ВИБРАЦИОННАЯ КОНУСНАЯ ДРОБИЛКА
VIBRATORY CONE CRUSHER

Изобретение относится к устройствам для дробления твердых материалов, а именно к инерционным конусным дробилкам с вертикальной осью, и может быть широко использовано в горнорудной, металлургической и строительной отраслях промышленности.
Известна инерционная дробилка (авторское свидетельство СССР №504557, опубликованное 28.02.1976), содержащая корпус, на сферической опоре которого размещен подвижный внутренний конус, несущий на своем валу шарнирно сопряженную с ним балку со смонтированными на ее концах с помощью подшипников вибраторами, вращающимися синхронно и синфазно.
Недостатками дробилки является низкая надежность работы из-за быстрого выхода из строя сферической опоры и подшипников.
Известна вибрационная дробилка (авторское свидетельство СССР 1733099, опубликованное 15.05.1992 г.), в которой упруго связанные корпус и дробящее тело (конус) снабжены вибровозбудителями антифазных колебаний по вертикали. Вибрационная дробилка снабжена расположенной под конусом решеткой взаимовложенных продольных колосников, из которых четные по порядку прикреплены к корпусу, а нечетные - к внутреннему конусу. В конструкцию дробилки входит грохот, отсеивающий мелкую фракцию (шламы), что является достоинством машины.
Недостатком данной конструкции дробилки являются высокие инерционные нагрузки, передаваемые на привод и фундамент, и приводящие к преждевременному выходу из строя подшипников и опорных пружин.
Известна также конусная дробилка (авторское свидетельство СССР №1768278, опубликованное 15.10.92), содержащая корпус с упруго опертым на него внутренним конусом, вал которого снабжен виброприводом для обеспечения колебаний внутреннего конуса в горизонтальном и вертикальном направлениях.
Недостатком дробилки является низкая надежность конструкции из-за быстрого износа подшипникового узла.
Известна конусная вибрационная дробилка (патент РФ №2257266, опубликованный 27.07.2005), содержащая корпус с верхним загрузочным отверстием, внутренним конусом и фланцем и установленное внутри дробящее тело с конусом и фланцем, опертым через пружины на опору. На фланце дробящего тела с двух его сторон установлены верхние и нижние пружины, смонтированные между нижним и верхним фланцами корпуса с наружным конусом (корпусом). Между рабочими поверхностями конусов имеется кольцевой щелевой зазор (камера дробления) с разгрузочным кольцевым отверстием. На наружной поверхности корпуса установлены синхронизированные для противофазного вращения вибраторы. Станина (корпус) и внутренний конус образуют двухмассную резонансную систему.
Недостатком аналога являются знакопеременные нагрузки на привод, его подшипники и опорную площадку (фундамент), которые вызывают появление усталостных трещин в металле и выход из строя привода, подшипников, опорных пружин и фундамента.
Известна вибрационная конусная дробилка (патент РФ №169545, опубликованный 22.03.2017) принятая за прототип, содержащая корпус с верхним загрузочным отверстием, внутренним конусом и фланцем и имеет установленное внутри дробящее тело с конусом, при этом между рабочими поверхностями конусов имеется кольцевой щелевой зазор с нижним кольцевым разгрузочным отверстием. Дробилка также снабжена дебалансными вибраторами и ярусно установленными пружинами. Дробящее тело снизу снабжено диском, присоединенным к конусу посредством осевого стержня, на периферийной части диска размещены верхние дебалансные вибраторы, а ближе к центру под кольцевым разгрузочным отверстием выполнены сквозные отверстия, распределенные по окружности. Под диском дробящего тела установлена платформа, в которой на периферийной части размещены нижние дебалансные вибраторы, а ближе к центру под отверстиям диска дробящего тела выполнены сквозные отверстия, также распределенные по окружности. Пружины установлены тремя ярусами, при этом пружины нижнего яруса предназначены для установки на опору дробилки, диск дробящего тела установлен на платформе посредством пружин среднего яруса, а корпус своим фланцем установлен на диске дробящего тела посредством пружин верхнего яруса. Дробилка отличается повышенной надежностью конструкции за счет снижения динамических нагрузок на подшипники вибровозбудителей, а также снижением воздействия неуравновешенных сил на фундамент.
Недостатком дробилки является неустойчивость работы из-за срывов самосинхронизации вибраторов, что приводит к снижению надежности работы дробилки.
Техническим результатом изобретения является создание дробилки с повышенной надежностью работы за счет обеспечения устойчивой самосинхронизации вибраторов.
Технический результат достигается тем, что валы дебалансных вибраторов установлены на периферийной части платформы симметрично относительно вертикальной оси симметрии дробилки, при этом устойчивость самосинхронизации дебалансных вибраторов обеспечивается при удовлетворении условия:
1
2
3
2
где m, m - соответственно массы корпуса и конуса, кг;  - масса платформы с учетом масс дебалансных вибраторов, кг; b - кратчайшее расстояние между осью вала дебалансного вибратора и центром масс платформы по горизонтали, м; d - кратчайшее расстояние между осью вала дебалансного вибратора и центром масс платформы по вертикали, м; а - кратчайшее расстояние по вертикали между общим центром масс дробилки и центром масс платформы в положении статического равновесия машины, м; I - эквивалентный центральный момент инерции дробилки, кг⋅м.
Вибрационная конусная дробилка поясняется чертежом:
фиг. 1 - принципиальная схема устройства, где:
1 - корпус;
2 - конус;
3 - платформа;
4 - рабочая поверхность;
5 - камера дробления;
6 - пружины верхнего яруса;
7 - пружины среднего яруса;
8 - опора;
9 - пружины нижнего яруса;
10 - вал;
11 - дебалансный вибратор;
12 - ось симметрии;
13 - материал.
Вибрационная конусная дробилка содержит корпус 1, конус 2 и платформу 3. Рабочие поверхности 4 корпуса 1 и конуса 2 образуют камеру дробления 5. Корпус 1 соединен с диском конуса 2 пружинами верхнего яруса 6. Диск конуса 2 соединен с платформой 3 пружинами среднего яруса 7, а платформа 3 соединена с опорой 8 пружинами нижнего яруса 9. Валы 10 дебалансных вибраторов 11 установлены на периферийной части платформы 3 симметрично относительно вертикальной оси симметрии 12 дробилки, при этом устойчивость самосинхронизации дебалансных вибраторов 11, обеспечивающей устойчивый синхронно-противофазный режим движения корпуса 1 и конуса 2, необходимый для высокой эффективности дробления и надежности работы дробилки, обеспечивается при удовлетворении условия:
1
2
3
2
где m, m - соответственно массы корпуса и конуса, кг;  - масса платформы с учетом масс дебалансных вибраторов, кг; b - кратчайшее расстояние между осью вала дебалансного вибратора и центром масс платформы по горизонтали, м; d - кратчайшее расстояние между осью вала дебалансного вибратора и центром масс платформы по вертикали, м; а - кратчайшее расстояние по вертикали между общим центром масс дробилки и центром масс платформы в положении статического равновесия машины, м; I - эквивалентный центральный момент инерции дробилки, кг⋅м.
Вибрационная конусная дробилка работает следующим образом. В рабочем режиме валы 10 одинаковых дебалансных вибраторов 11, установленных симметрично относительно вертикальной оси симметрии 12 дробилки на периферийной части платформы 3, соединенной пружинами нижнего яруса 9 с опорой 8, вращаются синхронно с одинаковой частотой и в одной фазе, что определяет строго вертикальные встречные колебания корпуса 1 и конуса 2. Эти колебания обеспечиваются пружинами верхнего яруса 6, соединяющими корпус 1 и конус 2, а также пружинами среднего яруса 7, соединяющими корпус 1 с платформой 3. Материал 13, поступающий сверху в камеру дробления 5, образованную рабочими поверхностями 4 корпуса 1 и конуса 2, разрушается при встречных колебаниях корпуса 1 и конуса 2 и в измельченном состоянии разгружается снизу при обратном ходе корпуса 1 и конуса 2.
Повышение надежности работы дробилки достигается вследствие устойчивого синхронно-синфазного вращения дебалансных вибраторов 11. Это обеспечивается при выполнении признака заявленной вибрационной конусной дробилки.