СПОСОБ ФИКСАЦИИ ДИСКОВ ВАЛКА ШРЕДЕРА
METHOD OF LOCKING SHREDDER ROLL DISCS

Изобретение относится к оборудованию для переработки различных материалов, например древесных отходов, БУ шин, ТБО, тонколистового металла, стальной стружки, и может быть использовано в различных отраслях промышленности и коммунальном хозяйстве.
Переработка различных материалов и их отходов, находящихся в хаотичном состоянии и в той или иной степени загрязненных минеральными и металлическими примесями, стала возможной лишь с появлением тихоходных валковых дробилок, так называемых шредеров. Главная отличительная особенность шредеров состоит в том, что рабочие органы валка набраны из дисков и промежуточных колец (имеются конструкции, где диск выполнен заодно с кольцом, которое может быть расположено как симметрично, так и ассиметрично), причем в зависимости от назначения, т.е. вида материала, диски могут иметь на периферийной части один или несколько зубцов. Последние одного валка заходят в промежутки, образованные кольцами другого валка, создавая рабочую зону, которая затягивает и измельчает материал независимо от его положения и состояния.
Ввиду того, что перерабатываемый материал, как правило, находится в хаотичном состоянии и обладает малым объемным весом и низкой плотностью, длина рабочих органов шредеров должна быть достаточно большой, соответственно и большое количество дисков. Отсюда и вытекает самая сложная задача при создании высокоэффективного шредера - как закрепить диски на валах, чтобы они передавали максимальный момент, как их смонтировать и заменить при выходе из строя.
Известны различные способы фиксации дисков на валах. Например, диски на валу по патенту Швеции №436714, кл. B27L 11/00 1985 г. фиксируются путем нагрева вала до определенной температуры собранного валка и установкой стопорного кольца. После охлаждения создается напряженное состояние вала, которое должно обеспечивать передачу крутящегося момента дисков на установленной винтовой линии за счет сил трения.
Но как показывает опыт эксплуатации дробилок по данному патенту, происходит сбой винтовой линии, что значительно снижает эффективность работы. Для установки оптимальной винтовой линии или для замены какого-либо диска необходимо, как рекомендует патентообладатель, доставлять валок на предприятие изготовителя или иметь запасной валок, что требует значительных финансовых затрат.
Указанного недостатка лишена дробилка «Викмакс», у которой фиксация дисков осуществляется путем затяжки резьбового элемента вала приводом второго валка при удержании вала первого тормозом (Патент №2023505, В02С 4/02, 4/30, 1991). Эксплуатация дробилки показала ее высокую эффективность, но сложность конструкции послужила серьезным препятствием для широкого внедрения.
Известны способы жесткой фиксации дисков на валу с использованием классических шпонок или профильных валов, выполненных в виде шестигранника (см. патенты: Япония 62-14341, В02С 18/06, 1987; Европейский патент 0110665, В02С 4/30, 1984, Американский патент №4046324, В02С 13/06, В02С 23/36, 1997). Все эти конструкции, помимо технических трудностей при изготовлении, имеют серьезный конструктивный недостаток, заключающийся в том, что для получения винтовой линии каждый диск имеет свою конструкцию, более того обеспечить надежность таких устройств при максимальных нагрузках невозможно, т.к. вся нагрузка приходится на один диск, а толщина дисков ввиду их конструктивных особенностей весьма ограничена.
Наиболее близким по конструкции является «Устройство для измельчения» (Патент №1745549, B27Z 11/00, 1988), в котором крутящий момент на диски передается через стержни, установленные в отверстия дисков и глухие отверстия упорных элементов, на которые воздействуют при затяжке на один тормозом, а на второй приводом валка.
Это устройство сложно по конструкции, и для приведения валков в работоспособное состояние необходимо полностью собрать дробилку, так как затяжка производится путем торможения одного упорного элемента и воздействия на другой приводом. Более того, для разборки валка требуется ослабить затяжку приводом и только после этого демонтировать валок и приступить к разборке.
Цель изобретения - упрощение конструкции.
Поставленная цель достигается следующим образом. Фиксация дисков на валу валка осуществляется за счет сил трения, создающихся при напряженном состоянии группы стержней, которые соединяют упорные элементы, закрепленные на валу, и диски, причем на концах стержней имеются резьбовые участки, на которые с определенным моментом закручиваются гайки.
Сущность изобретения поясняется на чертеже, где изображен разрез по осевой линии варианта валка.
Валок состоит из вала 1, который имеет участки 2 и 3 для закрепления упорных элементов 5 и 6, которые конструктивно могут быть выполнены в виде шпоночного, шлицевого или профильного соединения (см. «Детали машин». А.Т.Батурин и др. Изд. «Машиностроение» М., 1970, стр.143). Вал 1 также имеет шейки для подшипников и приводной конец (на чертеже не указаны), а также буртик 4 для фиксации в продольном направлении упорного элемента 5 и всего пакета дисков. Имеет место вариант вала с проточкой и стандартным стопорным кольцом. На гладкую часть вала 1 насажены диски 7 и промежуточные кольца 8. Упорные элементы 5, 6, а также диски 7 и кольца 8 снабжены равноудаленными от центра отверстиями, в которые вставлены стержни 9, имеющие на концах резьбовые участки (по сути и далее по тексту - шпильки), на которые накручены гайки 10.
Сборка валка производится следующим образом. На вал 1 со стороны приводного конца на участок 2 устанавливается упорный элемент 5, причем последний имеет проточку, которая заходит на буртик 4 вала 1, отверстия выполнены с резьбой куда закручиваются шпильки 9, после чего на гладкую часть вала 1 и шпильки 9 нанизываются диски 7 и промежуточные кольца 8, причем в зависимости от нужной конфигурации так называемой винтовой линии зубьев дисков каждый последующий диск ориентируют относительно предыдущего и устанавливают, последовательно перемещая к упорному элементу 5. После установки всех дисков и колец на участок вала 3 и концы шпилек 9 устанавливается упорный элемент 6 и закручиваются гайки 10.
При достижении предельных моментов всех гаек последние надежно фиксируются. На чертеже показан вариант стопорения гаек 10 попарно с использованием стопорных отгибных планок.
Помимо высокой надежности такой конструкции валка, он работает как составная балка, т.к. при достаточной затяжке соединения жесткость такой балки на изгиб равна жесткости сплошной балки (см. И.А.Биргер. «Расчет резьбовых соединений». Изд. Второе, Оборонгиз, М., 1959, стр.44-51), следовательно, на изгиб работает не только вал, но и пакет дисков и колец по наружному диаметру последних.
На это следует обратить особое внимание, т.к. достаточно большой опыт эксплуатации шредеров показывает, что при переработке неразделанных шин или металлических корпусов бытовой техники возникают большие распорные усилия. Они приводят к изгибу валов, что создает предельные нагрузки на подшипники, и выводят их из строя, более того, при этом происходит периодическое раскрытие стыка дисков и промежуточных колец, что в итоге приводит к разрушительным последствиям.
Конструкция валка по заявленному способу обладает преимуществами, т.к. обеспечивает:
- контроль степени затяжки гаек при сборке валка с использованием известных методов контроля (удлинение стержней, поворот гайки, момент на динамометрическом ключе);
- демонтаж-монтаж дисков с изменением их взаимного расположения в условиях эксплуатации, соответствующий материалу с отличными от ранее перерабатываемых размерными и прочностными характеристиками;
- надежность дисков при эксплуатации дробилки с максимальными нагрузками, значительное снижение стрелы прогиба валков, т.к. валок работает как сплошная балка;
- при затяжке гаек монтажником с использованием нормального ключа создается сила трения, обеспечивающая работоспособность валка при максимальных нагрузках, т.к. применена «система веника», т.е. большое количество тонких по сравнению с валом стержней, что дает суммарное значительное усилие.