КОНУСНАЯ ДРОБИЛКА И ВКЛАДЫШ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ
CONE CRUSHER AND SLIDER BEARING GAP

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к конусной дробилке, содержащей дробящую головку, на которой установлена первая броня, и станину, на которой установлена вторая броня, которая образует вместе с первой броней рабочий зазор, дробящая головка предназначена при работе дробилки для осуществления вращательного движения для дробления породы, введенной в рабочий зазор. Изобретение относится также к вкладышу подшипника скольжения для такой дробилки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Конусная дробилка обозначенного выше типа может быть использована для дробления руды или горной породы до меньшего размера. В документе WO 99/22869 раскрыт пример конусной дробилки, в которой дробящая головка установлена на вертикальном вращающемся валу. Вертикальное положение этого вала может быть регулируемым так, чтобы позволить регулирование ширины рабочего зазора, в котором дробится порода.
Существует необходимость уменьшения веса конусных дробилок. Необходимо также уменьшать капиталовложения и затраты на эксплуатацию таких дробилок, а также увеличивать интервал их технического обслуживания.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы решить или, по меньшей мере, уменьшить частично или все из вышеуказанных проблем.
С этой целью предложена конусная дробилка, содержащая дробящую головку, на которой установлена первая броня, станину, на которой установлена вторая броня, образующая вместе с первой броней рабочий зазор, эксцентрик, имеющий внутреннюю поверхность подшипника скольжения и наружную поверхность подшипника скольжения, внутренняя поверхность подшипника скольжения образует вместе с противоположной поверхностью подшипника скольжения внутренний подшипник скольжения, а наружная поверхность подшипника скольжения образует вместе с другой противоположной поверхностью подшипника скольжения наружный подшипник скольжения, эксцентрик соединен с возможностью вращения со станиной для обеспечения вращения вокруг его оси, которая зафиксирована относительно станины, ось вращения эксцентрика образована одним из указанных внутреннего и наружного подшипников скольжения, дробящая головка с возможностью вращения соединена с эксцентриком для обеспечения вращения вокруг оси дробящей головки, которая зафиксирована относительно указанного эксцентрика, ось вращения дробящей головки образована другим из указанных внутреннего и внешнего подшипников скольжения, дробящая головка посредством этого выполнена с возможностью при работе дробилки осуществлять вращательное движение вокруг оси эксцентрика для дробления породы, введенной в рабочий зазор, причем внутренний подшипник скольжения имеет общий коэффициент отношения высоты к диаметру, H1/D1, меньше чем 1,0. Предпочтительно, коэффициент отношения высоты к диаметру, H1/D1, внутреннего подшипника скольжения меньше чем 0,85, более предпочтительно меньше чем 0,75, и еще более предпочтительно меньше чем 0,65. Предпочтительно коэффициент отношения высоты к диаметру, H1/D1, больше чем 0,35. Посредством этого вес дробилки может быть значительно уменьшен. Используя такой общий коэффициент отношения высоты к диаметру H1/D1 внутреннего подшипника скольжения, общий вес дробилки в целом может быть уменьшен примерно на 2-8% по сравнению с известными дробилками без ухудшения сопротивления нагрузке внутреннего подшипника скольжения. Такое уменьшение веса особенно важно для мобильных дробилок, которые могут быть адаптированы для транспортирования, например, грузовиком. Такой общий коэффициент отношения H1/D1 может также уменьшить капитальные вложения и расходы на эксплуатацию дробилок, как будет детально объяснено в дальнейшем ниже.
В соответствии с одним вариантом, наружный подшипник скольжения имеет общий коэффициент отношения высоты к диаметру, H2/D2, меньше чем 0,5. Предпочтительно коэффициент отношения высоты к диаметру H2/D2, наружного подшипника скольжения меньше, чем 0,45, и еще более предпочтительно меньше чем 0,40. Предпочтительно, коэффициент отношения высоты к диаметру H2/D2 больше чем 0,15. Посредством этого вес дробилки может быть еще уменьшен. Используя такой общий коэффициент отношения высоты к диаметру наружного подшипника скольжения, общий вес дробилки в целом может быть уменьшен примерно на 4-8% по сравнению с известными дробилками без ухудшения сопротивления нагрузке наружного подшипника скольжения.
В соответствии с одним вариантом, в котором дробящая головка выполнена с возможностью вертикального скольжения относительно станины для обеспечения изменения ширины рабочего зазора, коэффициент HL/D, между максимальным вертикальным расстоянием перемещения дробящей головки и горизонтальным диаметром дробящей головки превышает 0,16. Предпочтительно коэффициент HL/D между максимальным вертикальным расстоянием перемещения и горизонтальным диаметром дробящей головки превышает 0,18 и даже более предпочтительно превышает 0,24. Несмотря на или в сочетании с уменьшением веса меньшая высота подшипника может быть получена при увеличении расстояния перемещения дробящей головки. Посредством этого возможно использовать более толстые брони, которые дают возможность увеличить мощность дробилки и/или увеличить интервал замены броней.
В соответствии с вариантом ось вращения эксцентрика образована наружным подшипником скольжения, а ось вращения дробящей головки образована внутренним подшипником скольжения. Такой узел обычно используется в дробилках, имеющих верхний подшипник, расположенный в верхней крестовине.
В соответствии с одним вариантом, конусная дробилка содержит гидравлически подвижный поршень вала дробящей головки, поддерживающий вал дробящей головки, на котором установлена дробящая головка. Преимущество этого варианта состоит в том, что ширина рабочего зазора, образованного между двумя бронями может быть отрегулирована эффективным образом.
В соответствии с одним вариантом, по меньшей мере один из внутреннего и наружного подшипников скольжения является, по меньшей мере, частично расположенным во внутренней полости поршня вала дробящей головки. Преимущество этого варианта состоит в том, что могут быть спроектированы короткие дробилки с относительно длинным вертикальным расстоянием перемещения.
В соответствии с одним вариантом, внутренний и наружный подшипники скольжения являются оба, по меньшей мере, частично расположенными во внутренней полости поршня вала дробящей головки. При обоих внутреннем и наружном подшипниках скольжения, по меньшей мере, частично расположенных во внутренней полости вала дробящей головки, и при, по меньшей мере, внутреннем подшипнике скольжения, имеющем низкий коэффициент отношения высоты к диаметру, очень короткая и компактная конструкция дробилки может быть получена.
В соответствии с одним вариантом, вкладыш внутреннего подшипника скольжения и вкладыш наружного подшипника скольжения оба расположены на эксцентрике. Преимущество этого варианта состоит в том, что внутренний и наружный подшипники скольжения будут установлены в ряд друг с другом так, что усилия дробления могут быть переданы от вала дробящей головки к станине наиболее эффективным образом без или с ограничением неуравновешенной нагрузки на вкладыши подшипника. Внутренний и наружный вкладыши могут быть отдельными вкладышами подшипника, устанавливаемыми на эксцентрике, и/или вкладыши подшипника могут быть образованы в самом эксцентрике, если эксцентрик является, по меньшей мере, частично выполненным из антифрикционного материала.
В соответствии с одним вариантом, по меньшей мере один из внутреннего и наружного подшипников скольжения содержит по меньшей мере одну канавку для подвода смазки. Преимущество этого варианта состоит в том, что эффективная смазка подшипника скольжения может быть получена посредством увеличения срока его службы и возможности противостоять ситуациям с высокой нагрузкой.
В соответствии с одним вариантом, канавка для подвода смазки разделяет по меньшей мере один подшипник скольжения на по меньшей мере первый участок и второй участок. Преимущество этого варианта состоит в том, что смазка может быть эффективно распределена по всему подшипнику скольжения.
В соответствии с одним вариантом, по меньшей мере один из внутреннего и наружного подшипников скольжения содержит первый участок, имеющий первый диаметр, и второй участок, имеющий второй диаметр, который меньше, чем первый диаметр. Преимущество этого варианта состоит в том, что эффективная опорная функция может быть достигнута также в конусной дробилке, включающей вал дробящей головки и/или эксцентрик, который имеет переменный диаметр вдоль его длины.
В соответствии с одним вариантом, эксцентрик, по меньшей мере, частично выполнен из антифрикционного материала и образует часть по меньшей мере одного из внутреннего и наружного подшипников. Преимущество этого варианта состоит в том, что количество частей в дробилке может быть уменьшено, поскольку вкладыши подшипников скольжения могут быть, по крайней мере, частично распределены между ними.
В соответствии с другим объектом изобретения часть или все из указанных выше проблем решены или, по меньшей мере, уменьшены посредством вкладыша для внутреннего подшипника скольжения эксцентрика конусной дробилки, причем вкладыш внутреннего подшипника скольжения имеет коэффициент отношения высоты к диаметру H1/D1, меньше чем 1,0. Предпочтительно, коэффициент отношения высоты к диаметру, H1/D1, вкладыша внутреннего подшипника скольжения меньше чем 0,85, более предпочтительно - меньше чем 0,75, и еще более предпочтительно - меньше чем 0,65. Предпочтительно, коэффициент отношения высоты к диаметру, H1/D1, больше чем 0,35. Используя такой общий коэффициент отношения высоты к диаметру, общий вес дробилки в целом может быть уменьшен примерно на 2-8% по сравнению с известными дробилками без ухудшения сопротивления нагрузке внутреннего подшипника скольжения.
В соответствии с вариантом вкладыш внутреннего подшипника скольжения имеет неравномерную толщину с тем, чтобы образовывать круглую цилиндрическую внутреннюю поверхность, которая является эксцентричной относительно круглой цилиндрической наружной поверхности. Такой вкладыш подшипника скольжения позволяет регулируемую установку общего эксцентриситета эксцентрика.
В соответствии с еще одним объектом изобретения часть или все из указанных выше проблем решены или, по меньшей мере, уменьшены посредством вкладыша наружного подшипника скольжения эксцентрика конусной дробилки, причем вкладыш наружного подшипника скольжения имеет коэффициент отношения высоты к диаметру, H2/D2, меньше чем 0,5. Предпочтительно коэффициент отношения, H2/D2, вкладыша наружного подшипника скольжения меньше чем 0,45 и даже более предпочтительно меньше, 0,40. Предпочтительно коэффициент отношения высоты к диаметру H2/D2, больше чем 0,15. Используя такой общий коэффициент отношения высоты к диаметру, общий вес дробилки в целом может быть уменьшен примерно на 2-8% по сравнению с известными дробилками без ухудшения сопротивления нагрузке наружного подшипника скольжения.
В соответствии с одним вариантом, внутренний и/или наружный подшипник скольжения имеет число Зоммерфельда, S, которое меньше чем 120. Предпочтительно число Зоммерфельда, S, внутреннего и/или наружного подшипника скольжения меньше чем 70, более предпочтительно - меньше чем 40, и еще более предпочтительно - меньше чем 20. Установлено, что такие значениях числа Зоммерфельда, S, подшипника скольжения улучшают его способность работать при высоких дробящих нагрузках, а также при низких коэффициентах отношения высоты к диаметру, H1/D1, и, H2/D2, соответственно. Предпочтительно, число Зоммерфельда выше чем 2, более предпочтительно - выше чем 3 и еще более предпочтительно более 4.
-4
-3
В соответствии с одним вариантом, внутренний и/или наружный подшипник имеет относительный зазор ξ между около 2*10 и около 5*10.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения конусная дробилка содержит
дробящую головку, на которой установлена первая броня;
станину, на которой установлена вторая броня, которая вместе с первой броней образует рабочий зазор;
эксцентрик, к которому с возможностью вращения присоединен вал, на котором установлена дробящая головка, имеющая возможность при работе дробилки выполнять вращательные движения для дробления пароды, которая вводится в рабочий зазор;
внутренний подшипник скольжения, расположенный между эксцентриком и валом дробящей головки;
гидравлически перемещаемый поршень вала дробящей головки, поддерживающий вал дробящей головки и имеющий внутреннюю полость;
наружный подшипник скольжения, расположенный между эксцентриком и поршнем вала дробящей головки, для обеспечения вращения эксцентрика относительно поршня вала дробящей головки; причем
внутренний и наружный подшипники скольжения оба расположены, по меньшей мере, частично во внутренней полости поршня вала дробящей головки,
при этом вкладыш внутреннего подшипника скольжения и вкладыш наружного подшипника скольжения оба расположены на эксцентрике.
Преимущество этой конусной дробилки состоит в том, что усилия дробления могут быть переданы от вала дробящей головки к станине через эксцентрик и к поршню вала дробящей головки через вкладыши внутреннего и наружного подшипников скольжения, которые установлены рядом в ряд друг с другом, поскольку они оба установлены на эксцентрике, несмотря на наличие вертикального положения вала дробящей головки и поршня вала дробящей головки. Это увеличивает дробящие усилия, которые могут быть переданы от вала дробящей головки к станине, и увеличивает срок службы внутреннего и наружного подшипников скольжения.
В соответствии с одним вариантом, по меньшей мере один из вкладышей внутреннего и наружного подшипников выполнен в виде отдельного вкладыша подшипника, установленного на эксцентрике. В соответствии с одним вариантом, вкладыши внутреннего и наружного подшипников оба выполнены в виде отдельных вкладышей подшипников, устанавливаемых на эксцентрике.
В соответствии с одним вариантом, по меньшей мере один из вкладышей внутреннего и наружного подшипников скольжения образован на самом эксцентрике, причем эксцентрик, по меньшей мере, частично выполнен из антифрикционного материала. В соответствии с одним вариантом, оба вкладыша внутреннего и наружного подшипников скольжения образованы на самом эксцентрике.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изложенное выше, так же, как дополнительные объекты, особенности и преимущества настоящего изобретения будут лучше понятны из последующего иллюстративного и не ограничивающего детального описания предпочтительных вариантов настоящего изобретения с отсылками к приложенным рисункам, где одни и те же ссылочные позиции будут использованы для сходных элементов, причем:
фиг. 1 является схематичным видом сбоку в сечении конусной дробилки;
фиг. 2 является схематичным видом сверху на подшипниковый узел конусной дробилки, как видно вдоль сечения II-II на фиг. 1;
фиг. 3 является схематичным видом сбоку в сечении конусной дробилки в соответствии с альтернативным вариантом;
фиг. 4 показывает альтернативный подшипниковый узел;
фиг. 5 показывает еще один альтернативный подшипниковый узел.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1 схематично показывает конусную дробилку 1 в сечении. Конусная дробилка 1 имеет вертикальный вал 2 дробящей головки и станину 4, содержащую нижнюю часть 6 и верхнюю часть 8. Эксцентрик 10, имеющий в этом варианте форму эксцентриковой втулки 10 с возможностью вращения, установлен вокруг нижней части 2а вала 2 дробящей головки, при этом дробящая головка 12 установлена на верхней части 2b вала 2 дробящей головки. Приводной вал 14 установлен для вращения эксцентриковой втулки 10 посредством двигателя (не показан) и зубчатого обода 15, установленного на эксцентриковой втулке 10. Верхний конец 16 вала 2 дробящей головки размещен в верхнем подшипнике 18 в верхней части 8 станины.
Когда приводной вал 14 вращает эксцентриковую втулку 10 в процессе работы дробилки 1, вал 2 дробящей головки и дробящая головка 12, установленная на нем, будут осуществлять вращательное движение.
Внутренняя броня 20 установлена на дробящей головке 12. Наружная броня 22 установлена на верхней части 8 станины. Рабочий зазор 24 образован между двумя бронями 20, 22. При работе дробилки 1 порода, подлежащая дроблению, вводится в рабочий зазор 24 и измельчается между внутренней броней 20 и наружной броней 22 в результате вращательного движения дробящей головки 12, во время которого две брони 20, 22 приближаются одна к другой вдоль вращающейся образующей и удаляются одна от другой вдоль диаметрально противоположной образующей.
Своим нижним концом 26 вал 2 дробящей головки опирается на упорный подшипник 28. Упорный подшипник 28 установлен на верхнем торце поршня 30 вала дробящей головки. Вертикальное положение Н поршня 30 вала дробящей головки может быть гидравлически регулируемым посредством контроля количества гидравлической жидкости в пространстве 32 для нее вблизи нижнего конца поршня 30. Посредством этого может быть регулируемым рабочий зазор 24.
Вал 2 дробящей головки радиально опирается на эксцентриковую втулку 10 через внутренний подшипник 34 скольжения, который позволяет эксцентриковой втулке 10 вращаться вокруг вала 2 дробящей головки. Внутренний подшипник 34 скольжения может включать вкладыш 36 из материала, отличного от материала вала 2 дробящей головки и эксцентриковой втулки 10. Внутренний подшипник 34 является смазываемым непоказанным образом.
Эксцентриковая втулка 10 радиально опирается на нижнюю часть 6 станины через наружный подшипник 38 скольжения, который позволяет эксцентриковой втулке 10 вращаться в нижней части 6 станины. Наружный подшипник 38 скольжения может включать вкладыш 40 из материала, отличного от материала эксцентриковой втулки 10 и нижней части 6 станины. Вместе внутренний и наружный подшипники 34, 38 скольжения образуют эксцентриковый подшипниковый узел 42 для направления дробящей головки 12 вдоль траектории вращения.
В соответствии с альтернативным вариантом эксцентриковая втулка 10 может быть сама изготовлена из антифрикционного материала. В таком случае один или оба из внутреннего и наружного вкладышей 36, 40 подшипника могут быть выполнены из того же материала как эксцентриковая втулка 10. В соответствии с другим вариантом один или оба из внутреннего и наружного вкладышей 36, 40 подшипника могут быть выполнены заодно с эксцентриковой втулкой 10. Последнее может, например, быть достигнуто путем выполнения участка внутренней периферии эксцентриковой втулки 10 для функционирования в качестве вкладыша внутреннего подшипника и/или участка наружной периферии эксцентриковой втулки 10 для функционирования в качестве вкладыша наружного подшипника.
Возвращаясь теперь к фиг. 1, наружный подшипник 38 скольжения образует ось С вращения эксцентриковой втулки, вокруг которой эксцентриковая втулка 10 выполнена с возможностью вращения. Посредством этого ось С эксцентриковой втулки образует также центр вращательного движения дробящей головки 12. Ось С вращения эксцентриковой втулки зафиксирована относительно станины 4. Аналогично, внутренний подшипник 34 скольжения образует ось А вращения дробящей головки, вокруг которой дробящая головка 12 выполнена с возможностью вращения. Ось А вращения дробящей головки зафиксирована относительно эксцентриковой втулки 10 и наклонена и/или смещена относительно указанной оси С вращения эксцентриковой втулки так, что ось А дробящей головки будет вращаться вокруг оси С эксцентриковой втулки при работе дробилки 1.
Вид в поперечном сечении на фиг. 2 показывает подшипниковый узел 42 более детально. Начиная от центра, вал 2 дробящей головки имеет наружную поверхность 44 скольжения для скольжения вдоль внутренней поверхности 46 скольжения внутреннего вкладыша 36 подшипника. Внутренний вкладыш 36 подшипника установлен в и соединен с главным телом 10а эксцентриковой втулки 10, как таковой он образует часть эксцентриковой втулки 10. Вместе наружная поверхность 44 скольжения вала 2 дробящей головки и внутренняя поверхность 46 скольжения эксцентриковой втулки 10 образуют указанный внутренний подшипник 34 скольжения. Как показано, вкладыш 36 внутреннего подшипника скольжения может иметь неравномерную толщину с тем, чтобы делать внутреннюю поверхность 46 скольжения эксцентричной относительно круглой цилиндрической наружной поверхности вкладыша 36 внутреннего подшипника. Следовательно, тонкое регулирование общего эксцентриситета эксцентриковой втулки 10 может быть выполнено путем регулирования ориентации вкладыша 36 внутреннего подшипника скольжения относительно главного тела 10а эксцентриковой втулки 10.
Эксцентриковая втулка 10 имеет наружную поверхность 48 скольжения для скольжения вдоль внутренней поверхности 50 скольжения вкладыша 40 наружного подшипника. Вкладыш 40 наружного подшипника установлен и образует часть нижней части 6 станины. Вместе наружная поверхность 48 скольжения эксцентриковой втулки 10 и внутренняя поверхность 50 скольжения нижней части 6 станины образуют указанный наружный подшипник 38 скольжения.
Внутренний подшипник 34 скольжения имеет диаметр D1, который образован как диаметр внутренней поверхности 46 скольжения эксцентриковой втулки 10. Аналогично, наружный подшипник 38 скольжения имеет диаметр D2, который образован как диаметр наружной поверхности 48 скольжения эксцентриковой втулки 10.
Обращаясь назад к фиг. 1, внутренний подшипник 34 скольжения имеет общую высоту Н1, образуемую как наиболее низкая общая высота внутренней поверхности 46 скольжения (фиг. 2) эксцентриковой втулки 10 и общая высота поверхности 44 скольжения, обращенной к внутренней поверхности 46 скольжения эксцентриковой втулки 10.
Аналогично наружный подшипник скольжения имеет общую высоту Н2, образуемую как наиболее низкая общая высота наружной поверхности 48 скольжения (фиг. 2) эксцентриковой втулки 10 и общая высота поверхности 50 скольжения, обращенной к наружной поверхности 48 скольжения эксцентриковой втулки 10.
Каждая из поверхностей 44, 46, 48, 50 скольжения внутреннего и наружного подшипников 34, 38 скольжения показана на фиг. 1 как единая непрерывная поверхность скольжения. Однако очевидно несколько соседних вертикально разделенных участков поверхности скольжения могут образовывать часть единой общей поверхности скольжения; для такой общей поверхности скольжения общая высота рассматривается как сумма высот отдельных участков поверхности скольжения.
В соответствии с одним примером внутренний подшипник 34 скольжения может иметь общий коэффициент отношения высоты к диаметру, H1/D1, около 0,6, а наружный подшипник 38 скольжения может иметь общий коэффициент отношения высоты к диаметру H2/D2 около 0,38. Благодаря этому, вес, а также высота дробилки могут быть значительно уменьшены. По сравнению с известными дробилками вес подшипникового узла 42, эксцентриковой втулки 10 и нижней части 6 станины могут быть уменьшены на 40% или более, используя, например, общие коэффициенты отношения высоты к диаметру H1/D1=0,6 и H2/D2=0,38, без ухудшения сопротивления нагрузке или прочности внутреннего и наружного подшипников 34, 38 скольжения. Это может, как правило, соответствовать общему уменьшению веса дробилки 1 в целом около 4-8% и уменьшению высоты около 3-6%. Более того, вкладыши 36, 40 внутреннего и наружного подшипников скольжения, как правило, изготавливаются из относительно дорогого мягкого металлического сплава, уменьшение высоты вкладышей 36, 40 подшипника представляет значительную экономию стоимости.
Вертикальное расстояние перемещения, обозначенное HL на фиг. 1, является вертикальным диапазоном, в котором вертикальное положение дробящей головки 12 может регулироваться путем подачи больше или меньше гидравлической жидкости в пространство 32 для нее, которое поддерживает упорный подшипник 28, вал 2 и дробящую головку 12, установленную на нем. Вертикальное расстояние перемещения HL дробилки 1 ограничено пространством 32 для гидравлической жидкости. Для данного размера конусной дробилки 1 низкие внутренний и/или наружный подшипники 34, 38, описанные выше, делают возможным иметь относительно большую вертикальную регулировку, т.е. ход поршня 30 вала дробящей головки, расположенного в пространстве 32 для гидравлической жидкости. Следовательно, в качестве дополнительного преимущества низких внутреннего и/или наружного подшипников 34, 38 скольжения для дробилок, имеющих рабочий зазор 24, регулируемый путем вертикального регулирования дробящей головки 12, увеличенное вертикальное перемещение HL дробящей головки 12 может быть достигнуто без увеличения высоты или веса дробилки 1. Это позволяет использование наружной и/или внутренней брони (ей) 20, 22 с большей толщиной материала и следовательно более продолжительным периодом эксплуатации, поскольку дробящая головка 12 может вертикально регулироваться вдоль более длинного вертикального расстояния перемещения HL, поскольку брони 20, 22 изнашиваются в результате дробления породы. Более толстые брони 20, 22 делают возможным работу дробилки 1 с более длительным интервалом между техническими обслуживаниями и/или увеличить мощность дробилки. Для того чтобы полностью воспользоваться преимуществом уменьшенной высоты подшипников 34, 38 скольжения путем увеличения толщины броней 20, 22, коэффициент, HL/D, между максимальным вертикальным расстоянием перемещения HL дробящей головки 12 и горизонтальным диаметром D дробящей головки 12 превышает 0,16 более предпочтительно 0,18 и наиболее предпочтительно превышает 0,24.
Далее, более низкие внутренний и/или наружный подшипники 34, 38 скольжения приводят к уменьшенному трению в подшипнике. Уменьшенное трение может уменьшить общее потребление мощности подшипниковым узлом 42 примерно на 30%, что уменьшает стоимость работы дробилки 1. Более того, уменьшенное трение уменьшает риск того, что дробящая головка 12 начнет закручиваться при большом числе оборотов в минуту, когда нет породы для дробления в рабочем зазоре 24.
Низкий внутренний подшипник 34 также позволяет большее качание вала 2 внутри внутреннего подшипника 34 без риска вызвать его разрушение. Посредством этого более короткий внутренний подшипник 34, т.е. внутренний подшипник 34, имеющий короткую вертикальную протяженность, может быть лучше соответствующим, чтобы выдерживать более высокие радиальные нагрузки, чем высокий подшипник, т.е. подшипник с длинной вертикальной протяженностью, и/или может уменьшать требования к прочности вала 2 дробящей головки, поскольку подшипник 34 будет менее чувствителен к изгибу вала 2 или смещению любого другого типа, например, вызванному допусками изготовления.
Фактически возможно дальнейшее уменьшение общего коэффициента отношения высоты к диаметру H1/D1 внутреннего подшипника 34 скольжения до менее чем 0,4, и общего коэффициента отношения высоты к диаметру, H2/D2, наружного подшипника 38 скольжения до менее чем 0,3 при поддерживаемом сопротивлении нагрузке соответствующих подшипников.
Предпочтительно коэффициент отношения высоты к диаметру, H1/D1, внутреннего подшипника 34 скольжения меньше чем 1,0. Предпочтительно коэффициент отношения высоты к диаметру, H1/D1, внутреннего подшипника 34 скольжения меньше чем 0,85, более предпочтительно чем 0,75, и даже более предпочтительно менее чем 0,65. Предпочтительно коэффициент отношения высоты к диаметру, H1/D1, больше чем 0,35.
Предпочтительно наружный подшипник 38 скольжения имеет коэффициент отношения высоты к диаметру, H2/D2, менее чем 0,5. Предпочтительно коэффициент отношения высоты к диаметру H2/D2 наружного подшипника 38 скольжения составляет менее чем 0,45, и даже более предпочтительно менее чем 0,40. Предпочтительно коэффициент отношения высоты к диаметру H2/D2 составляет более чем 0,15.
-4
-3
-3
-3
Предпочтительно для надежной работы каждый из внутреннего и наружного подшипников 34, 38 имеет относительный зазор ξ между около 2*10 и около 5*10, соответственно. Например, диаметр D1 внутреннего подшипника 34 скольжения может быть 300 мм. Диаметральный зазор в мм может быть получен путем умножения диаметра D1 на относительный зазор ξ. Для диаметра D1 300мм и относительного зазора ξ 3*10 диаметральный зазор внутреннего подшипника 34 скольжения может, например, быть 3*10*300 мм = 0,9 мм.
Число Зоммерфельда, S, описанное, например в Shigley, Joseph Edward; Mischke, Charles R. (1989). Mechanical Engineering Design. New York: McGraw-Hill, с. 483, является числом, которое учитывает как физические особенности подшипника скольжения, так и условия, в которых подшипник скольжения работает. Каждый из наружного и внутреннего подшипников 34, 38 скольжения может предпочтительно иметь число Зоммерфельда, S, которое меньше чем 120. Предпочтительно, число Зоммерфельда, S, каждого из наружного и внутреннего подшипников 34, 38 скольжения составляет меньше чем 70, и более предпочтительно число Зоммерфельда, S, составляет меньше чем 40, и даже более предпочтительно число Зоммерфельда, S, составляет меньше чем 20. Такие значения числа Зоммерфельда, S, подшипников 34. 38 скольжения были обнаружены для улучшения их возможности работать при высоких нагрузках дробления, а также при низких коэффициентах отношения высоты к диаметру H1/D1 и H2/D2 соответственно. Предпочтительно, число Зоммерфельда составляет выше чем 2 и более предпочтительно - выше чем 3, и даже более предпочтительно - более 4, поскольку более низкое число Зоммерфельда приводит к увеличению капитальных вложений и стоимости эксплуатации. При этом подшипники должны быть приспособлены для смазки, имеющей вязкость в соответствии со шкалой ISO-VG, как правило, между 100 и 460.
Обычная частота вращения в минуту дробилки 1 в работе, измеренная на эксцентриковой втулке 10, может быть между около 150 об/мин и около 500 об/мин; частота вращения в минуту обычно выбирается так, чтобы получить скорость скольжения в каждом из внутреннего и наружного подшипников скольжения между около 2 м/с и около 20 м/с.
Фиг. 3 схематично показывает конусную дробилку 101 в сечении и в соответствии с альтернативным вариантом. Одно отличие между конусной дробилкой 101 и конусной дробилкой 1, описанной выше с отсылкой к фиг. 1, состоит в том, что в конусной дробилке 101 внутренний подшипник 134 скольжения и наружный подшипник 138 скольжения, по меньшей мере, частично расположены внутри поршня 130 вала дробящей головки. Поршень 130 вала дробящей головки имеет форму, похожую на «ведро», и имеет внутреннюю полость 131, в которой, по меньшей мере, частично размещены подшипники 134, 138 скольжения. Это приводит к низкой высоте конусной дробилки 101.
Конусная дробилка 101 имеет вертикальный вал 102 дробящей головки и станину 104, содержащую нижнюю часть 106 и верхнюю часть 108. Эксцентрик 110, имеющий форму втулки, с возможностью вращения установлен на валу 102 дробящей головки и выполнен с зубчатым ободом 115, посредством которого эксцентрик 110 может вращаться от вала привода и двигателя (не показан). Эксцентрик 110, по меньшей мере, частично расположен во внутренней полости 131 поршня 130 вала дробящей головки. Дробящая головка 112 установлена на валу 102 и несет внутреннюю броню 120. Вал 102 дробящей головки своим верхним концом 116 размещен в верхнем подшипнике 118, установленном в верхней части 108 станины. Когда эксцентриковая втулка 110 вращается в процессе работы дробилки 101, вал 102 дробящей головки и дробящая головка 112, установленная на нем, будут осуществлять вращательное движение.
Наружная броня 122 установлена на верхней части 108 станины и образует вместе с внутренней броней 120 рабочий зазор 124, в котором порода дробится в процессе работы дробилки 101 в результате вращательного движения дробящей головки 112.
Своим нижним концом 126 вал 102 дробящей головки опирается на упорный подшипник 128. Упорный подшипник 128 установлен в полости 131 имеющего форму стакана поршня 130 вала дробящей головки. Имеющий форму стакана поршень 130 вала дробящей головки расположен в гидравлическом цилиндре 133. Гидравлический цилиндр 133 содержит пространство 132 для гидравлической жидкости, расположенное между нижним концом поршня 130 и дном гидравлического цилиндра 133. Вертикальное положение Н поршня 130 вала дробящей головки может гидравлически регулироваться путем контроля количества гидравлической жидкости в пространстве 132. Посредством этого может регулироваться ширина рабочего зазора 124.
Вал 102 дробящей головки радиально опирается в эксцентриковую втулку 110 через внутренний подшипник 134 скольжения, который позволяет эксцентриковой втулке 110 вращаться вокруг вала 102 дробящей головки. Вал 102 дробящей головки может также скользить в вертикальном направлении во внутреннем подшипнике 134 скольжения в результате изменения количества гидравлической жидкости, поданной в полость 132. Внутренний подшипник 134 скольжения может включать вкладыш 136. Внутренний подшипник 134 скольжения и его вкладыш 136 в любом случае, по меньшей мере, частично расположены внутри имеющего форму стакана поршня 130 вала дробящей головки.
Эксцентриковая втулка 110 радиально опирается на имеющий форму стакана поршень 130 вала дробящей головки через наружный подшипник 138 скольжения, который позволяет эксцентриковой втулке 110 вращаться внутри поршня 130 вала дробящей головки. Также наружный подшипник 138 скольжения может включать вкладыш 140. Вместе наружный и внутренний подшипники 134, 138 скольжения образуют эксцентриковый подшипниковый узел 142 для направления дробящей головки 112 вдоль траектории вращения. Эксцентриковый подшипниковый узел 142 функционирует в соответствии со сходными принципами, которые были описаны выше в отношении подшипникового узла 42 с отсылкой на фиг. 2.
Внутренний подшипник 134 скольжения имеет общую высоту Н1, которая ограничена аналогичным образом как общая высота Н1 подшипника 34 скольжения, а наружный подшипник 138 скольжения имеет общую высоту Н2, которая ограничена аналогичным образом как общая высота Н2 подшипника 38 скольжения, описанные выше.
В соответствии с одним примером внутренний подшипник скольжения 134 может иметь общий коэффициент отношения высоты к диаметру, H1/D1, около 0,8, а наружный подшипник 138 скольжения может иметь общий коэффициент отношения высоты к диаметру, H2/D2, около 0,44. Благодаря этому вес, а также высота дробилки 101 могут быть значительно уменьшены аналогично дробилке 1, описанной выше с отсылкой к фиг. 1. Далее, поскольку вкладыши 136, 140 внутреннего и наружного подшипников скольжения, как правило, изготавливаются из относительно дорогого мягкого металлического сплава, уменьшение высоты вкладышей 136, 140 представляет значительную экономию стоимости.
Вертикальное расстояние перемещения, обозначенное HL на фиг. 3, является вертикальным диапазоном, в котором вертикальное положение дробящей головки 112 может регулироваться путем подачи больше или меньше гидравлической жидкости в пространство 132, на которое опираются поршень 130 вала дробящей головки, упорный подшипник 128, вал 102 и дробящая головка 112, установленная на нем. Вертикальное расстояние перемещения HL дробилки 101 ограничено пространством 132 для гидравлической жидкости и подшипниками 134, 138 скольжения и увеличено в дробилке 101 по сравнению с дробилками, известными из уровня техники, вследствие относительно более низкой высоты подшипников 134, 138.
Предпочтительные значения коэффициента отношения высоты к диаметру, H1/D1, внутреннего подшипника 134 скольжения и коэффициента отношения высоты к диаметру, H2/D2, наружного подшипника 138 скольжения сходны со значениями для подшипников 34, 38 скольжения, описанными выше.
Фиг. 4 показывает следующий вариант эксцентрикового подшипникового узла 242 для направления дробящей головки конусной дробилки вдоль траектории вращения. На фиг. 4 детали конусной дробилки, включающей внутреннюю и наружную брони, дробящую головку, станину и т.д. не показаны подробно. Следует отметить, однако, что подшипниковый узел 242, описанный ниже с отсылкой к фиг. 4, может заменить подшипниковые узлы 42, 142 конусных дробилок 1, 101 соответственно, описанных выше с отсылкой к фиг. 1 и 3 соответственно. Подшипниковый узел 242 может быть также использован в других типах конусных дробилок.
Подшипниковый узел 242, который показан на фиг. 4, содержит внутренний подшипник 234 скольжения и наружный подшипник 238 скольжения. Вал 202 дробящей головки, частично показанный на фиг. 4, радиально опирается на эксцентриковую втулку 210 через внутренний подшипник 234 скольжения, который позволяет валу 202 дробящей головки вращаться в эксцентриковой втулке 210 и перемещаться в вертикальном направлении при регулировке его вертикального положения.
Эксцентриковая втулка 210 радиально опирается на нижнюю часть 206 станины через наружный подшипник 238 скольжения, который позволяет ей вращаться относительно не показанной на фиг. 4 нижней части 208 станины конусной дробилки. Следовательно, внутренний и наружный 234, 238 подшипники скольжения вместе образуют эксцентриковый подшипниковый узел 242 для направления дробящей головки, установленной на валу 202, вдоль траектории вращения. Эксцентриковая втулка 210 выполнена из антифрикционного материала и, следовательно, выполняет во внутреннем и наружном подшипниках 234, 238 скольжения технические функции, которые обычно приписывают вкладышам подшипников скольжения. Например, эксцентриковая втулка 210 может быть, по меньшей мере, частично выполнена из бронзы.
Вал 202 дробящей головки имеет первый диаметр DS1 на его верхнем участке 203 и второй диаметр DS2 на его нижнем участке 205. Первый диаметр DS1 больше, чем второй диаметр DS2. Внутренний подшипник 234 скольжения имеет первый верхний участок 235, который сопряжен с верхним участком 203 вала 202 дробящей головки и имеет диаметр DS1 и второй нижний участок 237, который сопряжен с нижним участком 205 вала 202 дробящей головки и имеет диаметр DS2.
Внутренний подшипник 234 скольжения имеет общую высоту Н1, которая продолжается от верхнего конца 235а верхнего участка 235 до нижнего конца 237а нижнего участка 237. Общая высота Н1 внутреннего подшипника 234 скольжения относится к диаметру D1, который равен DS1 и является наибольшим диаметром внутреннего подшипника 234 скольжения. В соответствии с одним вариантом, внутренний подшипник 234 скольжения может иметь общий коэффициент отношения высоты к диаметру, H1/D1, около 0,70.
Наружный подшипник 238 скольжения имеет первый, верхний участок 239 и второй, нижний участок 241. Канавка 243 подачи смазки отделяет первый, верхний участок 239 от второго, нижнего участка 241. Канавка 243 предназначена для подачи смазочной жидкости такой, как гидравлическое масло, к верхнему и нижнему участкам 239, 241.
Наружный подшипник 238 скольжения имеет общую высоту Н2, которая продолжается от верхнего конца 239а верхнего участка 239 до нижнего конца 241а нижнего участка 241. Общая высота Н2 наружного подшипника 238 скольжения относится к диаметру D2, который является диаметром наружного подшипника 238 скольжения. В соответствии с одним примером наружный подшипник 238 скольжения может иметь общий коэффициент отношения высоты к диаметру, H2/D2, около 0,42.
Предпочтительные значения коэффициента отношения высоты к диаметру, H1/D1, внутреннего подшипника 234 скольжения и коэффициента отношения высоты к диаметру, H2/D2, наружного подшипника 238 скольжения сходны со значениями для подшипников 34, 38 скольжения, описанными выше.
В варианте на фиг. 4 внутренний подшипник 234 скольжения имеет первый, верхний участок 235 и второй нижний участок 237, причем первый участок 235 имеет диаметр DS1, отличающийся от диаметра DS2 второго участка 237. Следует отметить, что в соответствии с альтернативным вариантом первый участок 239 наружного подшипника 238 скольжения должен иметь диаметр, отличный от его второго участка 241. В таком альтернативном варианте нижняя часть станины 206 будет выполнена с участками различных диаметров, чтобы подходить под соответствующие диаметры первого и второго участков 239, 241 наружного подшипника 238 скольжения. В соответствии с еще одним вариантом первый и второй участки 235, 237 внутреннего подшипника 234 скольжения должны иметь тот же диаметр. Следовательно, каждый один из внутреннего и наружного подшипников 234, 238 скольжения должен быть выполнен с первым и вторым участками, имеющими те же или отличающиеся диаметры.
Фиг. 5 схематично показывает конусную дробилку 301 в сечении и в соответствии со следующим альтернативным вариантом. На фиг. 5 показан только левый участок дробилки 301 по причинам поддержания ясности изображения. Конусная дробилка 301 работает в соответствии с принципом, сходным с дробилкой 101, описанной выше со ссылкой на фиг. 3. Конусная дробилка 301 имеет вертикальный вал 302 дробящей головки и станину 304, которая только частично показана на фиг. 5, но которая сходна со станиной 104. Станина 304 содержит нижнюю часть 306 и верхнюю часть, последняя не показана на фиг. 5. Эксцентрик 310, имеющий форму втулки, с возможностью вращения установлен вокруг вала 302 дробящей головки и выполнен с зубчатым ободом 315, посредством которого он приводится во вращение с помощью приводного вала и двигателя (не показан). Эксцентрик 310, по меньшей мере, частично расположен внутри имеющей форму стакана внутренней полости поршня 310 вала дробящей головки. Дробящая головка 312 установлена на валу 302 и несет внутреннюю броню 320. Вал 302 дробящей головки своим верхним концом 316 помещен в верхний подшипник, который не показан на фиг. 5, но может иметь сходную конструкцию с верхним подшипником 118, описанным выше с отсылкой к фиг. 3. Когда эксцентриковая втулка 310 вращается в процессе работы дробилки 301, вал 302 дробящей головки и дробящая головка 312, установленная на нем, будут осуществлять вращательное движение, чтобы произвести дробление породы в зазоре 324, образованном между внутренней броней 320 и наружной броней 322, причем последняя установлена в непоказанной верхней части станины 304.
Своим нижним концом 326 вал 302 дробящей головки опирается на упорный подшипник 328, установленный в имеющей форму стакана полости 331 поршня 330 вала дробящей головки. Поршень 330 вала дробящей головки установлен в гидравлическом цилиндре 333, который содержит пространство 332 для гидравлической жидкости между нижним концом поршня 330 его дном. Вертикальное положение Н поршня 330 вала дробящей головки может гидравлически регулироваться путем контроля количества гидравлической жидкости, находящейся в пространстве 332. Посредством этого ширина рабочего зазора 324 может регулироваться сходным образом, как в дробилке 101, описанной выше.
Вал 302 дробящей головки радиально опирается в эксцентриковую втулку 310 через внутренний подшипник 334 скольжения, который позволяет эксцентриковой втулке 310 вращаться вокруг вала 302 дробящей головки. Вал 302 дробящей головки может также скользить в вертикальном направлении, показанном стрелкой VS, во внутреннем подшипнике 334 скольжения в результате изменения количества гидравлической жидкости, подаваемой в полость 332. Изменение количества гидравлической жидкости, подаваемой в полость 332, вызовет, следовательно, смещение поршня 330 вала дробящей головки и вала 302 дробящей головки в вертикальном направлении, вдоль стрелки VS, в то время как эксцентриковая втулка 310 остается в постоянном вертикальном положении.
Внутренний подшипник 334 скольжения может содержать вкладыш 336. Вкладыш 336 подшипника установлен на эксцентрике 310. Следовательно, вкладыш 336 будет иметь фиксированное положение в вертикальном направлении и не будет перемещаться в вертикальном направлении при вертикальном перемещении вала 302 дробящей головки под действием гидравлического цилиндра 333.
В соответствии с альтернативным вариантом эксцентрик 310 выполнен весь или, по меньшей мере, с внутренней стороны из антифрикционного материала. В таком случае позиция 336 на фиг. 5 будет представлять скорее часть эксцентрика 310, относящуюся к вкладышу, чем отдельный вкладыш подшипника.
Возвращаясь к фиг. 5, внутренний подшипник 334 скольжения и вкладыш 336 подшипника в любом случае, по меньшей мере, частично расположены в имеющем форму стакана поршне 330 вала дробящей головки.
Эксцентриковая втулка 310 радиально опирается на имеющий форму стакана поршень 330 вала дробящей головки через наружный подшипник 338 скольжения, который позволяет эксцентриковой втулке 310 вращаться внутри поршня 330 вала дробящей головки. Также наружный подшипник 338 скольжения может включать вкладыш 340. Вкладыш 340 подшипника установлен на эксцентрике 310. Следовательно, вкладыш 340 будет иметь фиксированное положение и не будет перемещаться в вертикальном направлении при перемещении в вертикальном направлении имеющего форму стакана поршня 330 вала дробящей головки под действием гидравлического цилиндра 333.
В соответствии с альтернативным вариантом эксцентрик 310 выполнен весь или, по меньшей мере, с наружной стороны из антифрикционного материала. В таком случае позиция 340 на фиг. 5 будет представлять скорее часть эксцентрика 310, относящуюся к вкладышу, чем отдельный вкладыш подшипника.
Вместе внутренний и наружный подшипники 334, 338 скольжения образуют эксцентриковый подшипниковый узел 342 для направления дробящей головки 312 вдоль траектории вращения.
Поскольку вкладыш 336 внутреннего подшипника 334 скольжения и вкладыш 340 наружного подшипника 338 скольжения оба установлены на эксцентрике 310, два вкладыша 336, 340 будут всегда расположены в ряд, несмотря на имеющееся вертикальное положение имеющего форму стакана поршня 330 вала дробящей головки и вала 302 дробящей головки. В результате усилия дробления, представленные стрелкой FC на фиг. 5, будут эффективно передаваться от вала 302 дробящей головки на нижнюю часть 306 станины 304 через эксцентрик 310, вкладыши 336, 340 подшипника, установленные на эксцентрике 310 и поршень 330 вала дробящей головки. Аналогичная функция будет возникать, если один или более вкладышей подшипника образованы в самом эксцентрике 310, когда последний выполнен из антифрикционного материала.
То обстоятельство, что вкладыши 336, 340 подшипника всегда расположены в ряд друг с другом вследствие того, что они оба установлены на эксцентрике 310, уменьшает опасность разрушения подшипников, которая может возникнуть при передаче усилий дробления через смещенные вкладыши подшипника.
Изобретение было в основном описано с отсылкой к нескольким вариантам. Однако специалисту следует понимать, что варианты другие, чем раскрытые выше, равно возможны в объеме изобретения определенном в приложенной формуле изобретения.
Например, в дробилке 1, показанной на приложенных рисунках, вал 2 дробящей головки эксцентрично вставлен в эксцентриковую втулку 10 таким образом, что он следует вращательному движению дробящей головки 12. Посредством этого ось С вращения эксцентриковой втулки, которая зафиксирована относительно станины 4, образована наружным подшипником скольжения, внутренний подшипник скольжения образует ось А дробящей головки, которая совпадает с центром вала 2 дробящей головки. Однако решения, раскрытые выше, также имеют ценность для дробилок, которые не выполнены с верхней крестовиной, например дробилок, имеющих фиксированный вал дробящей головки. В такой дробилке ось С вращения эксцентриковой втулки, которая зафиксирована относительно станины, будет образовываться внутренним подшипником скольжения, который установлен на и совпадает с центром вала дробящей головки. Дробящая головка будет установлена на наружном подшипнике скольжения, который образует ось А дробящей головки. Пример дробящей головки типа с фиксированным валом дробящей головки описан в документе US 2003/0136865. Далее решения, раскрытые здесь, также имеют значение для дробилок, которые не выполнены с верхней крестовиной и имеют вращающийся вал дробящей головки, таких, как раскрыты в документе US 3,325,108.