МЕХАНИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР
MECHANICAL VIBRATOR

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к механическим вибраторам, монтируемым внутри закрытых или полузакрытых кожухов, обычно используемым парами и отдельно устанавливаемым по бокам вибрационного устройства, в котором используются линейные, круговые или эллиптические движения как для грохочения, классификации, транспортировки, дозирования, подачи, так и для просто вибрации.
Конкретнее, изобретение относится к типу вибратора, который содержит корпус подшипников, снабженный одним или несколькими торцевыми фланцами для прикрепления вибратора к боковой стороне устройства и поддержки посредством пары подшипников определенной части вала, несущего эксцентрические противовесы и присоединяемого к узлу с электродвигателем либо непосредственно, либо посредством другого механического вибратора.
Уровень техники
Одно из известных технических решений для приведения вибрационных грохотов в круговое движение включает в себя использование механического вибратора V, который, как показано на фиг. 1, содержит жесткий корпус 10 подшипников, вмещающий в себя пару роликовых подшипников 20 и имеющий в середине периферийный фланец 11 для прикрепления к соответствующей боковой стенке 2 устройства 1; каждый корпус 10 подшипников поддерживает соответствующий короткий вал 30, противоположные концы 31, 32 которого несут соответствующие узлы; каждый узел образован первым противовесом 40 и, по меньшей мере, одним регулировочным противовесом 41; один из узлов помещен изнутри в соответствующей боковой стенке устройства. На одной из боковых сторон устройства наружный конец 32 короткого вала 30 соединен с узлом электродвигателя (не показан). На фигуре показано примерное устройство, в котором используются два соединенных компактных вибратора V.
Устройство, показанное на фиг.1, имеет отношение к вибрационному грохоту, в котором на противоположных боковых стенках 2 закреплены болтами соответствующие компактные вибраторы V, соединенные друг с другом соединительным валом 100. Учитывая то, что вибраторы V устанавливают между классифицирующими ситами грохота и что классифицируемый материал падает с первого сита на второе сито, необходимо окружать внутренние противовесы каждого вибратора V защитным кожухом 60; то же самое делают с соединительным валом 100, который окружен соответствующим удлиненным защитным элементом 61; указанные части нуждаются в средствах уплотнения, которые трудоемки в монтаже и очень подвержены повреждениям. Таким образом, каждый из двух вибраторов V, как показано, установлен в соответствующей боковой стенке 2 вибрационного грохота (или подобного устройства) и соединен с другим вибратором V посредством гибкого соединительного вала 100.
В компактном вибраторе вышеуказанного типа распределение нагрузки на два роликовых подшипника 20 вместо одного роликового подшипника, как это имеет место в известных конструкциях с длинным валом, позволяет уменьшить диаметры роликовых подшипников 20 и тем самым дает возможность работать при более высоких частотах вращения.
Однако несмотря на наличие нескольких преимуществ по сравнению с конструкциями с длинным валом, вышеописанная компактная конструкция (с коротким валом 30) привносит некоторые недостатки, которые не существовали в классической конструкции с длинным поперечным валом и в число которых входят:
1. Конструкция нежелательно занимает внутреннее пространство в грохоте (или другом устройстве) вследствие больших радиусов эксцентричности, в равной степени используемых для эксцентрических противовесов внутри и снаружи боковой стенки 2 устройства 1. Кроме того, эта конструкция приводит к нежелательному увеличению расстояния между классифицирующими ситами грохота.
2. Регулировка эксцентрической массы должна осуществляться также и внутри оборудования, так как эксцентрические противовесы 41 (регулировочные) расположены с обеих сторон соответствующей боковой стенки 2 устройства 1. Трудный доступ обычно приводит к ошибкам в регулировке, разбалансирующим нагрузки на подшипники 20 в каждом корпусе 10 подшипников.
3. Для регулировки внутренних эксцентрических противовесов требуется удаление защитного кожуха 60, который окружает их во внутреннем пространстве устройства 1 и который трудно уплотнять при повторных монтажах, что облегчает проникновение пыли во внутреннюю окружающую среду вибратора V и сокращает срок службы подшипников 20.
Использование компактных вибраторов, известных из предшествующего уровня техники и показанных на фиг.1, было бы идеальным, но при регулировке эксцентрических масс только с наружной стороны соответствующей боковой стенки 2 устройства 1. Однако сильно снижается механическая эффективность этой конструкции.
Следует отметить, что в уравновешенном состоянии, показанном на фиг.1, к боковой стороне устройства не прилагается никакого изгибающего момента, так как:
Р1×L1=P2×L2
P1=F2=(P1+P2)/2
Mo=0
Удаление второго эксцентрического противовеса 41 (регулируемого) только с одной стороны, то есть с наружной стороны, создает неуравновешенное состояние, которое приводит к появлению изгибающего момента на боковой стенке 2 устройства 1, a также сил реакции F1 и F2 на подшипники 20, и эти силы реакции вместо того, чтобы быть равнораспределенными, как в случае компактного вибратора V на фиг.1, являются разными и усиленными. Изгибающий момент Мо, отличный от "нуля", создается относительно боковой стенки 2 устройства 1 после того, как было нарушено равновесие изгибающих моментов относительно центральной точки механизма. Такой изгибающий момент является неприемлемым для боковой стенки 2 любого вибрационного грохота или подобного устройства и также для корпусов 10 подшипников.
В патенте Бразилии P1 9005855 (патенте США 5220846) предлагается конструктивное решение, согласно которому каждый вибратор имеет короткий вал, который установлен в паре роликовых подшипников, содержащихся в корпусе подшипников, прикрепленном к соответствующей боковой стенке устройства; указанный короткий вал несет узел, состоящий из первого противовеса (основной) и регулировочного противовеса, на своем конце снаружи устройства и только один первый противовес (неподвижный) на конце короткого вала внутри устройства.
Согласно этому предложению, известному из предшествующего уровня техники, первый противовес (неподвижный) внутри устройства имеет уменьшенные массу и радиальный размер, и сравнительно большое осевое расстояние от центра корпуса подшипников. С другой стороны, первый противовес (основной) снаружи оборудования имеет большие эксцентрическую массу и радиальный размер, но меньшее осевое расстояние от центра корпуса подшипников.
Эксцентрическая масса, осевое расстояние от центра корпуса подшипника и, кроме того, радиальный размер первого наружного противовеса являются изменяемыми для того, чтобы гарантировать создание эксцентрической силы, требуемой устройством, и поддержания изгибающего момента на корпус подшипников, равного изгибающему моменту, создаваемому вращением первого внутреннего противовеса (неподвижного). Такое изменение характеристик первого противовеса достигается посредством его прикрепления на двух возможных осевых расстояниях относительно центра корпуса подшипников и определения разных заданных положений установки регулировочного противовеса в первом противовесе. Мacca регулировочного противовеса также может изменяться на заданные величины.
Несмотря на то, что регулировки эксцентрической силы, создаваемой вибратором, фактически переносятся наружу устройства, это техническое решение, известное из уровня техники, все еще имеет недостатки, касающиеся изменения осевого расстояния эксцентрической массы главного противовеса относительно центра корпуса подшипников, позволяющего только два основных положения для крепления регулировочного противовеса к первому противовесу. Кроме того, изменения радиальных размеров также ограничены в зависимости от возможных изменений в креплении регулировочного противовеса к первому наружному противовесу.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание механического вибратора для вибрации грохотов и других устройств, который имеет короткий вал с небольшим весом, нуждающийся в паре подшипников уменьшенных размеров для работы при высокой частоте вращения; который может быть установлен на боковой стенке устройства таким образом, чтобы обеспечить регулировку противовеса снаружи этой боковой стенки; и который позволяет достигать уравновешенного распределения сил на подшипники и отсутствия изгибающего момента на боковые стенки устройства.
Как упоминалось ранее, изобретение относится к типу механического вибратора, который содержит: корпус подшипников, прикрепляемый к боковой стенке устройства и несущий внутри симметрично к центральной линии пару подшипников; вал, поддерживаемый парой подшипников и имеющий внутреннюю концевую часть и наружную концевую часть, выступающую наружу из корпуса подшипников.
Согласно настоящему изобретению на внутренней концевой части и наружной концевой части вала закреплены соответственно первый противовес и второй противовесы, обладающие соответственно первой и второй эксцентрическими массами разных величин и имеющие соответственно первый и второй радиальные вылеты и первое и второе расстояния от центральной линии корпуса подшипников, которые имеют такие размеры, что указанные первый и второй противовесы создают разные нагрузки на подшипники и равновесие изгибающих моментов на боковую стенку устройства; к указанному второму противовесу избирательно и съемно прикреплен третий противовес, которые имеет третью эксцентрическую массу и который поддерживается вровень с центральной линией корпуса подшипников, с тем, чтобы обеспечивать соответствующее изменение общей эксцентрической массы вибратора без изменения равновесия распределения нагрузок на подшипники.
Вышеуказанное новое конструктивное выполнение позволяет получить компактный вибратор, который снабжен валом и внутренним противовесом уменьшенных размеров и который позволяет регулировку эксцентрической массы от основной проектной величины только снаружи устройства, при этом однако поддерживая уравнивание нагрузок на подшипники в корпусе подшипников и желательные нулевые или уменьшенные изгибающие моменты на боковые стенки устройства.
Уменьшение первого радиального вылета первого противовеса внутри устройства позволяет конструировать защитный кожух и удлиненный защитный элемент (если существует соединительный вал) с уменьшенными размерами, что приводит к меньшему вертикальному расстоянию между классифицирующими ситами в устройстве типа грохота.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение будет описано в качестве примера возможного варианта его осуществления и со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 - вид в диаметральном продольном разрезе пары вибраторов типа, рассмотренного здесь и известного из предшествующего уровня техники, в применении к вибрационному грохоту;
фиг.2А - схематическое изображение вибратора согласно настоящему изобретению при уравновешенном состоянии нагрузок на корпус подшипников и при наличии на его валу только одного внутреннего противовеса и одного наружного противовеса по отношению к устройству;
фиг.2В - схематическое изображение, которое сходно с изображением на фиг.2А, но на котором для поддержания равновесия нагрузок на подшипники вал вибратора дополнительно несет снаружи устройства третий регулировочный противовес, выполненный с такими размерами, чтобы создавать желаемый вибрационный эффект в устройстве, и расположенный вровень с центральной линией корпуса подшипника;
фиг.3 - вид в диаметральном продольном разрезе пары вибраторов согласно настоящему изобретению, которые установлены на соответствующих противоположных боковых стенках устройства и валы которых взаимно соединены соединительным валом;
фиг.4 - увеличенный вид в диаметральном продольном разрезе одного из вибраторов на фиг.3, соединяемого с узлом с электродвигателем; и
фиг.5А, 5В и 5С - виды вибратора, несущего разные узлы с третьим противовесом, в поперечном разрезе по линии У-У на фиг.3.
Осуществление изобретения
Как описано выше и показано на фиг.1, данный вибратор V относится к типу, который содержит корпус 10 подшипников, изготовленный из стали или другого подходящего материала, имеющий наружный фланец 11 и снабженный внутренней радиальной выточкой 12, которая открыта к каналу 13, соединяемому с соединителем (не показан), и позволяет подавать масло или консистентную смазку внутрь корпуса 10 подшипников.
Как лучше всего показано на фиг.4, наружный фланец 11 корпуса 10 подшипников установлен на боковой стенке 2 устройства 1 (в показанном примере является вибрационным грохотом) и закреплен здесь болтами 14. Учитывая то, что наружный фланец 11 расположен в средней эксцентрической части корпуса 10 подшипников, корпус 10 подшипников имеет осевой выступ, выступающий внутрь устройства 1 через соответствующее отверстие 3 в боковой стенке 2, и другой осевой выступ, расположенный снаружи устройства 1.
Корпус 10 подшипников содержит внутри два подшипника 20, которыми в показанной конструкции являются подшипники скольжения, образованные втулками, соответственно удерживаемыми внутри корпуса 10 подшипников и расположенными своими взаимно примыкающими краями в части корпуса 10 подшипников, в которой выполнена внутренняя радиальная выточка 12. Два подшипника 20 в направлении оси отделены друг от друга распорным кольцом 21 и выполнены с такими размерами, чтобы поддерживать среднюю часть короткого вала 30, который имеет внутреннюю концевую часть 31 и наружную концевую часть 32, выступающие соответственно внутрь и наружу корпуса 10 подшипников.
К торцу корпуса 10 подшипников, находящемуся внутри боковой стенки 2, осевыми эксцентрическими болтами 15 прикреплен небольшой периферийный концевой фланец 20а примыкающего подшипника 20; соответствующая внутренняя концевая часть 31 вала 30 снабжена окружным пояском 31, упирающимся по направлению оси в упорное кольцо 34, которое, в свою очередь, упирается по направлению оси в наружный конец примыкающего подшипника 20. Корпус 10 подшипников на своем другом конце, расположенном снаружи боковой стенки 2 устройства 1, выполнен с возможностью нести - посредством болтов 16 или других подходящих крепежных средств - удерживающее средство 25, которое взаимодействует с примыкающей цилиндрической поверхностью вала 30 и, кроме того, наружным концом примыкающего подшипника 20.
Как видно на фигурах, два подшипника 20 каждого вибратора V симметрично расположены относительно центральной линии CL корпуса 10 подшипников, лежащей в плоскости, поперечной к корпусу 10 подшипников.
Как уже описывалось в отношении уровня техники (см. фиг.1), к внутренней концевой части 31 вала прикреплен - обычно посредством винтов 71 - первый противовес 70, имеющий первую эксцентрическую массу M1, которая соответствует постоянной величине общей эксцентрической массы вибратора V. На фиг.2А, 2В показан указанный первый противовес 70 с его первой эксцентрической массой М1, расположенный на первом расстоянии L1 от центральной линии корпуса 10 подшипника и имеющий первый заданный радиальный вылет R1.
Что касается использования первого противовеса 70, который занимает наименьшее возможное пространство внутри устройства, то с точки зрения определения постоянной величины минимальной общей эксцентрической массы вибратора, обеспечиваемой первой эксцентрической массой М1 первого противовеса 70, первое расстояние L1 определяется от центральной линии CL корпуса 10 подшипников как достаточное для того, чтобы поддерживать радиальный вылет R1 первой эксцентрической массы M1 указанного первого противовеса 70 по возможности наименьшим и, кроме того, достаточным для создания определенной первой нагрузки P1 при вращении вала 30.
С другой стороны, к наружной концевой части 32 вала 30 прикреплен второй противовес 80, имеющий вторую эксцентрическую массу М2 большую, чем первая эксцентрическая масса М1 первого противовеса 70, второй радиальный вылет R2, больший, чем первый радиальный вылет R1 первой эксцентрической массы M1 первого противовеса 70, и второе расстояние L2 от центральной линии СL корпуса 10 подшипников, меньшее, чем первое расстояние L1 первой эксцентрической массы M1.
Вторая эксцентрическая масса М2 должна выражаться другой постоянной и дополнительной величиной минимальной номинальной эксцентрической массы, создаваемой вибратором V при его работе. Так как снаружи устройства 1 отсутствуют те же ограничения в отношении радиального вылета, то второй противовес 80 может иметь вторую эксцентрическую массу М2 и второй радиальный вылет R2, большие, чем первая эксцентрическая масса M1 и первый радиальный вылет R1, пока второе расстояние L2 от центральной линии корпуса 10 подшипников приводит к соответствующей второй нагрузке Р2, равной первой нагрузке P1 для поддержания уравновешенных нагрузок на подшипники 20.
Уравновешенное состояние сил реакции L1, L2, создаваемых в подшипниках 20, в зависимости от нагрузок P1, P2 относительно первой и второй эксцентрических масс M1, М2 при работе вибратора V схематически показано на фиг.2А и может быть выражено следующим образом:
P1×L1=Р2×L2=>Мо=0
F1=F2=(Р1+Р2)/2
Кроме того, согласно изобретению регулировка общей эксцентрической массы вибратора V осуществляется посредством третьего противовеса 90, имеющего третью заданную эксцентрическую массу М3 и съемно соединенного с вторым противовесом 80 - предпочтительно с эксцентрической частью 86 второго противовеса 80 - таким образом, чтобы поддерживать третью эксцентрическую массу М3 вровень с центральной линией корпуса 10 подшипников.
Вышеописанное конструктивное выполнение позволяет увеличить вторую массу М2 второго противовеса 80 добавлением третьей массы М3, при этом не влияя на равновесие сил реакции F1, F2, возникающих в подшипниках 20, как это схематически показано на фиг.2В и может быть выражено следующим образом:
P1×L1=Р2×L2
P1×L1-Р2×L2+P3×0-F1×а+F2×а=0
F1=F2
P1+Р2+Р3-F1-F2=0
F1=F2=(P1+P2+Р3)/2
а = расстояние между силами реакции F1 и F2 и центральной линией CL корпуса подшипников.
Третий противовес 90 предпочтительно выполнен таким образом, чтобы сохранять неизменным второй радиальный вылет R2 эксцентрической массы (М2+М3), которую несет наружная концевая часть 32 вала 30, при этом величину третьей эксцентрической массы М3 выбирают в случае регулировки общей эксцентрической массы, движимой вибратором.
Таким образом, использование третьего противовеса 90 изменяет только величину общей эксцентрической массы вибратора V, не вызывая никакого изменения в равновесии сил реакции F1, F2, возникающих в подшипниках 20.
В показанной конструкции второй противовес 80 образован кольцевой втулкой 81, которая закреплена вокруг наружной концевой части 32 вала 30 и содержит осевой выступ 82, выступающий к центральной линии CL корпуса 10 подшипников и расположенный радиально снаружи последнего. В показанной конструкции выступ 82 принимает форму цилиндрической юбки, концентричной с валом 30 и окружающей с определенным радиальным зазором выступ корпуса 10 подшипников снаружи от центральной линии LC.
Кольцевая втулка 81 может быть прикреплена к валу 30 различными способами, как например, посредством шпонки 83 и торцевой фиксирующей пластины 84, прикрепленной к валу 30 винтами 85 (на фиг.4 показан только один из них).
В конструкции, показанной на фиг.4, на торцевой пластине 84 установлено соединительное средство 38, например, карданный шарнир с тем, чтобы наружная концевая часть 32 вала 30 могла быть соединена с выходным валом узла с электродвигателем (не показан).
Подобно первому противовесу 70, второй противовес 80 изготавливают из любого подходящего материала, как например, стали или чугуна. Второй противовес 80 на своей цилиндрической юбке 82, кроме того, предпочтительно содержит эксцентрическую часть 86, расположенную по направлению оси снаружи от центральной линии CL корпуса 10 подшипников и на небольшом расстоянии от нее; указанная эксцентрическая часть 86 образует вторую эксцентрическую массу М2 второго противовеса 80.
Эксцентрическая часть 86 имеет аксиальную торцевую поверхность 86а, повернутую к центральной линии СL корпуса 10 подшипников и находящуюся на заданном расстоянии "d" от нее, как это лучше всего показано на фиг.4.
Эксцентрическая часть 86 второго противовеса 80 предпочтительно расположена по дуге, простирающейся на угол, который варьируется в зависимости от назначения вибратора, и она может иметь, например, окружную протяженность на угол вплоть до около 180°; аксиальная торцевая поверхность 86а указанной эксцентрической части выполнена с возможностью, позволяющей избирательно и съемно закреплять на ней грузовые части 90а третьего противовеса 90.
Как было показано и уже упомянуто, третий противовес 90 выполнен так, чтобы его третья эксцентрическая масса М3 находилась на том же самом радиальном вылете R2 эксцентрической части 86 второго противовеса 80 и поддерживалась вровень с центральной линией CL корпуса 10 подшипников, когда третий противовес 90 прикреплен к аксиальной торцевой поверхности 86а эксцентрической части 86 второго противовеса 80, так что третья эксцентрическая масса M3 третьего противовеса 90 не вызывает никакой неуравновешенности в силах реакции F1 и F2, возникающих в подшипниках 20. Третий противовес 90 может быть прикреплен винтами 87 (на фиг.4 показан только один из них), которые пропущены через отверстия 86b, 90b, выполненные по направлению оси и расположенные в эксцентрической части 86 и в третьем противовесе 90.
Как показано на фиг.5А, 5В и 5С, третий противовес 90 может быть образован грузовыми частями 90а, прикрепляемыми винтами 87 к эксцентрической части 86 второго противовеса 80, при этом каждая грузовая часть 90а снабжена соответствующим отверстием 90b для пропуска винта 87.
На фиг.5А показана конструкция, в которой вибратор V не содержит никакого третьего противовеса 90, прикрепленного к эксцентрической части 86 второго противовеса 80.
На фиг.5В доказана конструкция, в которой к эксцентрической части 86 второго противовеса 80 прикреплена пара грузовых частей 90а, определяющих первую величину третьей эксцентрической массы М3 третьего противовеса.
На фиг.5С показана конструкция, в которой третья эксцентрическая масса М3 увеличена прикреплением к противовесу 80 еще одной пары грузовых частей 90а.
В конструкциях, показанных на фиг.5A, 5В и 5С, изменение третьей эксцентрической массы M3 осуществляется посредством грузовых частей 90а, которые в направлении оси имеют толщину, соответствующую двойному расстоянию "d" между аксиальной торцевой поверхностью 86а эксцентричной части 86 и центральной линией CL корпуса 10 подшипников, при этом третий радиальный вылет R3 равен второму радиальному вылету R2 второй эксцентрической массы М2.
Однако регулировку общих эксцентрических масс вибратора V можно осуществлять изменением радиального вылета грузовых частей 90а третьего противовеса 90, разделяя грузовые части 90а на многочисленные слои, которые взаимно установлены по направлению оси вибратора и которые могут быть отделены от эксцентрической части 86 второго противовеса 80 посредством одной или нескольких прокладок уменьшенной массы.
Как показано на фиг.3 и 4, вибратор V, установленный на одной из боковых стенок 2 устройства, может иметь внутреннюю концевую часть 31 вала 30, соединенную соединительным средством 39 с концом соединительного вала 100, чей противоположный конец таким же образом соединен с валом 30 одинакового вибратора V, установленного на противоположной боковой стенке 2 указанного устройства 1, при этом, как показано на фиг.4, один из вибраторов V соединен узлом с электродвигателем.
Благодаря уменьшенному радиальному вылету R1 первого противовеса 70 возможна защита внутреннего пространства вибраторов V и (если он имеется) соединительного вала 100 посредством единственного защитного кожуха 60 в форме трубы, которая противоположными концами герметично прикреплена к противоположным боковым стенкам 2 устройства.
Хотя здесь был показан только один конструктивный вариант для регулирования эксцентрической массы вибратора, необходимо учесть, что могут быть сделаны модификации в форме и расположении различных составных частей при условии, что они не отклоняются от сущности изобретения, определенной в формуле изобретения, которая сопровождает данное описание изобретения.