2 Патентное исследование
Цель проведения патентных исследований - это получение исходных данных для обеспечения высокого технического уровня и конкурентоспособности объектов техники, использования современных научно-технических достижений.
Краткая характеристика объекта исследования
Исполнитель – Апанасов Артем Андреевич
Заказчик – кафедра ПТиДМ БГТУ им. В. Г. Шухова
Начало работ 02.09.2011г.
Окончание работ 15.10.2011г.
Объект исследования – Конусная дробилка мелкого дробления КМД 1750
Дробилка КМД–1750 предназначена для дробления нерудных ископаемых и аналогичных им материалов (кроме пластических).
Дробилка является тяжелонагруженной машиной, требующей тщательного соблюдения правил эксплуатации постоянного наблюдения и периодических работ по обслуживанию.
Крупность зерен продукта дробилки до одному измерению не превышает, обычно, размера закрытой разгрузочной щели, а по двум другим измерениям может быть значительно больше ширины этой щели (до 4–х размеров щели) в зависимости от физикомеханических свойства перерабатываемого материала.
2.1 Вывод по результатам патентного исследования
На основании проведенного патентного исследования в соответствии с заданием и регламентом поиска были изучены описания изобретений к авторским свидетельствам: RU 2181626, RU 2128082, RU 2129044, RU 2169616. С целью модернизации конусной дробилки КМД–1750 наиболее оптимальным решением является техническое решение RU 2181626, так как благодаря этому техническому решению можно обеспечить равномерную загрузку и распределение твердых материалов в дробящей полости конусных дробилок, повысить эффективность дробления твердых материалов и обеспечить повышение производительности конусной дробилки мелкого дробления КМД – 1750.
2.2 Описание сущности технического решения по усовершенствованию конусной дробилки мелкого дробления КМД – 1750
Изобретение предназначено для среднего и мелкого дробления твердого материала. Конусная дробилка содержит подвижный, установленный на конический вал, и неподвижный дробящие конусы, распределительную воронку с лотком, привод, зубчатую коническую передачу с шестерней и колесом, эксцентриковую втулку, сферический опорный подпятник, причем привод распределительной воронки в виде планетарного механизма установлен на расположенной над корпусом дробилки неподвижной крестовине и выполнен с валом, на котором закреплена втулка с прорезью, кинематически контактирующая с хвостовиком конического вала с возможностью его перемещения в прорези, при этом расположение хвостовика и радиус перемещения вала определены указанной зависимостью. Вал планетарного механизма может содержать ведущую шестерню, находящуюся в зацеплении с тремя сателлитами, которые установлены в водиле на осях вращения и соединены с опорной шестерней, закрепленной на ступице. Изобретение позволяет обеспечить надежность загрузки и равномерно распределить твердый материал в дробящей полости конусных дробилок, повысить эффективность дробления и производительность конусных дробилок.
Изобретение относится к конусным дробилкам среднего и мелкого дробления и их загрузке твердым материалом и может быть использовано в технологических схемах горнорудной, химической и строительной промышленности.
По своей технической сущности и достигаемому результату наиболее близким является конусная дробилка (авт. св. СССР 1595561, кл. В 02 С 2/04, опубл. 30.09.90), содержащая корпус, подвижный и неподвижный дробящие конусы, приводную эксцентриковую втулку и распределительную воронку с боковым лотком, причем приводная эксцентриковая втулка, подвижный дробящий конус и вал распределительной воронки кинематически соединены между собой через трехзвенный зубчатый дифференциал. Конструкция трехзвенного зубчатого дифференциала выполнена с цилиндрическими шестернями и внутренним зацеплением, при этом солнечная шестерня дифференциала соединена с приводной эксцентриковой втулкой, коронное колесо - с подвижным конусом, а водило - с распределительной воронкой, причем сам трехзвенный зубчатый дифференциал размещен внутри подвижного конуса.
Как правило, конусные дробилки работают под "завалом" твердого материала. В процессе дробления образуется большое количество мелких кусков твердого материала и пыли. Трехзвенный зубчатый дифференциал, расположенный непосредственно в дробящем конусе - в зоне интенсивного дробления материала, - имеет малый срок службы по причине попадания в него инородного материала и трудностями с обеспечением непрерывной подачи смазывающих материалов на шестерни дифференциала. По этой причине наблюдается заклинивание загрузочно-распределительного устройства, ремонт его возможен при демонтаже конусной дробилки.
Техническим результатом изобретения является обеспечение надежности загрузки и равномерности распределения твердого материала в дробящей полости конусных дробилок, повышение эффективности дробления и производительности конусных дробилок.
Указанный технический результат достигается тем, что конусная дробилка содержит подвижный, установленный на коническом валу, и неподвижный дробящие конусы, распределительную воронку с лотком, привод, зубчатую коническую передачу с шестерней и колесом, эксцентриковую втулку, сферический опорный подпятник, причем привод распределительной воронки в виде планетарного механизма установлен на расположенной над корпусом дробилки неподвижной крестовине и выполнен с центральным валом, на котором закреплена втулка с прорезью, кинематически контактирующая с хвостовиком конического вала с возможностью его перемещения в прорези, при этом хвостовик устанавливается на высоте H(0,5–0,65)Dtg от точки подвеса подвижного конуса, а радиус перемещения хвостовика конического вала в точке кинематической связи со втулкой с прорезью составляет r(1,0–1,3)е, где D - диаметр подвижного конуса, угол наклона образующей подвижного конуса, е - эксцентриситет на уровне основания подвижного конуса. Планетарный механизм содержит вал с ведущей шестерней, находящейся в зацеплении с тремя сателлитами, которые установлены в водиле на осях вращения и соединены с опорной шестерней, закрепленной на ступице.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на рис.4 схематично изображена конусная дробилка, на рис.5 – конусная дробилка с загрузочным устройством, на фиг. 3 – распределительная воронка.
Рисунок 4 – Техническое решение
Конусная дробилка (рис. 4) содержит корпус 1, неподвижный конус 2, подвижный дробящий конус 3, сферический подпятник 4, конический вал 5, нижний конец которого установлен в эксцентриковую втулку 6, а на верхнем конце вала 5 закреплен хвостовик 7, привод дробилки 8, приводной вал 9 с зубчатой конической шестерней 10 и колесом 11, загрузочное устройство 12.
Загрузочное устройство 12 (рис. 5) установлено под загрузочной течкой 13 и содержит распределительную воронку 14 с наклонным лотком 15 (рис. 4) или с разделительной пластиной 16 (рис. 5), планетарный механизм 17, установленный на неподвижной крестовине 18. Воронка 14 жестко закреплена на корпусе 19 планетарного механизма 17.
Рисунок 5 –Техническое решение
Планетарный механизм 17 (рис. 5) содержит приводной вал 20, ведущую шестерню 21, которая находится в зацеплении с тремя сателлитами 22. Сателлиты 22, установленные в водиле 23, входят в зацепление с опорной шестерней 24, закрепленной на ступице 25, которая посредством шлицов установлена на кожухе 26. Сателлиты 22 установлены на осях вращения 27 и закреплены на корпусе 19 планетарного механизма 17. На приводном валу 20 планетарного механизма 17 закреплена приводная втулка 28 с прорезью 29 (рис. 4), в которую установлен хвостовик 7.
Процесс дробления твердого материала в конусных дробилках осуществляется движением внутреннего (подвижного) конуса 3 относительно неподвижного конуса 2. Конический вал 5 с углом прецессии , что характерно для конусных дробилок среднего и мелкого дробления, описывает конические поверхности за счет вращения эксцентриковой втулки 6 относительно точки подвеса. При этом нижний конец вала 5 длиной hВ описывает окружность радиусом R, равным величине эксцентриситета втулки 6. Вал 5 в плоскости основания подвижного конуса 3 описывает окружность радиусом е, равным 0,5Dtgtg, где D–диаметр подвижного конуса, – угол прецессии, – угол наклона образующей подвижного конуса к плоскости его основания. Верхний конец вала 5 с хвостовиком 7 на расстоянии Н от точки О подвеса конуса 3 описывает окружность радиуса r.
Загрузочное устройство 12 (рис. 4) закрепляется на планетарном механизме 17 и устанавливается на крестовину 18, расположенную над корпусом 1 конусной дробилки. Хвостовик 7 закрепляется на верхнем конце вала 5 подвижного конуса 3, а верхний конец хвостовика устанавливается в прорезь 29 приводной втулки 28. Высота верхнего конца хвостовика 7 выбирается в соответствии с выражением H(0,5–0,65)Dtg, при этом величина эксцентриситета перемещения хвостовика равна r(0,1–1,3)е.
Движение подвижного конуса 3 в процессе дробления твердого материала обеспечивает перемещение хвостовика 7 в горизонтальной плоскости на расстоянии Н от точки подвеса O по окружности радиусом, равным эксцентриситету r. За счет этого обеспечивается вращение втулки 28, планетарного механизма 17 и воронки 14. В зависимости от требований технологии задают передаточное число планетарному механизму 17, посредством вращения которого осуществляется равномерная загрузка конусной дробилки по окружности дробящей полости.
Конусная дробилка работает следующим образом.
От привода 8 конусной дробилки вращение передается посредством приводного вала 9, зубчатой конической шестерни 10 и колеса 11 эксцентриковой втулке 6. Вращение эксцентриковой втулки 6 обеспечивает круговое перемещение (движение) конического вала 5 и подвижного дробящего конуса 3 в плоскости основания конуса с эксцентриситетом e = 0,5Dtgtg, благодаря чему обеспечивается дробление твердого материала между подвижным конусом 3 и неподвижным конусом 2, закрепленным в корпусе 1 конусной дробилки. Хвостовик 7 соосно закрепляется в верхней части конического вала 5, при этом совершает круговое перемещение (движение) с углом прецессии. Высота верхнего конца хвостовика 7 определяется выражением H(0,5–0,65)Dtg, при этом радиус окружности перемещения верхнего конца хвостовика равен r(0,1–1,3)е. Хвостовик 7 устанавливается в прорезь 29 приводной втулки 28. За счет эксцентриситета перемещений хвостовика 7, равного r, хвостовик вращает приводную втулку 28 и приводной вал 20 планетарного механизма 17. Ведущая шестерня 21 приводного вала 20 передает вращение посредством сателлитов 22 и опорной шестерни 24 водилу 23. Равномерное вращение корпуса 19 планетарного механизма обеспечивается заданным передаточным числом, посредством осей 27 и сателлитов 22. Поскольку распределительная воронка 14 жестко закреплена на корпусе 19, равномерно вращается и загрузочное устройство 12.
Дробленый твердый материал подается через загрузочную течку 13 в распределительную воронку 14, которая обеспечивает посредством наклонного лотка 15 или разделительной пластины 16 равномерное распределение материала по окружности дробящей полости конусной дробилки.
Предлагаемое техническое устройство позволяет обеспечить равномерную загрузку и распределение твердых материалов в дробящей полости конусных дробилок, повысить эффективность дробления твердых материалов и обеспечить повышение производительности конусных дробилок среднего и мелкого дробления.
Формула изобретения
1. Конусная дробилка, содержащая корпус, подвижный, установленный на коническом валу, и неподвижный дробящие конусы, распределительную воронку с лотком, привод, зубчатую коническую передачу с шестерней и колесом, эксцентриковую втулку, сферический опорный подпятник, отличающаяся тем, что привод распределительной воронки в виде планетарного механизма установлен на расположенной над корпусом дробилки неподвижной крестовине и выполнен с центральным валом, на котором закреплена втулка с прорезью, кинематически контактирующая с хвостовиком конического вала с возможностью его перемещения в прорези, причем хвостовик установлен на высоте H(0,5–0,65)Dtg от точки подвеса подвижного конуса, а радиус перемещения хвостовика в точке кинематической связи со втулкой с прорезью равен r(1,0–1,3)e, где D –диаметр подвижного конуса, – угол наклона образующей подвижного конуса, е – эксцентриситет на уровне основания подвижного конуса.
2. Дробилка по п. 1, отличающаяся тем, что планетарный механизм содержит приводной вал с ведущей шестерней, находящейся в зацеплении с тремя сателлитами, которые установлены в водиле на осях вращения и соединены с опорной шестерней, закрепленной на ступице.