РАЗБИВАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ЭЛЕМЕНТ РОТОРА, ПРИМЕНЯЕМЫЙ В УДАРНОЙ ДРОБИЛКЕ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВАЛОМ, И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ
ROTOR CRUSHING ELEMENT USED IN IMPACT CRUSHER WITH VERTICAL SHAFT AND METHOD THEREFOR

Область техники
Настоящее изобретение относится к оборудованию для дробления строительного материала — к ударной дробилке с вертикальным валом — и, в частности, представляет собой разбивающий материал элемент ротора, применяемый в ударной дробилке с вертикальным валом.
Уровень техники
Ударная дробилка с вертикальным валом представляет собой высокоскоростное дробильное оборудование; на практике, поскольку срок эксплуатации ротора ударной дробилки с вертикальным валом слишком короткий, а интенсивность ремонта слишком высокая, то специалисты в данной области техники, чтобы продлить срок эксплуатации ротора, часто на основании конфигурации и способа установки ротора осуществляют модернизацию, например в статье «» («Усовершенствованная конструкция ротора ударной дробилки с вертикальным валом»), опубликованной в 4-м номере «» («Современное машиностроение») за 2013 г., чтобы продлить срок эксплуатации ротора, предлагаются следующие усовершенствования:
1) разбивающий материал элемент ротора непосредственно вставляют в круглые отверстия верхнего и нижнего круглых дисков, и в качестве разбивающего материал элемента применяют сверхизносостойкий, амортизирующий, вставной разбивающий материал элемент, в результате чего повышается сопротивление ударным нагрузкам, и срок эксплуатации ротора увеличивается;
2) внутреннее и внешнее защитные кольца посредством болтов закрепляют на внутренней и внешней окружностях узла ротора, в результате чего обеспечивается динамическая балансировка ротора, что затрудняет его выход из строя;
3) конструкция ротора выполнена с применением сверхизносостойкой, высокопрочной стали;
4) в ротор добавлен амортизированный твердосплавный или износостойкий элемент.
Применение этих мер не обеспечило эффективного увеличения срока эксплуатации ротора.
Суть изобретения
Технические проблемы, решаемые с помощью настоящего изобретения, представляют собой проблемы, сокращающие срок эксплуатации разбивающего материал элемента и ротора, поэтому предлагается разбивающий материал элемент ротора, применяемый в ударной дробилке с вертикальным валом, с большим сроком эксплуатации.
Для решения вышеуказанных проблем, согласно настоящему изобретению применяются следующие технические решения:
Разбивающий материал элемент ротора, применяемый в ударной дробилке с вертикальным валом, содержит молоток разбивающего материал элемента, паз молотка и твердосплавный элемент; при этом указанный твердосплавный элемент представляет собой цельный твердосплавный элемент, снабженный по меньшей мере двумя пропилами, или представляет собой секционный твердосплавный элемент, полученный разделением цельного твердосплавного элемента промежутками, образованными увеличением каждого пропила; при этом паз молотка выполнен в указанном молотке разбивающего материал элемента и указанный цельный твердосплавный элемент расположен в пазу молотка.
Ширина между соседними двумя секциями твердосплавного элемента составляет 0,1–3 мм; и промежутки между соседними двумя секциями твердосплавного элемента заполнены припоем и паяльным флюсом для пайки.
Для вставки цельного твердосплавного элемента в паз молотка предусмотрена свободная посадка, и величина промежутков с обеих сторон составляет от 0,1 мм до 0,5 мм.
Промежутки между пазом молотка и цельным твердосплавным элементом заполнены припоем и паяльным флюсом для пайки.
Припой представляет собой припой на основе серебра или на основе меди, а паяльный флюс представляет собой паяльный флюс для офлюсования; припой расплавлен высокотемпературным нагреванием с обеспечением полного заполнения расплавленным припоем промежутков между цельным твердосплавным элементом и молотком разбивающего материал элемента, и после охлаждения в теплоизоляционной камере припой, заполняющий указанные промежутки с обеих сторон, прочно соединяет цельный твердосплавный элемент с молотком посредством технологии пайки.
Высота указанных пропилов составляет 0,2–1 общей высоты твердосплавного элемента, а ширина указанных пропилов составляет 0,1–3 мм.
Способ предотвращения разрушения разбивающего материал элемента в роторе ударной дробилки с вертикальным валом отличается тем, что включает следующие этапы:
1) при работе вертикального вала в режиме разбивания, напряженное состояние разбивающего материал элемента в роторе подвергают анализу методом конечных элементов с определением нескольких точек концентрации напряжений в разбивающем материал элементе;
2) на основании точек концентрации напряжений устанавливают число пропилов или число секций в твердосплавном элементе;
3) твердосплавный элемент располагают в пазу молотка; промежутки между пазом молотка и твердосплавным элементом, а также промежутки между пропилами или секциями в твердосплавном элементе заполняют припоем и паяльным флюсом для пайки; путем высокотемпературного нагревания припой плавят с обеспечением полного заполнения расплавленным припоем промежутков между твердосплавным элементом и молотком разбивающего материал элемента; осуществляют охлаждение в теплоизоляционной камере с прочным соединением пропиленного твердосплавного элемента с молотком посредством припоя, заполняющего указанные промежутки с обеих сторон, с помощью технологии пайки.
Число пропилов или число секций в указанном твердосплавном элементе подсчитывают следующим образом:
L1=a*n*L2,
где
L1 — общая длина молотка разбивающего материал элемента или общая длина твердосплавного элемента;
a — поправочный коэффициент;
n — число пропилов или число секций в твердосплавном элементе;
L2 — максимальный объем подачи сырья, допустимый по отношению к ротору;
при этом указанный поправочный коэффициент имеет отношение к коэффициенту поперечного сечения пропиленного твердосплавного элемента и молотка разбивающего материал элемента и к максимальному объему подачи сырья, при этом указанный поправочный коэффициент находится в пределах 1,1–3.
Согласно настоящему изобретению, в котором применяются вышеуказанные технические решения, разбивающий материал элемент в роторе решает проблемы, связанные со сроком эксплуатации ротора, при этом благодаря тому, что в твердосплавном элементе выполнены пропилы или твердосплавный элемент состоит из нескольких секций, предотвращаются проблемы, связанные с разрушением твердосплавного элемента, вызванным разными механическими свойствами молотков разбивающего материал элемента и твердосплавных элементов; в то же время применяемый процесс пайки повышает прочность соединения до 150 МПа и выше, а срок эксплуатации разбивающего материал элемента повышается на 30% и выше, что продлевает период эксплуатации ротора.
Описание прилагаемых графических материалов
На фиг. 1 представлено схематическое изображение установленного разбивающего материал элемента.
На фиг. 2 представлено объемное изображение разбивающего материал элемента.
На фиг. 3 представлен вид спереди разбивающего материал элемента.
Описание конкретных вариантов осуществления
На практике, поскольку срок эксплуатации ротора ударной дробилки с вертикальным валом слишком короткий, необходимо найти причину указанных проблем. Неоднократно было замечено, что скорость материала в роторе при выходе с разбивающего материал элемента ротора доходит до 60–85 м/с; следовательно, сила, с которой материал воздействует на разбивающий материал элемент в роторе, сравнительно большая, и защита разбивающего материал элемента ротора оказывает крайне важное влияние на срок эксплуатации ротора. Разбивающие материал элементы ротора, применяемые в современных ударных дробилках с вертикальным валом, получают путем соединения твердосплавного элемента с молотком посредством склеивающих веществ, при этом такая конструкция и технология характеризуются следующими проблемами: 1) твердосплавный элемент в разбивающем материал элементе выпадает: молоток и твердосплавный элемент разбивающего материал элемента соединены посредством скрепляющего вещества, но прочность соединения в целом сравнительно низкая (в целом прочность соединения составляет 40 МПа и ниже); 2) твердосплавный элемент в разбивающем материал элементе в процессе использования легко разрушается и приводит к абразивному износу ротора ударной дробилки с вертикальным валом, что серьезно влияет на нормальную работу оборудования.
То, что твердосплавный элемент разбивающего материал элемента в роторе в процессе использования легко разрушается, приводит к значительному сокращению срока эксплуатации ротора. Поэтому специалисты в данной области техники начинают решать проблемы, связанные со сроком эксплуатации разбивающего материал элемента. Не тяжело догадаться, что происходит смена сырья для твердосплавного элемента, выбор сырья, у которого прочность и деформируемость выше, например замена сорта стали и т. д., но в отношении реальных рабочих условий эффективность этого не самая лучшая.
Проведенный специалистами в данной области техники глубокий анализ показал следующее: во-первых, соединяемые с твердосплавными элементами молотки выполнены из углеродистой или легированной стали, и поскольку механические свойства твердосплавных элементов и углеродистой или легированной стали сильно отличаются, то в твердосплавных элементах возникает чрезмерная концентрация напряжений, и происходит разрушение. Во-вторых, размер материала на входе в ударную дробилку с вертикальным валом слишком большой, и длина твердосплавного элемента слишком большая, поэтому материал в отношении твердосплавного элемента обуславливает высокую степень износа и разрушения от ударов. Указанные выше и другие причины вместе приводят к тому, что разбивающие материал элементы ротора ударной дробилки с вертикальным валом в процессе использования легко разрушаются.
После выявления причин специалисты в данной области техники осуществляют модификацию разбивающих материал элементов.
Вариант осуществления 1
Разбивающий материал элемент ротора, применяемый в ударной дробилке с вертикальным валом, содержит молоток разбивающего материал элемента, паз молотка и пропиленный твердосплавный элемент, при этом паз молотка выполнен в указанном молотке разбивающего материал элемента и пропиленный твердосплавный элемент расположен в пазу молотка. Указанный пропиленный твердосплавный элемент означает, что в твердосплавном элементе выполнено по меньшей мере два пропила.
Для вставки пропиленного твердосплавного элемента в паз молотка применяется свободная посадка, при этом величина промежутков с обеих сторон составляет любое значение в диапазоне от 0,1 мм до 0,5 мм, то есть она может составлять 0,1 мм, 0,2 мм, 0,3 мм, 0,4 мм и 0,5 мм. Кроме того, пропиленные твердосплавные элементы выполнены одинаковой длины или разной длины.
Промежутки между пазом молотка и пропиленным твердосплавным элементом заполнены припоем и паяльным флюсом для пайки. Припой представляет собой припой на основе серебра или на основе меди, а паяльный флюс представляет собой паяльный флюс для офлюсования; за счет высокотемпературного нагревания припой плавится, и обеспечивается полное заполнение расплавленным припоем промежутков между пропиленным твердосплавным элементом и молотком разбивающего материал элемента; осуществляется охлаждение в теплоизоляционной камере, и припой, заполняющий указанные промежутки с обеих сторон, прочно соединяет твердосплавный элемент с молотком посредством технологии пайки.
Величина высоты вышеуказанных пропилов составляет от 0,2 до 1 общей высоты твердосплавного элемента, то есть она может составлять 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 и 1; если она составляет 1, то твердосплавный элемент разрезается полностью. Ширина указанных пропилов составляет от 0,1 до 3 мм, то есть она может составлять любое значение в этом интервале, например 0,1 мм, 0,5 мм, 0,8 мм, 1 мм, 2 мм, 3 мм и т. д.
Вариант осуществления 2
Как показано на фиг. 1–3, разбивающий материал элемент ротора, применяемый в ударной дробилке с вертикальным валом, содержит молоток 1 разбивающего материал элемента, паз 3 молотка и секционный твердосплавный элемент 2, при этом паз 3 молотка выполнен в указанном молотке 1 разбивающего материал элемента и секционный твердосплавный элемент 2 расположен в пазу 3 молотка. Вышеуказанный секционный твердосплавный элемент 2 состоит по меньшей мере из двух твердосплавных элементов.
Для вставки секционного твердосплавного элемента в паз молотка применяется свободная посадка, при этом величина промежутков с обеих сторон составляет любое значение в диапазоне от 0,1 мм до 0,5 мм, то есть она может составлять 0,1 мм, 0,2 мм, 0,3 мм, 0,4 мм и 0,5 мм. Кроме того, секционные твердосплавные элементы выполнены одинаковой длины или разной длины.
Ширина между соседними двумя твердосплавными элементами составляет 0,1–3 мм, то есть она может составлять любое значение в этом интервале, например 0,1 мм, 0,5 мм, 0,8 мм, 1 мм, 2 мм, 3 мм и т. д.; и промежутки между соседними двумя твердосплавными элементами заполнены припоем и паяльным флюсом для пайки.
Промежутки между пазом молотка и секционным твердосплавным элементом заполнены припоем и паяльным флюсом для пайки. Припой представляет собой припой на основе серебра или на основе меди, а паяльный флюс представляет собой паяльный флюс для офлюсования; за счет высокотемпературного нагревания припой плавится, и обеспечивается полное заполнение расплавленным припоем промежутков между секционным твердосплавным элементом и молотком разбивающего материал элемента; осуществляется охлаждение в теплоизоляционной камере, и припой, заполняющий указанные промежутки с обеих сторон, прочно соединяет твердосплавный элемент с молотком посредством технологии пайки.
На основании вышеуказанного варианта осуществления 1 и варианта осуществления 2 представлен способ предотвращения разрушения разбивающего материал элемента в роторе ударной дробилки с вертикальным валом, который включает следующие этапы, на которых:
1) при работе вертикального вала в режиме разбивания, напряженное состояние разбивающего материал элемента в роторе подвергают анализу методом конечных элементов с определением нескольких точек концентрации напряжений в разбивающем материал элементе;
2) на основании точек концентрации напряжений устанавливают число пропилов или число секций в твердосплавном элементе;
3) твердосплавный элемент располагают в пазу молотка; промежутки между пазом молотка и твердосплавным элементом, а также промежутки между пропилами или секциями в твердосплавном элементе заполняют припоем и паяльным флюсом для пайки; путем высокотемпературного нагревания припой плавят с обеспечением полного заполнения расплавленным припоем промежутков между твердосплавным элементом и молотком разбивающего материал элемента; осуществляют охлаждение в теплоизоляционной камере с прочным соединением пропиленного твердосплавного элемента с молотком посредством припоя, заполняющего указанные промежутки с обеих сторон, с помощью технологии пайки.
Число пропилов или число секций в указанном твердосплавном элементе подсчитывают следующим образом:
L1=a*n*L2,
где
L1 — общая длина молотка разбивающего материал элемента или общая длина твердосплавного элемента;
a — поправочный коэффициент;
n — число пропилов или число секций в твердосплавном элементе;
L2 — максимальный объем подачи сырья, допустимый по отношению к ротору.
Указанный поправочный коэффициент имеет отношение к коэффициенту поперечного сечения пропиленного твердосплавного элемента и молотка разбивающего материал элемента и к максимальному объему подачи сырья, при этом указанный поправочный коэффициент находится в пределах 1,1–3.
Наконец, необходимо отметить, что вышеуказанные варианты осуществления представлены лишь в качестве примера с целью обеспечения понимания настоящего изобретения и совсем не для ограничения способа его выполнения, и специалисты в данной области техники на основании вышеуказанного описания также могут вносить в него различные изменения и модификации, которые не следует понимать как исчерпывающие, и предложенные на основании этого предельно ясные изменения или модификации не будут выходить за пределы объема защиты настоящего изобретения.