ω - частота параметрического возбуждения (частота вращения вала электродвигателя);where ω is the frequency of parametric excitation (rotation frequency of the electric motor shaft);
λ1=νω - парциальная собственная частота качаний осцилляторов (маятников) роторно-маятникового инерционного элемента;λ 1 =νω - partial natural frequency of swinging oscillators (pendulums) of the rotor-pendulum inertial element;
ν - безразмерный параметр, определяющий собственную частоту качаний маятников во вращающейся системе координат (0<ν<1);ν is a dimensionless parameter that determines the natural frequency of pendulum swings in a rotating coordinate system (0<ν<1);
- парциальная собственная частота поступательных колебаний корпуса мельницы по круговой траектории; - partial natural frequency of translational vibrations of the mill body along a circular path;
С=Cx=Су - жесткость упругой изотропной (упругие свойства одинаковы по направлениям осей х, у) подвески;C=C x =C y - rigidity of the elastic isotropic (elastic properties are the same in the directions of the x, y axes) suspension;
М - общая масса мельницы.M is the total mass of the mill.
Разрушение материала происходит за счет смешанных разрушающих нагрузок мелющими телами на обрабатываемый материал (удар и истирание).The destruction of the material occurs due to mixed destructive loads of grinding bodies on the material being processed (impact and abrasion).
Схема вибрационной резонансной планетарно-шаровой мельницы изображена на фиг. 1. Корпус 2 связан с неподвижным основанием 6 изотропной упругой подвеской 5 одинаковой жесткости С (фиг. 1). В середине корпуса установлен параметрический резонансный привод 1, по обе стороны от которого вмонтированы цилиндрические футеровки 4, внутрь которых установлены цилиндрические помольные камеры (полые цилиндры с крышками) 3 с мелющими телами 7 и обрабатываемым материалом 8. Параметрический резонансный привод представляет собой электродвигатель, на валу которого установлен роторно-маятниковый инерционный элемент, плоскость вращения которого расположена в вертикальной плоскости.The diagram of a vibration resonant planetary ball mill is shown in Fig. 1. The body 2 is connected to the
Формой рабочих резонансных колебаний на частоте λ2 является поступательное движение корпуса мельницы в двух взаимно перпендикулярных направлениях по осям Ох, Оу. Необходимая форма траектории движения корпуса обеспечивается изотропной упругой подвеской, например, торсионно-стержневой.The form of working resonant oscillations at frequency λ 2 is the translational movement of the mill body in two mutually perpendicular directions along the Ox, Oy axes. The required shape of the trajectory of the body is provided by an isotropic elastic suspension, for example, a torsion bar.
На фиг. 2 показана схема роторно-маятниковой системы параметрического резонансного привода [7]. Уравновешенный диск 9 роторно-маятникового возбудителя имеет три периодически чередующиеся замкнутые беговые дорожки 10 круглого профиля, центры которых смещены от оси вращения диска на одинаковые расстояния . На беговых дорожках размещены одинаковые уравновешенные маятники 11 массой m каждый с возможностью обкатки. Роторно-маятниковый инерционный элемент содержит N=3 тел качений. Диск массой m0 в собранном виде жестко закрепляется на вал электродвигателя, который устанавливается на корпусе 2 мельницы массой М, имеющий две степени свободы: поступательное движение х, у по круговой траектории в плоскости вращения ротора в направлении координатных осей Ох, Оу. Для увеличения амплитуды внешнего воздействия используется приводной вал, на который устанавливаются диски в единую конструкцию так, что беговые дорожки одной пары повернуты вокруг оси ротора на угол:In fig. Figure 2 shows a diagram of a rotary-pendulum system of a parametric resonant drive [7]. The balanced disk 9 of the rotary-pendulum exciter has three periodically alternating closed
γ0=π/s,γ 0 =π/s,
где s - число дисков относительно другой.where s is the number of disks relative to another.
Таким образом, в общем случае, роторно-маятниковый инерционный элемент может содержать N=2s маятников, расположенных попарно в параллельных плоскостях. Электродвигатель в таком случае выносится из колебательной системы и соединяется с приводным валом через муфту.Thus, in the general case, a rotary-pendulum inertial element can contain N=2s pendulums located in pairs in parallel planes. In this case, the electric motor is removed from the oscillatory system and connected to the drive shaft through a coupling.
Положение беговых дорожек определяется углами:The position of the treadmills is determined by the angles:
ψk=ωt+2πk/N,ψ k =ωt+2πk/N,
где k=1, 2, 3;where k=1, 2, 3;
N=3 - число маятников,N=3 - number of pendulums,
а положение маятников определяется углами:and the position of the pendulums is determined by the angles:
ϕk=Akcos(ω1t+2πk/N).ϕ k =A k cos(ω 1 t+2πk/N).
Качания маятников на углы ϕk (k=1, 2, 3), а также поступательные перемещения х, у корпуса мельницы по круговой траектории составляют степени свободы рассматриваемой колебательной системы. Таким образом, динамическая модель вибрационной резонансной планетарно-шаровой мельницы представляется двумя динамически взаимодействующими подсистемами. Первой является подсистема равноправных взаимодействующих маятников роторно-маятникового инерционного элемента, имеющих одинаковые парциальные собственные частоты λ1=νω во вращающейся системе координат Aξηζ. Здесь:The swings of the pendulums at angles ϕ k (k=1, 2, 3), as well as the translational movements x, y of the mill body along a circular path constitute the degrees of freedom of the oscillatory system under consideration. Thus, the dynamic model of a vibration resonant planetary ball mill is represented by two dynamically interacting subsystems. The first is a subsystem of equal interacting pendulums of a rotor-pendulum inertial element, having the same partial natural frequencies λ 1 =νω in the rotating coordinate system Aξηζ. Here:
где mρс - статический момент маятников;where mρ с is the static moment of the pendulums;
- момент инерции маятника относительно оси обкатки; - moment of inertia of the pendulum relative to the rolling axis;
JCk - момент инерции маятника относительно оси, проходящей через его центр масс;J Ck is the moment of inertia of the pendulum relative to the axis passing through its center of mass;
r - радиус цапфы маятника;r is the radius of the pendulum axle;
i=r/ρc - передаточное отношение обкатки маятника к беговой дорожке;i=r/ρ c - gear ratio of the pendulum running in to the treadmill;
; ;
ρc=BCk.ρ c =BC k .
Вторая подсистема представляет собой помольные камеры (рабочий орган), установленные внутрь корпуса с возможностью совершать вращения вокруг собственной оси, и планетарное движение вокруг центра цилиндрических футеровок - обкатку по внутренней поверхности цилиндрических футеровок.The second subsystem consists of grinding chambers (working body) installed inside the housing with the ability to rotate around its own axis, and planetary movement around the center of the cylindrical linings - rolling along the inner surface of the cylindrical linings.
Устройство работает следующим образом. Энергия к колебательной системе мельницы подводится за счет равномерного вращения роторно-маятникового инерционного элемента параметрического привода 1 с угловой скоростью ω, что приводит, при выполнении порогового условия:The device works as follows. Energy is supplied to the oscillatory system of the mill due to the uniform rotation of the rotary-pendulum inertial element of the parametric drive 1 with an angular velocity ω, which leads, when the threshold condition is met:
ε>4n0nν/(1-ν),ε>4n 0 nν/(1-ν),
где ε=ν2Nμ/2 - коэффициент пропорциональный отношению общей массы маятников роторно-маятникового инерционного элемента к массе всей мельницы;where ε=ν 2 Nμ/2 is a coefficient proportional to the ratio of the total mass of the pendulums of the rotor-pendulum inertial element to the mass of the entire mill;
; ;
n0, n - относительные коэффициенты линейного демпфирования маятников и общей массы М соответственно;n 0 , n are the relative linear damping coefficients of the pendulums and the total mass M, respectively;
ω1=νω≈λ1 - частота генерации маятников, которая близка к их собственной частоте качаний к самовозбуждению многократного комбинационного параметрического резонанса ω=ω1+ω2.ω 1 =νω≈λ 1 - generation frequency of pendulums, which is close to their own swing frequency for self-excitation of multiple Raman parametric resonance ω=ω 1 +ω 2 .
Здесь колебания маятников приводят к автоматическому образованию неуровновешенности инерционного элемента возбудителя «невидимый дебаланс» (точка Сд на фиг. 1), вращающегося с частотой ω2≈λ2, то есть с близкой к собственной частоте колебаний корпуса . При настройке ν=0.25 угловая скорость вращения «невидимого дебаланса» на 25% ниже частоты вращения приводного вала ω2=0,75ω. Поскольку ω2≈λ2, то центробежная сила инерции центра масс маятников «невидимого дебаланса» возбуждает резонансные колебания корпуса мельницы по круговой траектории, а колебания корпуса, в свою очередь, возбуждают обкатку помольных камер 3 по внутренней поверхности цилиндрических футеровок 4 с угловой скоростью ωоб=λ2≈ω2. В результате этого происходит самоорганизованное вовлечение тел системы в коллективное резонансное взаимодействие, то есть взаимного стимулирования колебаний тел системы и обкатки помольных камер вращения (полых роликов) внутри цилиндрических футеровок. При обкатке помольные камеры вращения оказывают на корпус мельницы действие, подобное действию центробежного вибровозбудителя, создавая тем самым дополнительную центробежную силу, поддерживающую резонансное состояние колебательной системы. Передаточное отношение угловой скорости обкатки ωоб к угловой скорости собственного вращения ωвр определяется выражением:Here, the oscillations of the pendulums lead to the automatic formation of unbalance of the inertial element of the exciter “invisible unbalance” (point C d in Fig. 1), rotating with a frequency ω 2 ≈λ 2 , that is, with a frequency close to the natural frequency of the body oscillations . When setting ν=0.25, the angular speed of rotation of the “invisible unbalance” is 25% lower than the speed of rotation of the drive shaft ω 2 =0.75ω. Since ω 2 ≈λ 2 , the centrifugal force of inertia of the center of mass of the “invisible unbalance” pendulums excites resonant oscillations of the mill body along a circular path, and body oscillations, in turn, excite the rolling of the grinding
i=rп(rп-R),i=r p (r p -R),
где rп - внешний радиус помольной камеры;where r p is the outer radius of the grinding chamber;
R - внутренний радиус цилиндрической футеровки при наружной обкатке (направление собственного вращения и обкатки противоположны). При rП<R передаточное отношение отрицательно.R is the internal radius of the cylindrical lining during external rolling (the direction of its own rotation and rolling are opposite). When r P <R the gear ratio is negative.
В колебательной системе мельницы еще до выхода на резонансный режим вследствие неконтролируемых малых возмущений существуют собственные колебания с частотами λ1=νω и . Колебания с этими частотами значительно превышают все другие шумовые колебания по среднеквадратичной амплитуде. Вхождение машины в резонансную зону приводит к росту амплитуды шумовых компонентов с частотами λ1, λ2 и самовозбуждению комбинационного параметрического резонанса.In the oscillatory system of the mill, even before reaching the resonant mode, due to uncontrolled small disturbances, there are natural oscillations with frequencies λ 1 =νω and . Oscillations with these frequencies significantly exceed all other noise oscillations in root-mean-square amplitude. The entry of the machine into the resonant zone leads to an increase in the amplitude of noise components with frequencies λ 1 , λ 2 and self-excitation of a Raman parametric resonance.
В предлагаемом устройстве существенна взаимосвязь колебаний. Возникающая вследствие качаний маятников неуравновешенная центробежная сила инерции роторно-маятникового инерционного элемента вызывает резонансные колебания корпуса мельницы с синхронной обкаткой помольных камер, вызывающей резонансные качания маятников. Энергия, затрачиваемая на обкатку помольных камер, частично трансформируется в колебательную систему за счет эффекта вибрационного резонансного поддержания вращения. Представленная динамическая особенность вибрационной резонансной планетарно-шаровой мельницы вкупе с параметрическим резонансным роторно-маятниковым возбудителем, КПД которого в 1.5 раза выше традиционных центробежных дебалансных вибраторов, позволяет обеспечить высокую устойчивость и стабильность рабочего режима работы, увеличить интенсивность «вкачивания» энергии в измельчаемый материал, повысить энергонапряженность мельницы и, тем самым, эффективность помола, снизить удельные затраты энергии при помоле и шумность машины в целом.In the proposed device, the interconnection of oscillations is significant. The unbalanced centrifugal force of inertia of the rotor-pendulum inertial element arising as a result of the swings of the pendulums causes resonant oscillations of the mill body with synchronous running of the grinding chambers, causing resonant swings of the pendulums. The energy spent on running in the grinding chambers is partially transformed into an oscillatory system due to the effect of vibrational resonance maintaining rotation. The presented dynamic feature of a vibration resonant planetary ball mill, coupled with a parametric resonant rotor-pendulum exciter, the efficiency of which is 1.5 times higher than traditional centrifugal unbalanced vibrators, makes it possible to ensure high stability and stability of the operating mode, increase the intensity of “pumping” energy into the crushed material, increase the energy intensity of the mill and, thereby, the efficiency of grinding, reduce the specific energy consumption during grinding and the noise of the machine as a whole.
Автоматическое безредукционное снижение частоты ω2 вращения центра масс маятников «невидимого дебаланса» в 1.3 раза приводит к снижению трения в подшипниковых опорах вала электродвигателя, а также к снижению сил инерции и жесткости упругой системы почти в два раза. Следовательно, во столько же раз снижаются инерционные нагрузки на элементы конструкции мельницы, упругую подвеску и фундамент. Данное обстоятельство позволяет получить общий выигрыш в отношении надежности предлагаемого устройства.An automatic reduction-free reduction in the frequency ω 2 of rotation of the center of mass of the “invisible unbalance” pendulums by 1.3 times leads to a decrease in friction in the bearing supports of the electric motor shaft, as well as to a decrease in the inertia forces and rigidity of the elastic system by almost half. Consequently, the inertial loads on the mill’s structural elements, elastic suspension and foundation are reduced by the same amount. This circumstance allows us to obtain an overall gain in terms of the reliability of the proposed device.
Данное изобретение разработано и создано по вышеуказанным принципам и соображениям. Экспериментом установлено, что обкатка помольных камер увеличивает амплитуду колебаний корпуса мельницы и повышает эффективность резонансного режима работы. Проведенные исследования и испытания показали надежную и стабильную работу предлагаемого устройства. Анализ установил, что вибрационная резонансная планетарно-шаровая мельница сочетает в себе преимущества планетарных и виброшаровых мельниц и не имеет их недостатков, что наделяет ее новыми качествами:This invention has been designed and constructed according to the above principles and considerations. The experiment has established that running in the grinding chambers increases the amplitude of vibrations of the mill body and increases the efficiency of the resonant operating mode. The conducted studies and tests showed reliable and stable operation of the proposed device. The analysis established that the vibration resonant planetary ball mill combines the advantages of planetary and vibroball mills and does not have their disadvantages, which gives it new qualities:
1. Самовозбуждение, самоподдержание устойчивых стабильных самоуправляемых резонансных колебаний корпуса мельницы по круговой траектории большой амплитуды с одновременной обкаткой помольных камер.1. Self-excitation, self-maintenance of stable stable self-controlled resonant oscillations of the mill body along a circular trajectory of large amplitude with simultaneous running-in of the grinding chambers.
2. Высокая энергонапряженность, обусловленная коллективным резонансным взаимодействием колеблющихся и вращающихся тел.2. High energy intensity due to the collective resonant interaction of oscillating and rotating bodies.
3. Высокая энергетическая эффективность. Установочная мощность вибропривода снижается более чем в два раза по сравнению с доминирующими в промышленности инерционными и кинематическими вибровозбудителями.3. High energy efficiency. The installed power of the vibration drive is reduced by more than half compared to the dominant inertial and kinematic vibration exciters in industry.
4. Повышение эффективности помола за счет характера движения внутри помольной загрузки позволяет реализовать несколько разрушающих усилий (удар, истирание, смешанные), что повышает эффективность помола.4. Increasing the grinding efficiency due to the nature of the movement inside the grinding load allows for the implementation of several destructive forces (impact, abrasion, mixed), which increases the grinding efficiency.
5. Простота и надежность конструкции. Отсутствие сложных зубчатых механизмов и других специальных устройств преобразования частоты.5. Simplicity and reliability of design. Lack of complex gear mechanisms and other special frequency conversion devices.
Предлагаемое решение соответствует критериям «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».The proposed solution meets the criteria of “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability”.
Источники информацииInformation sources
1. Асташев В.К., Бабицкий В.И., Вульфсон И.И. и др. Динамика машин и управление машинами: Справочник // Под ред. Г.В. Крейнина. М: Машиностроение - 1988. 239 с.1. Astashev V.K., Babitsky V.I., Vulfson I.I. and others. Machine dynamics and machine control: Handbook // Ed. G.V. Kreinina. M: Mechanical Engineering - 1988. 239 p.
2. Антипов В.И., Денцов Н.Н., Кошелев А.В. Энергетические соотношения в вибрационной машине на многократном комбинационном параметрическом резонансе // Вестник Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского. 2013. - №5. - С. 188-194.2. Antipov V.I., Dentsov N.N., Koshelev A.V. Energy relationships in a vibration machine based on multiple Raman parametric resonance // Bulletin of the Nizhny Novgorod State University. N.I. Lobachevsky. 2013. - No. 5. - pp. 188-194.
3. Кошелев А.В. Эффективность вибрационной измельчительной машины с параметрическим возбуждением // Вестник машиностроения. - 2016. - №5, с. 27-31.3. Koshelev A.V. Efficiency of a vibration grinding machine with parametric excitation // Bulletin of mechanical engineering. - 2016. - No. 5, p. 27-31.
4. Рудин А.Д. К расчету вибрационных мельниц с динамической обкаткой мелющих тел // Обогащение руд - 1985 - №1, с. 30-34.4. Rudin A.D. To the calculation of vibration mills with dynamic rolling of grinding media // Ore enrichment - 1985 - No. 1, p. 30-34.
5. Антипов В.И., Антипова Р.И., Руин А.А. Способ возбуждения резонансных механических колебаний и устройство для его осуществления: Патент №2486017 РФ В06В 1/16 // Бюл. №18, 2013.5. Antipov V.I., Antipova R.I., Ruin A.A. Method for excitation of resonant mechanical vibrations and a device for its implementation: Patent No. 2486017 RF B06B 1/16 // Bull. No. 18, 2013.
6. Кошелев А.В. Экспериментальное исследование эффективности работы параметрического резонансного привода // Фундаментальные исследования. 2014. - №11, с. 996-999.6. Koshelev A.V. Experimental study of the efficiency of a parametric resonant drive // Fundamental Research. 2014. - No. 11, p. 996-999.
7. Антипов В.И. Вибровозбудитель: Патент №2072661 РФ МКИ В06В 1/16 // Бюл. №3, 1997.7. Antipov V.I. Vibration exciter: Patent No. 2072661 RF MKI V06V 1/16 // Bulletin. No. 3, 1997.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2819319C1 true RU2819319C1 (en) | 2024-05-17 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB796522A (en) * | 1956-03-08 | 1958-06-11 | Apex Constr Ltd | Improvements relating to vibratory ball mills |
DE2332515C3 (en) * | 1973-06-22 | 1978-05-03 | Eberhard Dr.-Ing. Gock | Two-zone vibration feeling |
DE102006042823A1 (en) * | 2006-09-08 | 2008-03-27 | PFAFF AQS GmbH automatische Qualitätskontrollsysteme | Vibratory mill and method for operating a vibratory mill |
CN201807414U (en) * | 2010-10-08 | 2011-04-27 | 南京工程学院 | Secondary pendulum chaotic vibrating mill |
RU2604005C1 (en) * | 2015-07-23 | 2016-12-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Vibration grinder |
RU179996U1 (en) * | 2017-04-11 | 2018-05-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Vibration Resonance Roller Mill |
RU2722561C2 (en) * | 2015-11-04 | 2020-06-01 | Коммиссариат А Л' Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив | Apparatus for granulating powders by cryogenic spraying |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB796522A (en) * | 1956-03-08 | 1958-06-11 | Apex Constr Ltd | Improvements relating to vibratory ball mills |
DE2332515C3 (en) * | 1973-06-22 | 1978-05-03 | Eberhard Dr.-Ing. Gock | Two-zone vibration feeling |
DE102006042823A1 (en) * | 2006-09-08 | 2008-03-27 | PFAFF AQS GmbH automatische Qualitätskontrollsysteme | Vibratory mill and method for operating a vibratory mill |
CN201807414U (en) * | 2010-10-08 | 2011-04-27 | 南京工程学院 | Secondary pendulum chaotic vibrating mill |
RU2604005C1 (en) * | 2015-07-23 | 2016-12-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Vibration grinder |
RU2722561C2 (en) * | 2015-11-04 | 2020-06-01 | Коммиссариат А Л' Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив | Apparatus for granulating powders by cryogenic spraying |
RU179996U1 (en) * | 2017-04-11 | 2018-05-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Vibration Resonance Roller Mill |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2297274C1 (en) | Rotary mixer with mechanical vibration exciter | |
RU2292943C1 (en) | Turbo-mixer with the electromechanical vibration exciter | |
CN1038564C (en) | Eccentric vibrating mill | |
RU2399486C1 (en) | Device for concrete mix mixing | |
RU179996U1 (en) | Vibration Resonance Roller Mill | |
RU2501608C2 (en) | Vibratory mill | |
CN109622177B (en) | Double-pendulum-hammer self-synchronous driving stage type vibration crusher | |
RU2532235C2 (en) | Vibration transporting machine | |
CN106345570A (en) | Vibration grinding method with active impact and rotational grinding of grinding medium | |
RU2576449C1 (en) | Cone slugged crusher with advanced balancer | |
RU2819319C1 (en) | Vibration resonance planetary-ball mill | |
RU2604005C1 (en) | Vibration grinder | |
US6210258B1 (en) | Vibrational finishing assembly | |
RU2441714C1 (en) | Mode of excitation of resonant mechanical oscillations | |
RU180678U1 (en) | Two-mass resonant vibrating screen | |
Bogdanov et al. | Intensification of the grinding process in vibration mills | |
RU2344878C1 (en) | Vibration jaw breaker | |
US4520598A (en) | Bowl-type vibratory finishing machine | |
RU2637215C1 (en) | Vibrational mill | |
CN101972689B (en) | Secondary variable pendulum chaotic vibrating mill | |
Morozov et al. | Compaction of dispersed granular material by a vibratory compactor with polyharmonic oscillation exciter | |
RU2486017C1 (en) | Method of exciting resonant mechanical vibrations and device to this end | |
US3650482A (en) | Material-treatment machines | |
RU2410167C1 (en) | Procedure for excitation of resonance mechanical oscillations and device for its implementation (versions) | |
CN103418456A (en) | Movable cone spherical supporting device and inverted-cone type circular cone crusher |