ВТУЛКА ГЛАВНОГО ВАЛА ГИРАЦИОННОЙ ДРОБИЛКИ
GYRATIONAL CRUSHER MAIN SHAFT BUSHING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к втулке главного вала гирационной дробилки для размещения на самом верхнем коническом конце главного вала дробилки и, в частности, к главному валу гирационной дробилки.
Уровень техники
Гирационные дробилки используют для дробления руды, минералов и скальных пород до более мелких размеров. Как правило, дробилка включает дробильную головку, установленную на удлиненном главном валу. Первую дробильную чашу монтируют на дробильной головке и вторую дробильную чашу монтируют на раме, так что первая и вторая дробильные чаши вместе определяют дробильный зазор, через который проходит измельчаемый материал. Приводное устройство размещено с возможностью вращения эксцентрикового узла вокруг нижней части вала, с тем чтобы заставлять дробильную головку совершать вращательное маятниковое движение и дробить материал, введенный в дробильный зазор.
В документах US 1402255 и GB 1031679 раскрыты типичные гирационные дробилки.
В гирационных дробилках вращательное маятниковое движение дробильной головки поддерживается нижним подшипниковым узлом, расположенным ниже дробильной головки, и верхним подшипником, в котором шарнирно закреплен верхний конец главного вала. Как правило, верхний конец главного вала защищен от износа втулкой. Обычно защитная втулка имеет цилиндрическую геометрию и удерживается на главном валу за счет натяга или фрикционной посадки. Такая конструкция требует нагревания втулки для увеличения ее диаметра, чтобы обеспечить монтаж и возможно демонтаж на главном валу.
Однако в случае обычных защитных втулок есть ряд проблем. В частности, сборка и повторная сборка дробилок при замене втулки из-за износа могут занимать много времени и требовать большого количества материала. При замене втулки из-за чрезмерного износа или, если необходимо изменить форму втулки, требуется обработка как втулки, так и вала, чтобы получить надлежащие поверхности для установки втулки. На больших дробилках защитные втулки имеют значительную толщину стенки с большой разницей в толщине материала между нижней и верхней частями. Поэтому нет ничего необычного в том, что нижний более тонкий конец будет повреждаться, то есть, будет погнут или даже сломан. Таким образом, требуется втулка главного вала, которая решает описанные выше проблемы.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является разработка втулки для главного вала гирационной дробилки, которая обеспечивает удобное присоединение и отсоединение на валу, чтобы быстро и удобно выполнять монтаж и демонтаж. Кроме того, существует цель экономии материала и исключения того, что нижняя и более тонкая часть втулки будет гнуться или ломаться. Другая цель состоит в том, чтобы обеспечить правильную фиксацию втулки и вала на месте во время эксплуатации.
Поставленная цель достигается за счет создания втулки, имеющей внутреннюю противолежащую поверхность, которая сходит на конус внутрь в осевом направлении к оси втулки от первого нижнего конца ко второму верхнему концу. Настоящее втулочное устройство выполнено с возможностью надежной установки в нужном положении посредством установки с натягом или фрикционной посадкой в непосредственном контакте с конической концевой областью главного вала. В частности, профиль конической формы внутренней противолежащей поверхности втулки, имеющий секцию с профилем конической формы, отличным от остальной части втулки, способен скользить по соответствующей концевой области с конической формой главного вала и эффективно направлять втулку по месту при их сочленении. Как и в случае с существующими устройствами, настоящая втулка может быть нагрета для увеличения ее диаметра непосредственно перед монтажом. Аналогично, для облегчения демонтажа втулка может быть нагрета одновременно с механическим встряхиванием.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена втулка главного вала гирационной дробилки для фрикционной посадки поверх самого верхнего конического конца главного вала дробилки, причем втулка включает: удлиненную осевую стенку от верхнего конца до нижнего конца, проходящую и центрированную вокруг центральной оси и имеющую наружную противолежащую поверхность и внутреннюю противолежащую поверхность, выровненные поперек, чтобы сходить на конус внутрь к оси, и где конусность определяется углом конусности между внутренней противолежащей поверхностью и воображаемой осью, параллельной оси. Внутренняя поверхность втулки имеет секцию в осевом направлении с верхним концом и нижним концом, и эта секция втулки от верхнего конца до нижнего конца имеет другой угол конусности секции между внутренней поверхностью и воображаемой осью по сравнению с углом втулки, определяя конусность втулки от верхнего конца втулки до верхнего конца секции. Это облегчает монтаж и демонтаж.
Предпочтительно, чтобы угол секции у секции втулки был меньше, чем угол втулки у втулки. Таким образом, секция втулки сходит на конус меньше, чем часть втулки выше секции. Профиль формы внутренней противолежащей поверхности втулки может определять сечение конуса в осевом направлении, так что угол конуса втулки, следующий за внутренней поверхностью от верхнего конца втулки, меняется, когда достигает верхнего конца секции. В результате получают более надежный нижний конец, который препятствует поломке.
Необязательно секция втулки расположена близко к первому нижнему концу втулки, так что секция втулки располагается ниже подшипникового узла. Толщина стенки втулки может уменьшаться в направлении от верхнего конца к нижнему концу, а на секции втулки толщина стенки может уменьшаться в меньшей степени, так что имеет место экономия материала.
Предпочтительно нижний конец секции втулки расположен в соединении с нижней резко сходящей на конус краевой областью с осевой длиной и являющейся самой нижней частью втулки, соединяющейся с первым нижним концом. С другой стороны, эта самая нижняя часть втулки может иметь изогнутую краевую область. Эта область может быть изогнута радиально наружу относительно продольной оси в направлении к наружной противолежащей поверхности, так что толщина стенки уменьшается до нуля у изогнутой области.
Необязательно длина от верхнего конца секции втулки до нижнего конца секции втулки составляет приблизительно 10% общей осевой длины втулки. Длина от верхнего конца секции втулки до нижнего конца секции втулки также может составлять 8%, 9%, 11% или 12% общей осевой длины втулки.
Кроме того, длина от верхнего конца секции втулки до нижнего конца секции втулки составляет приблизительно 13% осевой длины внутренней поверхности от верхнего конца втулки до нижнего конца секции. Эта длина может быть определена как разность между общей осевой длиной втулки и осевой длиной резко сходящей на конус краевой области, и она также может находиться в интервалах 10-12% или 14-17%.
Предпочтительно секция втулки является цилиндрической в направлении по окружности внутренней противолежащей поверхности, так что значение угла секции равно 0 вдоль секции втулки. Толщина стенки затем может быть одинаковой вдоль секции втулки и толщина стенки вдоль всей осевой длины втулки может уменьшаться в направлении от второго верхнего конца к первому нижнему концу.
Необязательно осевая длина секции втулки является приблизительно такой же, как осевая длина нижней резко сходящей на конус краевой области.
Предпочтительно профиль формы поперечного сечения наружной противолежащей поверхности втулки является по существу круглым. Кроме того, профиль формы поперечного сечения внутренней противолежащей поверхности втулки является по существу круглым. И профиль формы наружной противолежащей поверхности втулки определяет сечение цилиндра в осевом направлении.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен главный вал гирационной дробилки, включающий: удлиненный корпус вала, имеющий первый нижний конец для размещения в нижней области дробилки и второй верхний конец для размещения в верхней области дробилки относительно первого конца, где осевая область корпуса вала, проходящая от верхнего конца, сходит на конус в продольном направлении относительно центральной оси корпуса вала, так что площадь поперечного сечения корпуса вала в конической области уменьшается в направлении от первого нижнего конца ко второму верхнему концу, при этом коническая область выполнена с возможностью установки втулки вала, и где конусность определяется углом конусности вала между обращенной наружу поверхностью и воображаемой осью, параллельной оси; и
главный вал дополнительно содержит втулку, описанную в изобретении, так что втулка расположена в контакте с обращенной наружу поверхностью у конической области главного вала.
Предпочтительно коническая область главного вала имеет секцию вала в осевом направлении с верхним концом и нижним концом, и эта секция вала от верхнего конца до нижнего конца имеет угол конусности секции между обращенной наружу поверхностью и осью другой по сравнению с углом втулки, определяя конусность вала от верхнего конца вала до верхнего конца секции.
Необязательно осевая длина цилиндрической секции вала является такой же, как осевая длина цилиндрической секции втулки, так что обе секции соответствующим образом сочленяются.
Предпочтительно главный вал также соединен с заглушкой, расположенной в тесном контакте на верхнем конце, чтобы надежно удерживать втулку, расположенную вокруг осевой области корпуса вала. Заглушка также может быть определена как крышка или колпак.
Необязательно толщина заглушки составляет половину толщины стенки у верхнего конца. Заглушка также может быть сведена на конус вокруг периметра, так что диаметр на верхнем конце заглушки меньше, чем диаметр на нижнем конце, соединяющимся с и соответствующем диаметру верхнего конца наружной поверхности втулки. Это гарантирует, что втулка и вал плотно прилегают друг к другу при работе дробилки.
Предпочтительно толщина стенки уменьшается по существу по всей осевой длине втулки, так что толщина стенки у верхнего конца составляет приблизительно 20% радиуса конической области главного вала на площади поперечного сечения у верхнего конца, и толщина стенки втулки на секциях составляет приблизительно 10% радиуса конической области главного вала на площади поперечного сечения на секциях. Толщина стенки у верхнего конца также может находиться в интервале 20-25% радиуса конической области главного вала на площади поперечного сечения у верхнего конца, и толщина стенки втулки на секциях может составлять 10-15% радиуса конической области главного вала на площади поперечного сечения на секциях.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предложена гирационная дробилка, содержащая главный вал и втулку.
Краткое описание чертежей
Далее описана конкретная реализация настоящего изобретения только в качестве примера и со ссылкой на следующие чертежи.
ФИГ. 1 представляет собой поперечное сечение вида сбоку гирационной дробилки, имеющей главный вал, поддерживаемый на его верхнем конце верхним комплектом подшипников и имеющий защитную втулку, установленную вокруг верхнего конца главного вала.
ФИГ. 2 представляет собой увеличенный вид верхней области дробилки ФИГ. 1.
ФИГ. 3 представляет собой общий вид главного вала с втулкой.
ФИГ. 4a представляет собой поперечное сечение вида сбоку первого варианта осуществления главного вала с втулкой.
ФИГ. 4b представляет собой поперечное сечение вида сбоку второго варианта осуществления главного вала с втулкой.
ФИГ. 5 представляет собой поперечное сечение вида сбоку втулки.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Как показано на ФИГ. 1, дробилка включает раму 100, имеющую верхнюю раму 101 и нижнюю раму 102. Дробильная головка 103 установлена на удлиненном валу 107. Первая дробильная чаша 105 неподвижно установлена на дробильной головке 103, и вторая дробильная чаша 106 неподвижно установлена на верхней раме 101. Зона 104 дробления образована между противоположными дробильными чашами 105, 106. Зона 109 выгрузки расположена непосредственно под зоной 104 дробления и ограничена частично нижней рамой 102.
Верхняя рама 101 также поделена на верхнюю оболочку 111, установленную на нижней раме 102 (иначе называемую нижней оболочкой), и крестовину, которая простирается от верхней оболочки 111 и представляет собой верхнюю часть дробилки. Крестовина включает два диаметрально противоположных рычага 110, которые простираются радиально наружу от центральной крышки, расположенной на продольной оси 115, проходящей через раму 100 и гирационную дробилку в целом. Рычаги 110 прикреплены к верхней области верхней оболочки 111 через промежуточный кольцевой фланец, который центрирован по продольной оси 115. Как правило, рычаги 110 и верхняя оболочка 111 образуют единую структуру и выполнены как единое целое.
Привод (не показан) соединен с главным валом 107 через приводной вал 108 и подходящую зубчатую передачу 116, чтобы вращать вал 107 эксцентрически вокруг продольной оси 115 и заставлять дробильную головку 103 выполнять вращательное маятниковое движение и измельчать материал, введенный в дробильный зазор 104. Область верхнего конца вала 113 имеет осевое схождение на конус, определяя верхнюю коническую секцию. Верхняя коническая секция сходит на конус внутрь в направлении снизу вверх от головки 103. Самый верхний конец 117 вала 107 поддерживают в положении с возможностью осевого вращения с помощью верхнего подшипникового узла 112. Аналогично нижний конец 118 вала 107 поддерживают нижним подшипниковым узлом 119.
Чтобы избежать чрезмерного износа верхней конической части 113, над и вокруг области вала 113 установлена по существу цилиндрическая изнашиваемая втулка 114. Втулка 114 удерживается в положении в области 113 за счет натяга или фрикционной посадки и находится в тесном прижимном контакте по осевой длине верхней конической части 113. Соответственно втулка 114 расположена промежуточно между подшипниковым узлом 112 и областью 113, чтобы поглощать радиальные и осевые усилия нагрузки, возникающие из-за дробящего действия вращательного маятникового движения.
Как показано на ФИГ. 2, втулка 114 имеет наружную противолежащую поверхность 201 и внутреннюю противолежащую поверхность 200, причем ориентация поверхностей 201, 200 определена относительно продольной оси 115, проходящей через область верхнего конца вала 113 и втулку 114. Внутренняя противолежащая поверхность 200 закреплена в непосредственном контакте с наружной противолежащей поверхностью 202 конической области 113. Соответственно, внутренняя противолежащая поверхность 200 сходит на конус вниз к продольной оси 115 от первого конца 207 и второго конца 208, причем первый конец 207 расположен ниже второго конца 208 внутри дробилки во время нормальной работы. Профиль формы поперечного сечения внутренней противолежащей поверхности 200 и наружной противолежащей поверхности 201 является по существу круглым вдоль длины втулки 114 между первым и вторым концами 207, 208. Однаконаружная противолежащая поверхность 201 выровнена по существу параллельно оси 115, так что втулка 114, если смотреть снаружи, имеет по существу цилиндрическую геометрию. В соответствии с такой конфигурацией кольцевая осевая стенка 203 втулки 114, которая определена между противоположными поверхностями 200, 201, включает толщину, которая сходит на конус и уменьшается в направлении от второго верхнего конца 208 к первому нижнему концу 207. Следует понимать, что для того, чтобы иметь возможность установить втулку 114 при горячей посадке в тесном контакте с коническим концевым участком 113, угол конусности внутренней поверхности 200 по существу равен углу конусности наружной противолежащей поверхности 202 области верхнего конца вала 113 относительно оси 115.
На первом нижнем конце 207 толщина стенки 203 резко уменьшается по мере того, как внутренняя противолежащая поверхность 200 резко сходит на конус или изгибается наружу к наружной противолежащей поверхности 201. Эта изогнутая или резко сходящая на конус кольцевая кромочная область 204 выполнена с возможность посадки на плечевую область 205 вала 107, которая изгибается радиально наружу в области непосредственно над дробильной чашей 105 и головкой 103.
Самый верхний конец 117 вала 107 удерживается в нужном положении с помощью монтажного штифта 206, выровненного по оси 115, который проходит аксиально вниз от круглой крышки 220.
ФИГ. 3 показывает общий вид первой дробильной чаши 105, смонтированной на удлиненном валу 107. Втулка 114 установлена вокруг самого верхнего конца 117 вала 107. На верхней части самого верхнего конца 117 вала 107 крышка 220 центрирована по оси 115. Соответственно втулка 114 полностью совмещена в положении над конической областью вала 113, когда крышка 220 прилегает к концу вала 117 и верхнему концу 208 втулки. Крышка 220 помогает втулке 114 оставаться плотно соединенной с областью верхнего конца вала 113 при работе дробилки.
Как представлено на ФИГ. 4a и 4b, область верхнего конца вала 113 охвачена сбоку втулкой 114. Втулка имеет толщину стенки 203. Внутренняя поверхность втулки 114 находится в непосредственном контакте с наружной противолежащей поверхностью 202 области верхнего конца вала 113. Крышка 220 находится в непосредственном контакте с областью верхнего конца вала 113 и втулкой 114, центрированной по оси 115. Внешний периметр крышки слегка сходит на конус наружу от верхней части к нижнему концу, так что нижний конец крышки 220, который находится в контакте с областью верхнего конца вала 113 и втулкой 114, имеет такой же диаметр, что и верхний конец 208 втулки. Как наружная противолежащая поверхность 202 области верхнего конца вала 113, так и внутренняя противолежащая поверхность 200 втулки 114 сходят на конус по всей осевой длине.
Внутренняя поверхность 200 втулки 114 имеет секцию 210 в осевом направлении с верхним концом 210a и нижним концом 210b. Секция 210 втулки от верхнего конца 210a до нижнего конца 210b имеет угол α конусности секции между внутренней поверхностью и воображаемой осью 125, который отличается от угла γ втулки, определяющего конусность втулки от верхнего конца 208 втулки до верхнего конца 210a секции между внутренней поверхностью 200 и воображаемой осью 125. Воображаемая ось 125 параллельна центральной оси 115 и проходит через верхний конец 210а секции втулки. Например, угол α меньше, чем угол γ.
Секция 210 втулки размещена близко к первому нижнему концу 207 втулки. Таким образом, секция втулки расположена ниже подшипникового узла 112 дробилки.
ФИГ. 4a описывает первый вариант осуществления, имеющий конический вал 113 и втулку 114. Коническая область 113 главного вала 107 имеет секцию 209 вала. Эта секция 209 вала определена верхним концом 209a и нижним концом 209b, и секция 210 втулки определена верхним концом 210a и нижним концом 210b. Когда область верхнего конца вала 113 и втулка 114 совмещены друг с другом, обе секции 209, 210 расположены плотно друг к другу, так что их верхние концы 209a, 210a и их нижние концы 209b, 210b расположены примерно в одном и том же осевом положении.
Как показано на ФИГ. 4b, раскрывающей второй вариант осуществления, конусность наружной противолежащей поверхности 202 области верхнего конца вала 113 и внутренней противолежащей поверхности 200 втулки 114 прерывается на секции 209 вала и секции 210 втулки. Как секция 210 втулки, так и секция 209 вала, являются цилиндрическими. Обе секции 209, 210 лишены какой-либо конусности вдоль их осевой длины, так что диаметр вала является одинаковым вдоль секции 209 вала, а толщина стенки 203 является одинаковой вдоль секции 210 втулки.
Также, как показано на ФИГ. 4a, 4b и 5, полная осевая длина втулки 114 от первого нижнего конца 207 до второго верхнего конца 208 определена как L1. Осевая длина секции 210 втулки от верхнего конца 210a до нижнего конца 210b равна L2. Осевая длина L3 нижней изогнутой или резко сходящей на конус краевой области равна длине от нижнего конца 210b секции втулки до нижнего конца втулки 207. Отрезки L2 и L3 имеют приблизительно одинаковую длину. Осевая длина цилиндрической секции 209 вала, представляющая собой длину от верхнего конца 209a секции втулки до нижнего конца 209b секции вала, определена как L4. L4 приблизительно такая же, как и осевая длина L2 цилиндрической секции 210 втулки, так что обе секции 209, 210 соответственно совпадают. В другом варианте осуществления L2 и L4 могут быть длиннее чем L3, причем они могут быть длиннее в два раза или меньше.
Также описана конусность внутренней поверхности 200 втулки. Радиус Rc у верхнего конца 208 втулки определяют от центральной оси 115 до внутренней поверхности 200. Далее вниз по втулке радиус увеличивается, поэтому радиус Ra у верхнего конца 210a секции больше, чем радиус Rc. Радиус Rb у нижнего конца 210b втулки или немного больше чем Ra, как можно увидеть на ФИГ. 4a, где угол α больше 0, или соответствует Ra, как можно увидеть на ФИГ. 4b, где угол α равен 0.
Осевая стенка 203 имеет толщину, которая уменьшается от верхнего конца 208 к нижнему концу 207 по всей длине втулки 114. Уменьшение толщины является равномерным от второго нижнего конца 208 до верхнего конца 210a цилиндрической секции 210 втулки. В секции 210 втулки, показанной на ФИГ. 4a, имеется меньшее уменьшение толщины, так как эта секция имеет угол α меньше, чем угол γ. В секции 210 втулки, показанной на ФИГ. 4b, уменьшение отсутствует, так как эта секция имеет равномерную толщину стенки с углом α, равным 0.
От нижнего конца 210b цилиндрической секции 210 втулки до нижнего конца 207 втулки толщина осевой стенки 203 уменьшается больше, чем уменьшение толщины от верхнего конца 208 втулки до верхнего конца цилиндрической 210a секции, приводя к резко сходящей на конус концевой области 204. Концевая область 204 также может быть изогнутой. Резко сходящая на конус область имеет угол β, представляющий собой угол между внутренней поверхностью 200 у концевой области 204 и воображаемой осью 125. Угол β больше, чем угол α и угол γ.
При разборке дробилки для обслуживания или ремонта крышку 220 удаляют путем снятия вначале крепежных средств, таких как винты, удерживающие крышку прикрепленной к валу 107. После удаления крышки втулка 114 может быть демонтирована.