РЕАГИРУЮЩИЙ НА КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ ШКИВ ДЛЯ ИНЕРЦИОННОЙ КОНУСНОЙ ДРОБИЛКИ
TORQUE-RESPONSE PULLEY FOR INERTIAL CONE CRUSHER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к реагирующему на крутящий момент шкиву, устанавливаемому внутри ведущей трансмиссии инерционной конусной дробилки, а конкретно, хотя не исключительно, к реагирующему на крутящий момент шкиву, выполненному с возможностью распределения изменений крутящего момента, создаваемого за счет вращения в дробилке тела с неуравновешенной массой.
Уровень техники
Инерционные конусные дробилки используют для дробления до меньших размеров такого материала, как камень, руда и т. д. Материал дробят внутри дробильной камеры, образованной между наружной дробильной чашей (обычно называемый неподвижная коническая чаша), которая установлена на раме, и внутренней дробильной чашей (обычно называемой подвижный конус), которая установлена на дробящей головке. Дробящую головку обычно устанавливают на главном валу, на котором на противоположном осевом конце посредством линейной втулки установлена неуравновешенная масса. Неуравновешенная масса (называемая в настоящем описании телом с неуравновешенной массой) поддерживается на цилиндрическом патрубке, который устанавливают поверх нижнего осевого конца главного вала посредством промежуточной втулки, которая обеспечивает вращение неуравновешенной массы вокруг вала. Цилиндрический патрубок соединен посредством ведущей трансмиссии со шкивом, который в свою очередь соединен с возможностью привода с двигателем, выполненным с возможностью вращения шкива и соответственно цилиндрического патрубка. Такое вращение вызывает вращение неуравновешенной массы вокруг центральной оси главного вала, вызывая вращение главного вала, дробящей головки и внутренней дробильной чаши и дробление материала, подаваемого в дробильную камеру. Иллюстративные инерционные конусные дробилки описаны в EP 1839753; US 7,954,735; US 8,800,904; EP 2535111; EP 2535112; US 2011/0155834.
Однако несмотря на то, что традиционные инерционные дробилки потенциально обеспечивают преимущества производительности по сравнению с эксцентриковыми вращающимися дробилками, они подвержены ускоренному износу и неожиданным отказам вследствие высоких динамических характеристик и сложных механизмов передачи усилия, обусловленных вращением неуравновешенной массы вокруг центральной оси дробилки. В частности, приводной механизм, который создает точность гироскопа неуравновешенной массы, подвержен чрезмерным динамическим силам и, соответственно, детали компонентов подвержены износу и усталости. Вследствие этого существующие инерционные конусные дробилки можно рассматривать как устройство с большим объемом технического обслуживания, что особенно является недостатком, когда такие дробилки находятся внутри расширенных линий обработки материала.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является предоставление соединения ведущей трансмиссии, устанавливаемого на инерционной дробилке с образованием части механизма ведущей трансмиссии для приведения неуравновешенной массы во вращение, выполненной с возможностью рассеивания относительно большого динамического крутящего момента, индуцированного вращением неуравновешенной массы в дробилке и с возможностью предотвращения передачи такого крутящего момента на дробилку, а конкретно на компоненты ведущей трансмиссии.
Дополнительной конкретной целью является предоставление соединения ведущей трансмиссии инерционной дробилки, выполненной с возможностью отклонения и/или рассеивания крутящего момента механической нагрузки, связанного с колебательным движением неуравновешенной массы, который в противном случае будет приводить к ускоренному износу, повреждению и отказам деталей компонентов ведущей трансмиссии и/или дробилки в целом.
реактивный крутящий момент
Цели достигаются с помощью соединения ведущей трансмиссии в виде шкива, совместимой с компоновкой или механизмом ведущей трансмиссии инерционной конусной дробилки, которая частично изолирует вращающуюся неуравновешенную массу, а конкретно соответствующие динамические силы (главным образом крутящий момент), создаваемые во время работы дробилки, по меньшей мере от некоторых компонентов или частей компонентов расположенной раньше ведущей трансмиссии, отвечающей за индуцирование вращения тела с неуравновешенной массой. В частности, имеющийся ведущий шкив содержит реагирующий на крутящий момент упругий компонент, выполненный с возможностью приема изменений крутящего момента в ведущей трансмиссии (называемого в настоящем описании ''), создаваемого неуравновешенной массой, когда он вращается вокруг оси вращения и с возможностью подавления, гашения, рассеивания или распределения реактивного крутящего момента и запрещения или предотвращения непосредственной передачи по меньшей мере в зоне компонентов ведущей трансмиссии.
Реагирующий на крутящий момент шкив является предпочтительным для поддержки тела с указанной массой в 'плавающей' конфигурации в дробилке и чтобы обеспечивать и допускать некруговое орбитальное движение дробящей головки (и, следовательно, главного вала) вокруг оси вращения, вызывая в свою очередь отклонение неуравновешенной массы от ее идеальной круглой траектории вращения. Соответственно, компоненты ведущей трансмиссии отделены от крутящего момента, получающегося в результате нежелательных изменений угловой скорости неуравновешенной массы и/или изменений радиального отделения главного вала и центра массы неуравновешенной массы от оси вращения. Соответственно, ведущая трансмиссия, содержащая реагирующий на крутящий момент шкив настоящий компонент, изолирована от чрезмерного и нежелательного крутящего момента, обусловленного неидеальным, динамическим и неуправляемым движением колеблющегося тела с указанной массой. Реагирующее на крутящий момент соединение выполнено с возможностью приема, сохранения и рассеивания энергии, получаемой в результате движения вращающегося тела с указанной массой и с возможностью частичного возврата по меньшей мере некоторой части этого крутящего момента телу с указанной массой, когда реактивное соединение смещается и/или упруго деформируется в положении по пути ведущей трансмиссии. Подобная компоновка является предпочтительной для уменьшения и для противодействия большому чрезмерному крутящему моменту для облегчения сохранения требуемой круговой траектории вращения и угловой скорости неуравновешенной массы вокруг оси вращения.
Реагирующий на крутящий момент шкив настоящего изобретения обеспечивает гибкое или нежесткое соединение с неуравновешенной массой, чтобы обеспечить по меньшей мере частичное независимое движение (или свободу движения) неуравновешенной массы относительно по меньшей мере частей ведущей трансмиссии таким образом, чтобы ведущая трансмиссия имела свободу движения для приспосабливания к динамическому скручивающему изменению. В частности, центр массы неуравновешенной массы не имеет отклонения от заданной (или идеальной) круговой прецессии гироскопа и угловой скорости, не нарушая целостности ведущей трансмиссии и других компонентов в дробилке. Настоящий шкив является предпочтительным для предотвращения повреждения и преждевременного отказа деталей компонентов дробилки, а конкретно тех деталей, которые связаны с ведущей трансмиссией.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставлен реагирующий на крутящий момент шкив, устанавливаемый на инерционной дробилке с образованием части механизма ведущей трансмиссии для приведения во вращение тела с неуравновешенной массой в дробилке, содержащий входную часть привода, соединяемую с двигателем для предоставления шкиву вращательного движения; выходную часть привода, соединяемую с телом с указанной массой для передачи вращательного движения телу с указанной массой; упругий компонент, выполненный не за одно целое с входной и выходной частями и имеющий первую часть, закрепленную в сопряженном соединении с входной частью привода, и вторую часть, закрепленную в сопряженном соединении с выходной частью привода с расположением по пути ведущей трансмиссии между входной и выходной частями привода; причем упругий компонент выполнен с возможностью передачи крутящего момента телу с указанной массой и с возможностью динамического смещения и/или упругой деформации в ответ на изменение крутящего момента, получающегося в результате вращения тела с указанной массой в дробилке для того, чтобы рассеять изменение крутящего момента в дробилке.
Реагирующий на крутящий момент шкив выполнен с возможностью отклонения и/или рассеивания исключительно крутящего момента механической нагрузки, связанного с колебательным движением неуравновешенной массы (вследствие отклонения главного вала от идеальной круговой траектории) внутри ведущей трансмиссии, приводного входного компонента или тела с указанной массой. То есть реагирующий на крутящий момент шкив расположен и/или выполнен с возможностью реакции исключительно на изменение в результате скручивания и с возможностью не реагировать на другую поперечную нагрузку внутри ведущей трансмиссии, включая в частности силы натяжения, сжатия, сдвига и трения.
реагирующий на крутящий момент шкив
Ссылка в рамках настоящего описания на '' охватывает трансмиссию с приводом на колеса, расположенную в виде приводного входного компонента после (по пути ведущей трансмиссии) ремня привода (такого как клиновидные ремни), ведущего вала двигателя, двигателя или другого блока источника питания, компонента или компоновки, расположенной перед дробилкой.
смещения и/или упругой деформации
нормального
динамическое смещение
Ссылка внутри этого описания на упругий компонент, выполненный с возможностью '', охватывает упругий компонент, выполненный с возможностью передвижения относительно других компонентов внутри ведущей трансмиссии и/или других компонентов или зон реагирующего на крутящий момент шкива и с возможностью смещения относительно '' рабочего положения упругого компонента при передаче ведущего крутящего момента телу с указанной массой с заданной величиной крутящего момента без влияния или изменения крутящего момента, получающегося в результате изменений вращательного движения дробящей головки вокруг оси вращения (например, изменения угла наклона дробящей головки) и/или скорости вращения дробящей головки. Этот термин охватывает упругий компонент, имеющий достаточную жесткость для передачи ведущего крутящего момента по меньшей мере части тела с указанной массой, при этом способный достаточно реагировать на движение/деформацию в ответ на изменение крутящего момента ведущей трансмиссии, тела с указанной массой или приводного входного компонента. Термин ''охватывает вращательное движение и поступательный сдвиг реагирующего на крутящий момент соединения в ответ на отклонение главного вала от круговой орбитальной траектории.
Предпочтительно реагирующее на крутящий момент соединение механически соединено, прикреплено или иным образом связано с ведущей трансмиссией, и в частности с другими компонентами, связанными с приводом вращения, придаваемого дробящей головке, и содержит по меньшей мере часть или зону, которая выполнена с возможностью вращения или закручивания вокруг оси для того, чтобы поглощать изменения крутящего момента. Предпочтительно по меньшей мере соответствующие первый и второй концы или зоны крепления реагирующего на крутящий момент соединения механически прикрепляют или соединяют с компонентами внутри ведущей трансмиссии таким образом, что по меньшей мере дополнительная часть или зона реагирующего на крутящий момент соединения (расположенная между первым и вторым концами или зонами крепления) выполнена с возможностью вращения или закручивания относительно (и независимо от) неподвижных первого и второго концов или зон крепления.
изменение вращательного движения дробящей головки
изменение скорости вращения дробящей головки
Термин '' охватывает отклонения дробящей головки от требуемой круговой орбитальной траектории вокруг оси вращения. Когда дробящая головка наклонена под углом наклона, изменение вращательного движения дробящей головки может включать изменение угла наклона. При необходимости дробящая головка может быть выровнена параллельно продольной оси дробилки таким образом, что отклонение от круговой орбитальной траектории представляет собой поступательное смещение. Ссылка в настоящем описании на '' охватывает неожиданные изменения угловой скорости головки и соответственно тела с указанной массой, что в свою очередь приводит к инерционным изменениям внутри системы, которые передаются через ведущую трансмиссию и проявляются в виде крутящего момента.
При необходимости реагирующий на крутящий момент шкив расположен непосредственно под дробилкой и представляет собой концевой компонент ведущей трансмиссии дробилки, расположенный после входного устройства привода, такого как ременной привод. При необходимости реагирующее на крутящий момент соединение выровнено с расположением на продольной оси, проходящей через дробящую головку и/или главный вал, когда дробилка не работает или неподвижна. Предпочтительно реагирующее на крутящий момент соединение расположено на центральной продольной оси дробилки таким образом, что ось шкива соосна с продольной осью дробилки.
Предпочтительно к входной и выходной частям привода реагирующего на крутящий момент шкива посредством разъемных приспособлений прикреплен упругий компонент таким образом, что упругий компонент можно устанавливать и отсоединять от входной и выходной частей привода и следовательно дробилки. Разъемные приспособления могут включать болты, винты, штифты, зажимы, взаимодействующую резьбу, соединения с плотной посадкой или на защелках или чтобы обеспечить установку упругого компонента на шкиве с возможностью снятия.
Предпочтительно упругий компонент установлен на одном конце шкива. Предпочтительно упругий компонент установлен на нижнем конце шкива, когда шкив закреплен на своем месте в дробилке. Предпочтительно разъемные приспособления, которые соединяют упругий компонент со шкивом, доступны из-под шкива для облегчения монтажа и демонтажа упругого компонента во время обслуживания, технического обслуживания или для изменения характеристик реагирующего на крутящий момент шкива. В частности, и предпочтительно по меньшей мере части креплений находятся снаружи на шкиве.
При необходимости ведущая трансмиссия, внутри которой расположен реагирующий на крутящий момент шкив настоящего изобретения, содержит по меньшей мере один дополнительный компонент ведущей трансмиссии, установленный между телом с указанной массой и приводным входным компонентом с образованием части ведущей трансмиссии.
При необходимости дополнительный компонент ведущей трансмиссии может содержать торсионный стержень, ведущий вал, подшипниковый узел, кольцо подшипника, гнездо или втулку для установки торсионного стержня, соединяющую неуравновешенную массу с блоком питания, таким как двигатель.
При необходимости реагирующий на крутящий момент шкив имеет конструкцию из модульных узлов, образованную из множества деталей компонентов, в которых выбор деталей компонентов выполнен с возможностью передвижения друг относительно друга.
При необходимости упругий компонент соединен непосредственно с выходной частью посредством по меньшей мере одного компонента привода, образующего часть шкива и выполненного с возможностью передачи крутящего момента.
При необходимости упругий компонент соединен непосредственно с входной частью посредством по меньшей мере одного компонента привода, образующего часть шкива и выполненного с возможностью передачи крутящего момента. Компонент привода может содержать подшипники, корпуса подшипников, переходные валы, фланцы, кольца подшипников или другие кольцевые структуры или соединения, которые образуют модульную составную часть смежных соединительных компонентов шкива.
Предпочтительно входная часть привода содержит кольцевой опорный компонент ремня для установки и позиционной поддержки ременного привода, проходящего по меньшей мере частично вокруг опорного компонента ремня. Предпочтительно опора ремня содержит множество желобков, продолжающихся по окружности вокруг опоры и заглубленных в обращенную наружу поверхность опоры, причем каждый желобок выполнен с возможностью по меньшей мере частичного размещения компонента V-ременного привода. Предпочтительно желобки содержат профиль с V-образным поперечным сечением и продолжаются на 360° вокруг опоры ремня.
Предпочтительно выходная часть привода содержит кольцо, имеющее продолжающееся в осевом направлении гнездо или углубление, допускающее установку одного конца торсионного стержня или ведущего вала, соединяемого со шкивом с возможностью отсоединения. Кольцо предпочтительно содержит множество отверстий, проходящих внутрь по меньшей мере через часть корпуса кольца для приема крепежных болтов для установки упругого компонента в кольцо с возможностью отсоединения.
При необходимости шкив содержит первый переходный фланец, установленный между входной частью и упругим компонентом и соединяющий их. При необходимости шкив дополнительно содержит второй переходный фланец, установленный между выходной частью и упругим компонентом и соединяющий их. Предпочтительно первый и второй переходные фланцы могут упруго деформироваться. Предпочтительно переходные фланцы кольцевые и содержат соответствующие эластомерные кольца.
Предпочтительно упругий компонент содержит по меньшей мере один эластомерный компонент, выполненный с возможностью закручивания в ответ на передачу крутящего момента через шкив. Подобная конфигурация является предпочтительной, так как упругий компонент выполнен с возможностью деформации в ответ на изменение крутящего момента через шкив и с возможностью упругого возврата к форме, конфигурации и положению компонента перед изменением крутящего момента.
При необходимости упругий компонент содержит по меньшей мере один диск, имеющий спицы, выполненный с возможностью деформации посредством закручивания вокруг оси вращения шкива в ответ на передачу крутящего момента через шкив. Предпочтительно упругий компонент содержит множество дисков, установленных в стопку один на другом посредством соединительных элементов таким образом, чтобы спицы последовательно располагались по пути ведущей трансмиссии между входной и выходной частями привода.
При необходимости по меньшей мере некоторые из дисков стопки могут быть соединены в осевом направлении со смежными дисками посредством соединений, расположенных в направлении радиального периметра дисков, и по меньшей мере некоторые из дисков стопки могут быть соединены в осевом направлении со смежными дисками посредством креплений, расположенных в радиально внутренних зонах дисков. При необходимости стопка дисков может содержать первую крепежную пластину, прикрепленную к верхнему диску на верхнем конце стопки, и соответствующую вторую крепежную пластину, прикрепленную к нижнему диску на нижнем конце стопки. При необходимости диски можно прикреплять друг к другу посредством болтов, штифтов или зажимов на каждой радиально внешней или внутренней частях.
При необходимости упругий компонент содержит пружину. При необходимости пружиной является цилиндрическая или спиральная пружина. При необходимости пружина содержит любое одно или комбинацию следующего: торсионную пружину, спиральную пружину, цилиндрическую пружину, газовую пружину, торсионную тарельчатую пружину или пружину сжатия. При необходимости пружина имеет профиль с любой формой поперечного сечения, включая, например, прямоугольную, квадратную, круглую, овальную и т.д. При необходимости пружина может быть образована из удлиненной металлической полосы, закрученной в круглую спираль.
При необходимости упругий компонент содержит торсионный стержень, подкладку или корпус, выполненный с возможностью закручивания вокруг центральной оси в ответ на различия крутящего момента на каждом соответствующем конце упругого компонента.
При необходимости реагирующий на крутящий момент шкив содержит множество упругих компонентов, таких как пружины различных типов или конфигурации и/или эластомеры, установленных на шкиве последовательно и/или параллельно.
При необходимости пружина имеет жесткость в диапазоне от 100 Н.м/градусов до 1500 Н.м/градусов. При необходимости пружина имеет коэффициент демпфирования (в Н.м.с/градус) менее чем 10%, 5%, 3%, 1%, 0,5% или 0,1% жесткости в зависимости от мощности двигателя дробилки и массы неуравновешенной массы. Подобная компоновка является предпочтительной для обеспечения передачи пружиной ведущего крутящего момента, являясь в то же время достаточно гибкой для деформации в ответ на реактивный крутящий момент. В частности, упругий компонент (компоненты) может быть выполнен с возможностью закручивания между соответствующими соединительными концами на угол в диапазоне +/-45°. Соответственно, упругое реактивное соединение выполнено с возможностью внутреннего скручивания (со ссылкой на ее соединительные концы) на угол до 90° в обоих направлениях. Такой диапазон закручивания исключает первоначальное отклонение вследствие скручивающей нагрузки, когда дробилка работает, а на гибкое соединение воздействует движущий крутящий момент. Такая первоначальная предварительная нагрузка может предполагать отклонение соединения на 10-50°, 10-40°, 10-30°, 10-25°, 15-20° или 20-30°. Предпочтительно упругое соединение допускает отклонение дальше за пределы первоначальной торсионной предварительной нагрузки, чтобы допускать 'закручивание' или 'раскручивание' от первоначального (например, 15-20°) отклонения. При необходимости реагирующее на скручивание соединение содержит максимальное отклонение, которое может быть выражено как закручивание до 70°, 80°, 90°, 100°, 110°, 120°, 130° или 140° в обоих направлениях. При необходимости соединение может быть выполнено с возможностью отклонения на 5-50%, 5-40%, 5-30%, 5-20%, 5-10%, 10-40%, 20-40%, 30-40%, 20-40%, 20-30%, 10-50%, 10-30% или 10-20% максимального отклонения в ответ на 'нормальный' крутящий момент нагрузки, передаваемый через соединение во время работы дробилки при необходимости перед или во время операции дробления.
Отклонения от круговой орбитальной траектории тела с указанной массой могут соответственно происходить в результате отклонений дробящей головки от требуемой круговой траектории вращения, что в свою очередь может происходить в результате изменений типа, скорости прохождения или объема материала внутри зоны дробления (между дробильными чашами) и/или формы, а конкретно дефектов или износа подвижного конуса и неподвижной конической чаши.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предоставлена инерционная конусная дробилка, содержащая шкив, заявленный в настоящем описании.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предоставлена инерционная дробилка, содержащая: раму для поддержки наружной дробильной чаши; дробящую головку, подвижно установленную относительно рамы для поддержки внутренней дробильной чаши с образованием зоны дробления между внешней и внутренней дробильными чашами; механизм ведущей трансмиссии согласно настоящему описанию и реагирующий на крутящий момент шкив, описанный и заявленный в рамках изобретения.
Реагирующий на крутящий момент шкив настоящего изобретения является предпочтительным для динамической реакции на изменения траектории вращения и/или угловой скорости тела с указанной массой, а конкретно на изменение вращательного движения дробящей головки вокруг оси вращения и/или скорости вращения дробящей головки. Это в свою очередь вызывает изменение крутящего момента внутри ведущей трансмиссии. Вследствие этого реагирующий на крутящий момент шкив настоящего изобретения обеспечивает гибкую связь для приспосабливания к нежелательному и непредсказуемому скручиванию, создаваемому за счет вращения тела с указанной массой.
Краткое описание чертежей
Далее конкретный вариант осуществления настоящего изобретения будет описан только в качестве примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
На фиг. 1 представлен вид в поперечном разрезе инерционной конусной дробилки согласно одному конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 2 представлен схематичный вид сбоку выбранных подвижных компонентов внутри инерционной дробилки фиг. 1, включая в частности дробящую головку, неуравновешенную массу и ведущую трансмиссию;
На фиг. 3 представлен вид в поперечном разрезе в перспективе реагирующего на крутящий момент шкива, являющегося приводным входным компонентом дробилки фиг. 1;
На фиг. 4 представлен дополнительный вид в поперечном разрезе шкива фиг. 3;
На фиг. 5 представлен вид в поперечном разрезе в перспективе дополнительного конкретного варианта осуществления упруго деформируемого компонента, образующего часть входного шкива привода;
На фиг. 6 представлен дополнительный вид в поперечном разрезе в перспективе зоны упруго деформируемого компонента фиг. 5.
На фиг. 7 представлен дополнительный конкретный вариант осуществления реагирующего на крутящий момент шкива, имеющего упруго деформируемый компонент, расположенный между выбранными компонентами ведущей трансмиссии внутри шкива.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 представлена инерционная конусная дробилка 1 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Инерционная дробилка 1 содержит раму 2 дробилки, на которой установлены различные части дробилки 1. Рама 2 содержит верхнюю часть 4 рамы и нижнюю часть 6 рамы. Верхняя часть 4 рамы имеет форму чаши и снабжена внешней резьбой 8, которая взаимодействует с внутренней резьбой 10 нижней части 6 рамы. Верхняя часть 4 рамы поддерживает на своей внутренней части неподвижную коническую чашу 12, которая является изнашиваемой частью, и ее, как правило, отливают из марганцовистой стали.
Нижняя часть 6 рамы поддерживает компоновку внутренней дробильной чаши, представленную в общем ссылкой 14. Компоновка 14 внутренней чаши содержит дробящую головку 16, имеющую в целом профиль с формой конуса и которая поддерживает подвижный конус 18, который аналогичным образом является изнашиваемой частью, и ее, как правило, отливают из марганцовистой стали. Дробящую головку 16 поддерживает частично сферический подшипник 20, который, в свою очередь, опирается на внутреннюю цилиндрическую часть 22 нижней части 6 рамы. Внешняя и внутренняя дробильные чаши 12, 18 образуют между собой дробильную камеру 48, в которую из бункера 46 подается подлежащий дроблению материал. Выпускное отверстие дробильной камеры 48 и, таким образом, производительность дробления можно регулировать посредством поворота верхней части 4 рамы посредством резьбы 8,10 таким образом, чтобы регулировать вертикальное расстояние между чашами 12, 18. Дробилка 1 подвешена на упругих прокладках 45 для амортизации вибрации, возникающей во время операции дробления.
Дробящая головка 16 установлена на верхнем конце главного вала 24 или в его направлении. Противоположный нижний конец вала 24 окружен втулкой 26, которая имеет форму цилиндрического патрубка. Втулка 26 снабжена внутренним цилиндрическим подшипником 28, обеспечивающим возможность вращения втулки 26 относительно вала 24 дробящей головки вокруг оси S, проходящей через головку 16 и вал 24.
Неуравновешенная масса 30 установлена внецентренно на (одной стороне) втулки 26. На нижнем конце втулка 26 соединена с верхним концом механизма ведущей трансмиссии, обозначенным в общем ссылкой 55. Ведущая трансмиссия 55 содержит первый верхний торсионный стержень 5, имеющий первый верхний конец 7 и второй нижний конец 9. Первый конец 7 соединен с самым нижним концом втулки 26 посредством кольца 31, тогда как второй конец 9 установлен в конфигурации с соединением с ведущим валом 36, установленным с возможностью вращения на раме 6 посредством корпуса 35 подшипника. Второй нижний торсионный стержень 37 соединен с возможностью привода с нижним концом ведущего вала 36 посредством первого верхнего конца 39. Соответствующий второй нижний конец 38 второго торсионного стержня 37 установлен на ведущем шкиве, обозначенном в общем ссылкой 42. Верхний балансировочный груз 23 устанавливают в осевую верхнюю зону ведущего вала 36, а нижний балансировочный груз 25 аналогичным образом установлен в осевой нижней зоне на ведущем валу 36. Согласно конкретному варианту осуществления ведущий вал 36, подшипник, корпус 35, первый и второй торсионные стержни 5, 37 и шкив 42 выровнены соосно друг другу, главному валу 24 и дробящей головке 16 с центром на оси S. Ведущий шкив 42 устанавливает множество клиновидных приводных ремней 41, проходящих вокруг соответствующего шкива 43 двигателя. Шкив 42 приводится в действие подходящим электрическим двигателем 44, управляемым блоком 47 управления, который выполнен с возможностью управления работой дробилки 1 и соединен с двигателем 44 для регулирования об/мин двигателя 44 (и следовательно его мощности). Преобразователь частоты для приведения двигателя 44 в действие может быть соединен между линией подачи электроэнергии и двигателем 44. Шкив 42 содержит реагирующее на крутящий момент соединение, обозначенное в общем ссылкой 32, имеющее по меньшей мере один компонент, выполненный с возможностью деформации и/или упругого смещения в ответ на изменения крутящего момента, как описано подробно ниже.
Согласно конкретному варианту осуществления механизм 55 привода содержит четыре шарнира равных угловых скоростей в зонах соответствующих установочных концов 7 и 9 первого торсионного стержня 5 и соответствующих концов 39, 38 второго торсионного стержня 37. Соответственно, привод вращения шкива 42 двигателем 44 передается на втулку 26 и в конечном счете на неуравновешенную массу 30 посредством промежуточных компонентов ведущей трансмиссии 5, 36 и 37. Соответственно, шкив 42 можно рассматривать как приводной входной компонент дробилки 1. Шкив 42 имеет центр на проходящей в общем вертикально центральной оси C дробилки 1, которая выровнена соосно с валом и осью S головки, когда дробилка 1 является неподвижной.
Когда дробилка 1 работает, компоненты 5, 36, 37 и 42 ведущей трансмиссии вращаются двигателем 44, вызывая вращение втулки 26. Соответственно, втулка 26 качается радиально наружу в направлении неуравновешенной массы 30, смещая неуравновешенную массу 30 от вертикальной базовой оси C дробилки в ответ на центробежное усилие, которому подвергается неуравновешенная масса 30. Такое смещение неуравновешенной массы 30 и втулки 26 (к которой прикреплен неуравновешенная масса 30) достигается вследствие свободы движения шарниров равных угловых скоростей в различных зонах ведущей трансмиссии 55. Кроме того, обеспечивается требуемое радиальное смещение груза 30, так как втулка 26 с формой патрубка выполнена с возможностью скольжения в осевом направлении на главном валу 24 посредством цилиндрического подшипника 28. Комбинированное вращение и качание неуравновешенной массы 30 приводит к наклону главного вала 24 и вызывает вращение головки и оси S вала вокруг вертикальной базовой оси C, как проиллюстрировано на фиг. 2, таким образом, что материал внутри дробильной камеры 48 дробится между внешней и внутренней дробильными чашами 12, 18. Соответственно, в нормальных рабочих условиях ось G вращения, вокруг которой будут вращаться дробящая головка 16 и вал 24, совпадает с вертикальной базовой осью C.
На Фиг. 2 представлено движение вращения центральной оси S вала 24 и головки 16 вокруг оси G вращения во время нормальной работы дробилки 1. По соображениям ясности схематично проиллюстрированы только вращающиеся части. Когда ведущий вал 36 и торсионные стержни 5 и 37 вращаются за счет индуцированного вращения входного шкива 42 привода, неуравновешенная масса 30 качается радиально наружу, наклоняя таким образом центральную ось S дробящей головки 16 и вала 24 относительно вертикальной базовой оси C на угол i наклона. По мере того, как наклоненная центральная ось S поворачивается ведущим валом 36, она будет следовать за движением вращения вокруг оси G вращения, причем центральная ось S, таким образом, выступает в качестве образующей, создающей два конуса, встречающихся на вершине 13. Угол α наклона, образованный на вершине 13 центральной осью S головки 16 и осью G вращения, будет варьировать в зависимости от массы неуравновешенной массы 30, частоты вращения, с которой вращается неуравновешенная масса 30, типа и количества материала, подлежащего дроблению, установки DO и профиля формы подвижного конуса и неподвижной конической чаши 18, 12. Например, чем быстрее вращается ведущий вал 36, тем больше неуравновешенная масса 30 будет наклонять центральную ось S головки 16 и вала 24. В нормальных рабочих условиях, проиллюстрированных на фиг. 2, угол i мгновенного наклона головки 16 относительно вертикальной оси C совпадает с вершиной угла α наклона движения вращения. В частности, когда компоненты 5, 36, 37 и 42 ведущей трансмиссии вращаются, неуравновешенная масса 30 вращается таким образом, что дробящая головка 16 вращается против материала, подлежащего дроблению внутри дробильной камеры 48. По мере того, как дробящая головка 16 катится по материалу на расстоянии от периферии наружной дробильной чаши 12, центральная ось S дробящей головки 16, вокруг которой вращается дробящая головка 16, будет следовать круговой траектории вокруг оси G вращения. В нормальных рабочих условиях ось G вращения совпадает с вертикальной базовой осью C. Во время полного оборота центральная ось S дробящей головки 16 проходит 0-360° с равномерной скоростью и на одинаковом расстоянии от вертикальной базовой оси C.
Однако необходимая круговая прецессия гироскопа головки 16 вокруг оси C регулярно нарушается по причине многих факторов, включая, например, тип, объем и неравномерную скорость доставки материала внутрь дробильной камеры 48. Кроме того, вариант с ассиметричной формой дробильных чаш 12, 18 действует с отклонением оси S (и, следовательно, головки 16 и неуравновешенной массы 30) от предполагаемого отклоненного угла i наклона. Неожиданные изменения предполагаемой траектории вращения главного вала относительно оси G и скорости неуравновешенной массы 30 проявляются как существенные чрезмерные динамические торсионные изменения, которые передаются компонентам 5, 36, 37 и 42 ведущей трансмиссии. Такой динамический крутящий момент может приводить к ускоренному износу, усталости и отказам ведущей трансмиссии 55, а в действительности других компонентов дробилки 1.
Реагирующее на крутящий момент соединение 32 содержит по меньшей мере один упругий компонент, выполненный с возможностью упругой деформации в ответ на прием динамического крутящего момента, получающегося в результате нежелательного и неуправляемого движения и скорости неуравновешенной массы 30. В частности, соединение 32 выполнено с возможностью саморегулирования посредством закручивания, радиального и/или осевого расширения и стягивания по мере передачи крутящего момента через трансмиссию 55. Соответственно, реактивный крутящий момент, обусловленный чрезмерным движением неуравновешенной массы 30, рассеивается соединением 32 и подавляется, а в действительности предотвращается его распространение внутри ведущей трансмиссии 55. Реагирующее на крутящий момент соединение 32 выполнено с возможностью приема, сохранения и по меньшей мере частичного возврата крутящего момента компонентам ведущей трансмиссии 55, например, в частности, втулке 26 и неуравновешенной массе 30. Соответственно, неуравновешенная масса 30 посредством соединения 32 подвешена в 'плавающей' конфигурации относительно частей ведущей трансмиссии 55. То есть, в дополнение к изменению угловой скорости груза 30 относительно соответствующего привода вращения компонентов 36, 37 и 42 соединение 32 обеспечивает заданную величину изменения угла i наклона груза 30.
Со ссылкой на фигуры 3 и 4, ведущий шкив 42 содержит радиально самое внешнее кольцо 69, имеющее серию желобков 51 для частичного размещения клиновидных ремней 41 (фиг. 1), выполненных с возможностью приведения кольца 69 во вращение. Радиально внутреннее кольцо 67 образует гнездо 68 для приема нижнего конца 38 нижнего торсионного стержня 37. Внутренний подшипниковый узел, содержащий подшипники 70 и кольца 71 подшипников, установлен радиально снаружи внутреннего кольца 67 и закреплен на своем месте посредством верхнего установочного диска 73 и нижнего установочного диска 74. Переходный вал, обозначенный в общем ссылкой 81, содержит продолжающийся радиально наружу в осевом направлении верхний чашеобразный участок 84, неподвижно прикрепленный к нижней зоне 83 внутреннего кольца 67. Переходный вал 81 также содержит продолжающийся радиально наружу фланец 85, предоставленный на самом нижнем конце вала 81. Внешний подшипниковый узел, содержащий подшипники 88 и кольца 87 подшипников, расположен радиально между радиально внешним кольцом 69 с желобками и корпусом 72 подшипника, то есть расположен радиально между двумя подшипниковыми узлами 87, 88 и 70, 71. Соответственно, внешнее кольцо 69 с желобками допускает независимое вращение относительно внутреннего кольца 67 посредством соответствующих подшипниковых узлов 70, 71 и 87, 88.
Гибкое торсионное соединение 32 расположено по пути ведущей трансмиссии между кольцом 69 шкива с желобками и внутренним кольцом 67 посредством переходного вала 81. Согласно конкретному варианту осуществления соединение 32 содержит модульный узел, образованный из деформируемых эластомерных колец и набора промежуточных металлических тарельчатых пружин. В частности, первое кольцевое верхнее эластомерное кольцо 78 закрепляет на своей самой нижней кольцевой поверхности первую половину тарельчатой пружины 79. Соответствующее второе нижнее кольцевое эластомерное кольцо 77 аналогичным образом закрепляет на своей верхней кольцевой поверхности вторую половину тарельчатой пружины 80 с образованием уложенного в осевом направлении узла, в котором металлическая тарельчатая пружина 79, 80 разделяет соответствующие верхнее и нижнее эластомерные кольца 78, 77. Кольца 78, 77 образованы из относительно мягкого эластомерного материала, который деформируется, а конкретно закручивается внутрь (приблизительно на 15-20°) во время первоначальной предварительной нагрузки дробилки, когда двигатель работает, а крутящий момент передается через соединение 32. Первый верхний кольцевой металлический фланец 76 установлен на верхней кольцевой поверхности верхнего эластомерного кольца 78, а соответствующий второй нижний металлический фланец 89 прикреплен к соответствующей нижней в осевом направлении поверхности нижнего эластомерного кольца 77. Верхний фланец 76 прикреплен на своем радиально внешнем периметре к первому верхнему переходному фланцу 75, образованному в виде тонкой пластины стального материала. Фланец 75 прикреплен на своем радиально внешнем периметре к нижней кольцевой поверхности кольца 69 с желобками для ремней. Соответственно, переходный фланец 75 и соединительный фланец 76 обеспечивают одну половину механического соединения между кольцом 69 с желобками для клиновидного ремня и гибким соединением 32. Аналогичным образом, второй нижний переходный фланец 82 (также образованный из стального материала в виде тонкой пластины) установлен на нижний соединительный фланец 89 на радиально внешней зоне и установлен на фланец 85 переходного вала в радиально внутренней зоне. Соответственно, переходный фланец 82 обеспечивает вторую половину механического соединения между гибким соединением 32 и внутренним кольцом 67 (посредством переходного вала 81). Каждый из эластомерных компонентов 78 и 77 выполнен с возможностью упругой деформации в ответ на торсионную нагрузку в первом направлении вращения вследствие крутящего момента привода и в противоположном направлении вращения за счет реактивного крутящего момента. Переходные фланцы 75 и 82 выполнены физически и механически конкретно, чтобы быть более жесткими при скручивании относительно компонентов 77, 78, но и чтобы быть деформируемыми в осевом направлении для того, чтобы обеспечивать осевую свободу и обеспечивать изгиб компонентов 78, 77 в ответ на скручивающую нагрузку.
Гибкое соединение 32 можно заменять на шкиве 42 с возможностью отсоединения с помощью набора разъемных соединений. В частности, верхний соединительный фланец 76 устанавливают с возможностью отсоединения на переходный фланец 75 посредством крепежных болтов 97, а нижний соединительный фланец 89 прикрепляют с возможностью отсоединения к переходному фланцу 82 посредством соответствующих крепежных болтов 50. Аналогичным образом, переходный фланец 75 устанавливают с возможностью отсоединения на внешнее кольцо 69 посредством набора крепежных болтов 52. Кроме того, нижний переходный фланец 82 прикрепляют с возможностью отсоединения к фланцу 85 переходного вала посредством разъемных крепежных болтов 98.
Переходный вал 81 устанавливают с возможностью замены в нижней зоне 83 кольца посредством набора крепежных резьбовых болтов 53, принимаемых в резьбовых отверстиях 106, проходящих из нижней зоне 83 в осевом направлении в кольцо 67. Соответственно, соединение 32 можно заменять (монтировать и демонтировать) на шкиве 42 посредством некоторых или всех съемных крепежных компонентов 52, 97, 50, 98 и 53. Подобная конфигурация является предпочтительной для выборочной регулировки реактивных характеристик крутящего момента шкива 42, которая требуется, чтобы подходить, например, к различным типам материала, подлежащего обработке, разным скоростям прохождения подаваемого материала, состоянию и целостности внутренней и внешней дробильных чаш 18, 12 и скорости или мощности драйвера двигателя, который приводит в действие ведущую трансмиссию 55. Кроме того, материал эластомерных колец 77, 78 и фланцев 75 и 82 можно выбирать для достижения требуемых характеристик деформации в отношении кольцевого диапазона закручивания соединения 32 и осевого смещения, обеспечиваемого фланцем 82.
В установленном положении на шкиве 42 эластомерные компоненты 78, 77 (в дополнение к металлической тарельчатой пружине 79, 80) выполнены с возможностью деформации в радиальном и в осевом направлении посредством закручивания, осевого и радиального сжатия и расширения в ответ на движущий крутящий момент и реактивный крутящий момент. Соединение 32, соответственно, выполнено с возможностью рассеивания нежелательного реактивного крутящего момента, создаваемого за счет изменения угла α наклона и некругового орбитального движения неуравновешенной массы 30. В частности, соединение 32 выполнено конкретно с возможностью поглощения и рассеивания крутящего момента.
На фиг. 5-6 представлены дополнительные варианты осуществления реагирующего на крутящий момент соединения 32, образующего составную часть шкива 42. Согласно дополнительному варианту осуществления фиг. 5 и 6, упругая деформация обеспечивается множеством проходящих радиально спиц 58, которые допускают деформацию и отклонение в направлении по окружности (за счет вращения) и, следовательно, реагируют на изменение крутящего момента, индуцированного движением неуравновешенной массы 30. Каждая спица отделена по окружности и радиально от соседних спиц 58 зонами 104 зазора, которые обеспечивают изгибание каждой спицы 58 в радиальном направлении и в направлении по окружности. В частности, соединение 32 содержит стопку 54 металлических дисков 60, каждый из которых содержит радиально внешнюю периферическую зону 56 и радиально внутреннюю зону 57. Спицы 58 проходят между зонами 56 и 57, причем каждая спица проходит вдоль сегмента спирали, в целом имеющего профиль с дугообразной изогнутой формой. Каждая спица 58 продолжается радиально внутрь от периферического хомута 105 и заканчивается на своем радиально внутреннем конце монтажным узлом 101. Множество монтажных фланцев 59 выступают радиально наружу из внешнего хомута 105 самого верхнего диска 60 стопки 54. Необходимо заметить, что проиллюстрирована только часть стопки 54, а соответствующий самый нижний диск (не показан) стопки содержит соответствующие фланцы 59.
Каждый из дисков 60 расположен в паре в осевом направлении, причем каждый соседний диск пары соединен наружу в направлении периферической зоны 56 или самой внутренней зоне 57. Через каждый хомут 105 проходит пара отверстий 99, при этом два диска 60 пары соединены крепежным болтом 100. Диски 60 соответствующей смежной пары стопки 54 соединены в соответствующих внутренних зонах 57 монтажными узлами 101. В частности, каждый узел 101 смежных дисков 60 соединен посредством монтажного штифта 102, принимаемого внутри соответствующего отверстия 103, проходящего в осевом направлении через каждый узел 101. Соответственно, стопка 54 содержит соответствующие пары дисков 60, которые соединены вместе в чередующейся последовательности в осевом направлении посредством их внешних зон 56 и внутренних зон 57. Осевые концевые диски 60, соответственно, прикреплены к монтажному фланцу (не показано), совпадающему с соответствующими верхним и нижним металлическими соединительными фланцами 76, 89, при этом диски 60 расположены в осевом направлении между верхним и нижним фланцами (или пластинами), при этом стопка 54 установлена на своем месте на шкиве 42, а самый верхний диск 60 стопки прикреплен к внешнему кольцу 69, а самый нижний диск 60 стопки прикреплен к внутреннему кольцу 67. Соответственно, как движущий крутящий момент, так и реактивный крутящий момент передаются через диски 60, а, конкретно, спицы 58, которые выполнены с возможностью отклонения в направлении по окружности (за счет вращения) таким образом, чтобы внешний хомут 105 имел возможность двигаться радиально внутрь и наружу относительно внутреннего кольца 67 (и оси C). Как должно быть понятно, количество, форму и конфигурацию спиц 58 можно выбирать согласно дополнительным вариантам осуществления для соответствия характеристике упругой деформации соединения 32.
Согласно дополнительным вариантам осуществления соединение 32 расположено в ведущей трансмиссии между внешним кольцом 69 и внутренним кольцом 67 и может содержать пружину, а конкретно торсионную пружину, спиральную пружину, цилиндрическую пружину, пневматическую (или гидравлическую) пружину, торсионную тарельчатую пружину или пружину сжатия.
Также деформируемое соединение 32 можно располагать в разных зонах шкива 42, а конкретно в промежутке по пути ведущей трансмиссии между внешним кольцом 69 и внутренним кольцом 67, в том числе, например, между внутренним кольцом 67 и корпусом 72 подшипника; внутренним кольцом 67 и переходным валом 81; переходным валом 81 и внешним кольцом 69 или в сочетании этих различных положений. В частности, согласно дополнительному варианту осуществления описан торсионный реагирующий шкив 42, в котором деформируемое соединение 32 расположено между внутренним кольцом 67 и корпусом 72 подшипника. По аналогии с вариантом осуществления фиг. 3 и 4, соединение 32 содержит модульный узел, имеющий первое и второе эластомерные кольца 140, 143, закрепленные между соответствующими верхней и нижней монтажными пластинами 141, 142. Металлическая тарельчатая пружина 146 разделяет верхнее и нижнее эластомерные кольца 140, 143 и выполнена, чтобы обеспечить степень независимого вращательного движения колец 140, 143, обусловленного крутящим моментом, индуцированным движением неуравновешенной массы 30. Нижняя пластина 142 установлена на своей радиально внутренней зоне 144 на продолжающемся радиально наружу фланце 145, выступающем из корпуса 72 подшипника, как описано со ссылкой на фиг. 3 и 4. Аналогичным образом радиально внутренняя зона 144 верхней пластины 141 соединена с продолжающимся радиально наружу фланцем 150, выступающим из верхней зоны внутреннего кольца 67, которое поддерживает нижний торсионный стержень 37, как описано со ссылкой на фиг. 3 и 4. Соответственно, движущий крутящий момент и реактивный крутящий момент передаются между корпусом 72 подшипника и внутренним кольцом 67 посредством гибкого соединения 32. Соответственно, нежелательный реактивный крутящий момент динамически рассеивается за счет вращательного закручивания эластомерных колец 140, 143 и движения промежуточной тарельчатой пружины 146.