Гидромеханическое предохранительное устройство конусной дробилки
HYDROMECHANICAL SAFETY DEVICE OF CONE CRUSHER

Изобретение относится к машиностроению, в частности к предохранительным упругодемпфирующим устройствам для передачи вращения, и может быть использовано в приводах технологического оборудования, в частности, в конусной дробилке.
Известны гидромеханические предохранительные устройства (RU 2536035 С2, опублик. 20.12.2014; RU 104264 U1, опублик. 10.05.2011), содержащие привод и технологическую машину, кинематически связанные посредством дифференциального передаточного механизма, обращаемого гидравлического насоса, связанного с одной из степеней свободы передаточного механизма и гидравлически соединенного с гидродемпфером и сливной емкостью через управляемый гидрораспределитель, с системой управления по моменту на приводе.
К основному недостатку этих устройств можно отнести возникновение гидроудара в процессе восстановления муфты из-за большой разницы давлений в напорной линии гидромотора и в гидродемпфере.
Известна конусная дробилка с устройством для разгрузки ее от недробимых тел (SU 1162485 А1, опублик. 23.06.1985), содержащая основание, дробящий конус с приводом, дробильную чашу, прижимаемую к основанию системой упругих элементов, гидродомкраты для подъема чаши, в случае попадания недробимого тела в зону дробления и заклинивания дробилки,с гидросистемой и системой управления ими.
Недостаток дробилки заключается в том, что работа домкратов по подъему чаши осуществляется только после заклинивания дробилки недробимым телом и остановке привода.
Прототипом выбрано гидромеханическое предохранительное устройство (RU 2607493 C, опублик. 10.01.2017), содержащее привод и технологическую машину, кинематически связанные посредством зубчатого дифференциального планетарного передаточного механизма, обращаемый гидравлический насос, связанный с одной из степеней свободы передаточного механизма и гидравлически соединенный с гидродемпфером и сливной емкостью через управляемый гидрораспределитель, систему управления по моменту на приводе, а также управляемый кран, соединяющий напорную линию обращаемого гидравлического насоса и гидравлическую полость гидродемпфера со сливной емкостью.
Это устройство обладает предохранительной функцией и возможностью автоматического (или по команде оператора) восстановления после срабатывания. Устройство также обеспечивает упругое демпфирование импульсных нагрузок в диапазоне, определяемом объемом гидродемпфера. Кроме того, гидродемпфер накапливает энергию (выполняет роль гидроаккумулятора), что позволяет накопленную энергию вернуть в систему.
Однако при использовании данного предохранительного устройства в конусной дробилке по SU 1162485 в работе задействованы две автономные гидросистемы, что усложняет конструкцию устройства в целом и затрудняет эксплуатацию, так как повышается риск остановки дробилки под завалом.
Технический результат, достигаемый в изобретении, заключается в упрощении конструкции устройства и повышении эффективности его эксплуатации за счет снижения рисков заклинивания недробимого тела и остановки дробилки под завалом
Указанный технический результат достигается следующим образом.
Гидромеханическое предохранительное устройство конусной дробилки содержит зубчатый дифференциальный передаточный механизм в приводе дробилки, обращаемый гидравлический насос, связанный с одной из степеней свободы передаточного механизма и гидравлически соединенный с гидродемпфером, а через управляемый кран со сливной емкостью, систему управления.
Отличие устройства заключается в том, что в него введена гидролиния с управляемым краном, которая соединяет обращаемый гидравлический насос с гидроцилиндрами подъема дробильной чаши дробилки.
Кроме того, согласно изобретению, гидравлический мотор-насос может быть выполнен управляемым.
Кроме того, согласно изобретению, гидродемпфер связан с гидромашиной через управляемый дроссель, а параллельно дросселю установлен обратный клапан с возможностью перетекания рабочей жидкости из демпфера в гидромашину.
Кроме того управляемый дроссель выполнен с обеспечением возможности изменения степени дросселирования в процессе работы дробилки.
Кроме того, согласно изобретению, между гидроцилиндрами подъема дробильной чаши и управляемым краном установлен управляемый дроссель.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема гидромеханического предохранительного устройства конусной дробилки.
На чертеже показаны: привод 1 вращения, дробильный конус 2, обращаемый гидравлический насос 3, солнечное колесо 4, водило 5, напорная линия 6, гидродемпфер 7, управляемый кран 8, сливная емкость 9, система управления 10, манометр 11, управляемый дроссель 12, обратный клапан 13, зубчатые колеса 14, 16, сателлиты 15, управляемый кран 17, дроссель 18, гидроцилиндры 19, дробильная чаша 20, систем упругих элементов 21.
Гидромеханическое предохранительное устройство конусной дробилки работает следующим образом.
Привод 1 вращения дробильного конуса 2 через дифференциальный передаточный механизм кинематически связан с обращаемым гидравлическим насосом 3 (мотор-насос). Дифференциальный передаточный механизм выполнен в виде конического дифференциала, причем привод 1 связан с солнечным колесом 4 (коническая шестерня), а обращаемый гидравлический насос 3 связан зубчатой передачей с водилом 5.
Обращаемый гидронасос 3 гидравлически связан напорной линией 6 с гидродемпфером7, а через управляемый кран 8 связан со сливной емкостью 9. Управляемый кран 8 связан с системой управления 10 по моменту на муфте. Момент на муфте определяется давлением в напорной линии 6, которое измеряется манометром 11 (датчик давления), сигнал с которого передается системе управления 10.
В линии 6, связывающей гидродемпфер 7 с обращаемым гидронасосом 3, установлен управляемый дроссель 12. Параллельно дросселю 12 установлен обратный клапан 13 с возможностью ускоренного перетекания рабочей жидкости из гидродемпфера 7 в обращаемый гидронасос 3.
Зубчатое колесо 14 входит в зацепление с колесом на водиле 5, которое связано с сателлитами 15, входящими в зацепление с коническим колесом 16, связанным с валом дробильного конуса 2.
Зубчатые колеса 14, 16 и колесо на водиле 5 закреплены на неподвижном основании дробилки посредством подшипниковых узлов.
Напорная линия 6 через управляемый кран 17 и дроссель 18 связана с гидроцилиндрами 19 подъема дробильной чаши 20, которая системой упругих элементов 21 прижимается к основанию дробилки.
На установившемся режиме работы дробилки момент от привода 1 через колесо 4 (коническую шестерню), сателлиты 15 и колесо 16 передается на вал дробильного конуса 2. При этом колесо на водиле 5 удерживается от поворота обращаемым гидронасосом 3, т.к. момент, действующий на обращаемый гидронасос 3 со стороны передаточного механизма, уравновешивается моментом, который создает давление в напорной линии 6, связанной с гидродемпфером 7. В этом состоянии управляемые краны 8 и 17 закрыты.
При возрастании момента на валу дробильного конуса 2 коническое колесо на водиле 5 проворачивается и обращаемый гидронасос 3, демпфируя нагрузку, начинает работать в режиме насоса, закачивая жидкость через дроссель 12 в гидродемпфер 7 до тех пор, пока давление в обращаемом гидронасосе 3 не уравновесится давлением в гидродемпфере 7. При этом в гидродемпфере 7накапливается часть энергии. Степень дросселирования в дросселе 12 можно регулировать, что позволяет изменять демпфирующие свойства муфты при наладке и в процессе ее работы.
В случае снижения момента на валу конуса 2, обращаемый гидронасос 3 начинает работать в режиме мотора, проворачивая колесо на водиле 5 в обратную сторону и возвращая энергию, накопленную в гидродемпфере 7, в привод 1 до тех пор, пока не установится равновесное состояние. Ускоренное возвращение жидкости в обращаемый гидронасос 3 обеспечивается обратным клапаном 13. При этом в линии 6 создается давление пропорциональное передаваемому моменту.
При кратковременном (ударном) возрастании рабочей нагрузки, выше допустимой, что соответствует попаданию недробимого предмета небольшого размера между конусом 2 и чашей 20, возрастает давление в напорной линии 6. Система управления 10 открывает кран 17, жидкость при высоком давлении поступает в систему гидроцилиндров 19, которые приподнимают чашу 20, сжимая упругие элементы 21. Увеличивается зазор между дробильной чашей 20 и дробящим конусом 2 и недробимый предмет удаляется из рабочей зоны дробилки. При этом дроссели 12 и 18 создают определенную задержку времени перетекания части жидкости в гидродемпфер 7 и гидроцилиндры 19. При этом из-за гидравлических сопротивлений в системе и в дросселях 12 и 18 происходит рассеивание части энергии и быстрое затухание возможного колебательного процесса. Кроме того, дроссель 12 обеспечивает временную задержку перетекания рабочей жидкости из обращаемого гидронасоса 3 в гидродемпфер 7, что увеличивает время отключения привода 1 без его перегружения и позволяет исключить «ложное» отключение привода.
Быстрый возврат жидкости из гидродемпфера 7 осуществляется через обратный клапан 13, что позволяет уменьшить время возврата элементов устройства в равновесное рабочее состояние после снижения импульсной кратковременной пиковой нагрузки до номинальной из-за удаления недробимого тела. Это особенно важно в тех случаях, когда пиковые нагрузки могут следовать небольшой серией. Тогда замедление возврата элементов устройства в рабочее положение может привести к наложению относительных поворотов зубчатых колес (за счет временной задержки), что может привести к «ложному» отключению привода. Введение обратного клапана 13 параллельно дросселю 12 такое развитие событий исключает.
Если момент на муфте превышает допустимый достаточно продолжительное время даже при открытом кране 17 (аварийная ситуация или заклинивание слишком большого фрагмента недробимого тела), то растет давление в напорной магистрали 6 и система управления 10 закрывает управляемый кран 17 и открывает управляемый кран 8. При этом рабочая жидкость из обращаемого гидронасоса 3 и гидродемпфера 7 поступает в сливную емкость 9, резко падает давление в гидросистеме и обращаемый гидронасос 3 не удерживает коническое колесо на водиле5 дифференциального передаточного механизма. Обращаемый гидронасос 3 работает в режиме холостого хода насоса, коническое колесо на водиле 5 вращается свободно, что обеспечивает остановку конического колеса 16, связанного с валом дробящего конуса 2, находящегося под нагрузкой. Резко падает момент на валу привода 1 и система управления 10 отключает его. Дробилка останавливается с максимально раскрытой разгрузочной щелью, что упрощает разгрузку дробилки от завала.
После устранения причины перегрузки привода 1, автоматически или по команде оператора открывается управляемый кран 17 и дробильная чаша опускается до необходимого размера разгрузочной щели, после чего система управления закрывает кран 17, закрывается управляемый кран 8, устройство приходит в исходное состояние, то есть самовосстанавливается.
Гидромеханическое устройство обладает пускозащитной функцией. При пуске двигателя привода управляемый кран 8 может быть закрыт.В этом случае обращаемый гидронасос 3 работает в режиме насоса, накачивая в гидродемпфер 7 жидкость до тех пор, пока давление в напорной линии 6 не станет пропорциональным моменту, необходимому для преодоления инерционности механизма, момента страгивания и начала движения колеса 16. Далее нагрузочный момент снижается до номинального значения, давление в напорной линии 6 снижается до значения, пропорционального номинальному моменту, приводя систему к установившемуся режиму работы. При этом обращаемый гидронасос 3 работает в режиме гидромотора, отдавая часть энергии, накопленной при пуске в систему. Этим обеспечивается плавное повышение нагрузки на электродвигатель привода 1 в режиме пуска.
В тяжело нагруженных машинах целесообразно электродвигатель запускать на холостом ходу, тогда управляемый кран 8 может быть открыт. В этом случае обращаемый гидронасос 3 работает в режиме насоса, а жидкость свободно циркулирует, перетекая в сливную емкость 9 до тех пор, пока не завершится пусковой режим электродвигателя привода 1. Все это время колесо 16 остается неподвижным. Далее управляемый кран 8 закрывается и происходит процесс аналогичный первому случаю.
Использование в дробилке предлагаемого предохранительного устройства за счет автоматического подъема дробильной чаши при резком возрастании нагрузок позволит значительно снизить риск заклинивания недробимого тела и остановки дробилки под завалом, а также позволит избежать влияния высоких динамических нагрузок и перегрузок на привод и элементы дробилки при освобождении от недробимого тела.