ГЛАВНЫЙ ВАЛ КОНУСНОЙ ДРОБИЛКИ И СБОРОЧНЫЙ УЗЕЛ
GYRATORY CRUSHER MAIN SHAFT AND ASSEMBLY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к главному валу конусной дробилки и сборочному узлу главного вала для размещения в конусной дробилке и в частности, хотя не исключительно, к главному валу, имеющему область верхнего конца по оси, которая сужается радиально внутрь и включает, по меньшей мере, одну канавку для приема находящейся под давлением жидкости, чтобы облегчить установку и удаление втулки с вала.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Конусные дробилки используются для измельчения руды, минералов и каменных материалов до меньших размеров. Как правило, дробилка включает дробящую головку, установленную на удлиненном главном валу. Первая дробящая броня установлена на дробящей головке, а вторая дробящая броня установлена на раме так, что первая и вторая дробящие брони определяют вместе камеру дробления, через которую подается материал, подвергаемый дроблению.
Вращательное маятниковое движение дробящей головки поддерживается нижним подшипниковым узлом, расположенным ниже дробящей головки, и верхним подшипником, на который опирается верхний конец главного вала. Как правило, верхний конец главного вала защищен от износа посредством втулки. Обычно защитная втулка имеет цилиндрическую геометрию и удерживается на главном валу посредством посадки с натягом или фрикционной посадки. Примеры защитных втулок раскрыты в US 1,402,255; US 1,592,313; US 1,748,102; RU 718160; US 4,027,825; RU 940837 и US 5,934,583.
Однакосуществует ряд проблем с обычными защитными втулками. В частности, если время, необходимое для фрикционной посадки нагретой втулки на конец главного вала, является слишком большим, нередко случается, что втулка охлаждается и сжимается перед ее надеванием с усилием на вал в правильное и окончательное положение. Кроме того, разборка часто является проблематичной, поскольку втулку необходимо разрезать перед тем, как она может быть удалена. В больших дробилках защитная втулка имеет значительную толщину стенки, и эта операция разрезания может быть длительной и трудоемкой с дополнительным риском потенциального повреждения вала. Обычные операции установки и удаления вследствие конструкции главного вала и втулки являются следовательно неблагоприятными, поскольку они представляют риск повреждения главного вала (и других компонентов), травмирования персонала и неприемлемо длительное время простоя дробилки в процессе ремонта и технического обслуживания. Соответственно, имеется необходимость в главном вале и сборочном узле главного вала, имеющем втулку, которая решает упомянутые выше проблемы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения состоит в создании главного вала конусной дробилки и сборочного узла главного вала (имеющего втулку), который дает возможность удобной установки и удаления защитной втулки на верхнем конце вала, что исключает необходимость чрезмерного перегрева главного вала и использования абразивных и режущих устройств, что в противном случае приводит к риску повреждения главного вала и травмирования обслуживающего персонала.
Дальнейшая конкретная задача настоящего изобретения состоит в создании сборочного узла главного вала и втулки, который облегчает установку и удаление втулки с вала посредством контроля находящейся под давлением жидкости, подаваемой в область верхнего по оси конца вала радиально между валом и втулкой.
Задачи достигаются посредством создания главного вала, включающего, по меньшей мере, одну канавку или выемку, выполненную на обращенной наружу внешней поверхности вала. Канавка имеет форму и размеры для заполнения жидкостью под давлением для силового отделения втулки от главного вала. Выполнение на главном вале канавки, противолежащей втулке, является благоприятным для установки прочной и цельной втулки, чтобы избежать разрушения или растрескивания в связи с введением жидкости под давлением радиально между главным валом и втулкой. Настоящее изобретение является благоприятным, чтобы позволить ввод жидкости в область между главным валом и втулкой через различные варианты разводки, включающие в частности i) канал, продолжающийся по оси и/или радиально на или внутри главного вала и ii) подающий канал, продолжающийся через стенку втулки. Указание на канал, продолжающийся по оси, включает канал, расположенный поперечно или параллельно продольной оси главного вала.
Следует отметить, что представленное изобретение является совместимым для использования с существующими устройствами подачи жидкости, включающими каналы, насосы, резервуары для жидкости, затворы, уплотнения и т.п.
В соответствии с конкретным объектом настоящего изобретения предложен главный вал конусной дробилки, включающий: тело вала, имеющее обращенную радиально наружу внешнюю поверхность и имеющее первый конец для размещения в нижней области дробилки и второй конец для размещения в верхней области дробилки по отношению к первому концу; при этом осевая область тела вала, продолжающаяся от второго конца, сужается по отношению к продольной оси тела вала так, что площадь поперечного сечения тела вала в ней уменьшается в направлении от первого конца ко второму концу, сужающаяся область имеет форму, позволяющую установку втулки вала, отличающийся тем, что: по меньшей мере, одна канавка выполнена на наружной поверхности и расположена в сужающейся области с возможностью заполнения находящейся под давлением жидкостью, чтобы облегчить установку и удаление втулки с тела вала.
Представленное изобретение обеспечивает удобную и эффективную установку и удаление втулки с главного вала посредством комбинации заполненных жидкостью канавок или выемок на наружной поверхности главного вала и радиально сужающейся секции конца главного вала, на которой устанавливается втулка. Без этой сужающейся секции верхнего конца потребовалось бы значительное ручное вмешательство, чтобы обеспечить осевое перемещение втулки по поверхности вала. Выполненная с коническим профилем и канавками секция главного вала в комбинации с соответствующей сужающейся втулкой является, следовательно, благоприятной, чтобы, во-первых, позволить введение жидкости, и затем значительно облегчить и обеспечить прямое осевое перемещение втулки по отношению к главному валу.
Предпочтительно, главный вал дополнительно включает входной канал для жидкости, продолжающийся по оси от второго конца и выполненный с гидравлическим соединением с канавкой, чтобы позволить подачу жидкости к канавке от второго конца. Расположение входного канала внутри главного вала является благоприятным, чтобы избежать разводки жидкости через втулку, которая в противном случае потребует модификации и потенциального ослабления втулки и, в частности, стенки втулки. Предпочтительно, канал продолжается внутри в теле вала так, что часть канала продолжается радиально наружу к канавке. Возможно, по меньшей мере, часть канала выполнена и продолжается по оси на наружной поверхности вала в виде выемки. Выемка может, предпочтительно, продолжаться по оси на наружной поверхности между множеством канавок, чтобы соединить канавки гидравлическим соединением. Такое устройство является благоприятным для уменьшения осевой длины любого внутреннего отверстия через главный вал. Минимизация осевой длины продолжающегося внутри канала подачи жидкости является благоприятной в процессе производства, поскольку следует избегать использования очень длинных и тонких сверл. Выемка или канавка, выполненная на наружной поверхности главного вала, является, следовательно, более удобной и эффективной для производства.
Предпочтительно, канавка продолжается в направлении по периферии вокруг тела вала. Более предпочтительно, канавка продолжается по существу вокруг всей периферии тела вала. Продолжающаяся по периферии канавка является благоприятной для обеспечения подачи жидкости в периферийном направлении между главным валом и втулкой, чтобы гарантировать равномерное давление расширения и смазку в процессе удаления и установки. Соответственно, исключаются «сухие» области, которые в противном случае могут привести к «заеданию» или «схватыванию».
Предпочтительно, главный вал включает множество канавок на наружной поверхности. Такое выполнение обеспечивает подачу жидкости в различные осевые области между главным валом и втулкой, чтобы облегчить равномерную подачу и распределение жидкости между соответствующими контактными поверхностями. Возможно, главный вал включает первую канавку, продолжающуюся в направлении по периферии вокруг тела вала, и вторую канавку, продолжающуюся в направлении по периферии вокруг тела вала, первая канавка отделена по оси от второй канавки и соединена с ней гидравлическим соединением возможно через одну или более продолжающихся по оси выемок. Предпочтительно, первая канавка и вторая канавка отделены по оси на равное расстояние от центра сечения втулки. Соответственно, давление расширения, приложенное к втулке, распределено равномерно вдоль длины по оси втулки как для облегчения установки и удаления, так и для того, чтобы избежать разрушения или повреждения втулки. Понятие «центр сечения» относится к сечению втулки осевой плоскостью, продолжающейся параллельно продольной оси втулки (и главного вала). Поскольку втулка включает стенку, которая сужается в соответствии с ее конической формой, центр сечения расположен ближе к верхнему осевому концу втулки, имеющему большую толщину стенки по отношению к противолежащему нижнему осевому концу.
В соответствии со вторым объектом настоящего изобретения предложен сборочный узел главного вала конусной дробилки, содержащий: тело вала, описанное выше; втулку, установленную по посадке на сужающейся области и имеющую сужающуюся толщину стенки такую, что толщина стенки на втором верхнем конце втулки больше, чем толщина стенки на первом нижнем конце втулки.
Предпочтительно, сборочный узел дополнительно включает концевой упор, установленный с возможностью удаления на втором конце тела вала, имеющий область по периметру, продолжающуюся радиально снаружи вокруг наружной поверхности сужающейся области и расположенную с радиальным перекрытием втулки на ее втором конце, чтобы исключить осевое смещение втулки относительно тела вала. Предпочтительно, упор с возможностью удаления прикрепляется к валу в процессе операций установки и удаления посредством множества крепежных элементов и, в частности, болтов или винтов.
Предпочтительно, упор имеет форму в виде диска с углублением, продолжающимся по периферии в области периметра, чтобы позволить осевое перемещение в него втулки. Такое устройство является благоприятным, чтобы позволить контролируемое осевое перемещение втулки в процессе удаления вследствие введения жидкости под давлением, но ограничить полное осевое отделение втулки от главного вала посредством опоры на упор. Естественно, втулка может быть удалена, когда удален упор с конца главного вала. Упор также имеет форму для воздействия на втулку сверху и около главного вала путем осевого продвижения соответствующих крепежных болтов, винтов и подобного.
Предпочтительно, сборочный узел дополнительно включает входной канал для жидкости, продолжающийся по оси от второго конца тела вала и связанный гидравлическим соединением с канавкой, чтобы позволить подачу жидкости к канавке от второго конца.
В соответствии с конкретным вариантом сборочный узел может включать входной канал для жидкости, продолжающийся радиально через стенку втулки и связанный гидравлическим соединением с канавкой, чтобы позволить подачу жидкости в канавку через втулку.
В соответствии с третьим объектом настоящего изобретения предложена конусная дробилка, содержащая главный вал или сборочный узел главного вала как описано выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Конкретное выполнение настоящего изобретения будет описано, но только в качестве примера, с отсылкой к приложенным фигурам, на которых:
на фиг. 1 представлено сечение на виде сбоку на конусную дробилку, имеющую главный вал, поддерживаемый на его верхнем конце верхним подшипниковым узлом, и имеющую защитную втулку, установленную вокруг верхнего конца главного вала в соответствии с конкретным выполнением настоящего изобретения;
на фиг. 2 в перспективе представлено частичное сечение сборочного узла верхнего конца главного вала и втулки;
на фиг. 3 в перспективе представлено частичное сечение верхнего конца вала на фиг. 2 с удаленной защитной втулкой;
на фиг. 4 представлен дополнительный вид в перспективе снаружи на сужающуюся осевую секцию верхнего конца главного вала на фиг. 3.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Рассмотрим фиг. 1, дробилка содержит раму 100, имеющую верхнюю раму 101 и нижнюю раму 102. Дробящая головка 103 установлена на удлиненный вал 107, имеющий продольную ось 115. Первая (внутренняя) дробящая броня 105 установлена и зафиксирована на дробящей головке 103, а вторая (наружная) дробящая броня 106 установлена и зафиксирована на верхней раме 101. Зона 104 дробления образована между противолежащими дробящими бронями 105, 106. Зона 109 отвода расположена непосредственно ниже зоны 104 дробления и частично определяется нижней рамой 102.
Привод (не показан) присоединен к главному валу 107 через приводной вал 108 и соответствующую шестерню 116 так, чтобы вращать вал 107 эксцентрично вокруг продольной оси 126 дробилки и заставлять головку 103 выполнять вращательное маятниковое движение и дробить материал, вводимый в камеру 104 дробления. Первая (верхняя по оси) концевая область 113 вала 107 устанавливается в положение с возможностью вращения посредством подшипникового узла 112 верхнего конца, расположенного промежуточно между главным валом 107 и центральным выступом 117. Аналогично второй (нижний по оси) конец 118 вала 107 поддерживается подшипниковым узлом 119 нижнего конца. Верхняя рама 101 разделяется на верхнюю часть (обычно называемую верхней чашей 111), устанавливаемую на ее нижнюю часть 102 (обычно называемую нижней чашей), и узел 114 крестовины, имеющий плечи 110, которые продолжаются от верхней чаши 111, и представляет верхнюю часть дробилки.
Верхняя концевая область 113 включает радиальное сужение, которое определяет верхнюю коническую область главного вала 107. Коническая область 113 сужается так, чтобы уменьшать площадь поперечного сечения в направлении от второго (нижнего) конца 118 вала к верхней поверхности конца 123, расположенной наиболее высоко в дробилке. Чтобы избежать чрезмерного износа конической области 113 в контакте с подшипниковым узлом 112, по существу цилиндрическая изнашиваемая втулка 124 устанавливается сверху и вокруг области 113. Втулка 124 удерживается в положении на области 113 посредством посадки с натягом или фрикционной посадки с получением плотного контакта по всей осевой длине между втулкой 124 и областью 113. Соответственно, втулка 124 расположена радиально промежуточно между подшипниковым узлом 112 и наружной поверхностью области 113, чтобы воспринимать радиальные и осевые нагрузочные усилия, возникающие в результате действия дробления вращательного маятникового движения.
Для облегчения установки и удаления втулки 124 на области 113 вала, вал 107 имеет форму, дающую возможность введения жидкости в контактную область между втулкой 124 и областью 113 вала. В частности, канал 120 подачи жидкости продолжается по оси и радиально вдоль вала 107 (в области 113) от поверхности конца 123 к контактной области между втулкой 124 и областью 113. Выемка (альтернативно называемая канавкой) 121 выполнена в обращенной наружу поверхности вала 107 в области 113 и гидравлически связана с каналом 120.
На фиг. 2-4 сужающаяся область 113 включает расположенный наиболее низко конец 300 и расположенный наиболее высоко конец 301. Радиальное сужение является равномерным вдоль осевой длины между концами 300, 301 так, что площадь поперечного сечения уменьшается от нижнего конца 300 к верхнему концу 301 с равномерно для образования усеченной конической области 113 главного вала 107. Втулка 124 включает первый (нижний) конец 216 для сопряжения с концом 300 области 113 и второй (верхний) конец 215 для расположения вблизи наиболее верхнего конца 301 по существу копланарно с поверхностью конца 123 вала. Втулка 124 включает обращенную радиально внутрь поверхность 201 и обращенную радиально наружу поверхность 202 с по существу цилиндрической стенкой 203, образованной между поверхностями 201, 202. Стенка 203 сужается с уменьшением радиальной толщины от наиболее верхнего конца 215 к наиболее нижнему концу 216. В частности, наружная поверхность 202 является по существу цилиндрической, в то время как внутренняя поверхность 201 имеет коническую форму профиля, соответствующую конической форме профиля области 113 главного вала. Область А, показанная на фиг. 2, соответствует среднему по осевой длине положению по отношению к площади сечения стенки 203 (в плоскости, продолжающейся вдоль оси 115) так, что площадь сечения по оси выше области А равна площади сечения по оси ниже области А. Втулка 124 и, в частности, обращенная радиально внутрь поверхность 201 находится в плотном посадочном контакте с обращенной наружу поверхностью 200 области 113 главного вала между соответствующими нижними (216, 300) и верхними (215, 301) концами.
Нижний конец 216 втулки включает область фаски 207 с уменьшением толщины стенки так, что наиболее нижняя область конца втулки 124 скошена для плотной посадки на радиусную секцию области 113 главного вала ниже области конца 300.
Упор 125 в виде диска с возможностью удаления устанавливается на поверхность конца 123 вала в процессе установки и удаления втулки 124 с области 113 главного вала. Упор 125 содержит соответствующее отверстие 122, расположенное соосно с концевой областью канала 120, чтобы позволить ввод жидкости через упор 125 в канавку 121 через канал 120. Упорный диск 125 содержит множество расположенных по периметру отверстий 214, распределенных по периферии вокруг упора 125 непосредственно внутри периметра 209. Отверстие 214 имеет форму для размещения крепежных болтов (не показаны), размещаемых в соответствующих отверстиях (не показаны), продолжающихся по оси от верхнего конца 215 втулки с тем, чтобы закрепить упор 125 на втулке 124 в процессе операций установки и удаления. Упор 125 дополнительно включает множество дополнительных отверстий 213, расположенных радиально внутри отверстий 214, которые имеют форму для размещения крепежных болтов (не показаны) для закрепления упора 125 на области 113 главного вала. В частности, нижняя поверхность 211 упора 125 расположена в контакте и совпадает по существу по плоскости с поверхностью конца 123 вала. При такой ориентации обращенная вверх поверхность 212 упора ориентирована от главного вала 107. Кольцевое углубление 210 продолжается по периферии вокруг периметра 210 упора и углублено в поверхность 211 с тем, чтобы создать небольшую продолжающуюся по оси и радиально область кольцевого зазора непосредственно по оси выше кольцевого конца 215 втулки.
Соответственно в процессе операции удаления втулки крепежные болты втулки (не показаны) удаляются. Втулка 124 имеет возможность скольжения по оси в область зазора, определяемую углублением 210 до контакта с поверхностью 211 нижней стороны (в углублении 210), когда подается жидкость под давлением. При альтернативной операции установки упор 125 переворачивают так, что поверхность 212 диска сопрягается с концом 215 втулки и поверхностью конца 123 вала, чтобы вставлять с силой втулку 124 по оси сверху и вокруг области 113 при затягивании крепежных болтов (не показаны).
Канал 120 для подачи жидкости включает осевую секцию 204, продолжающуюся вниз от поверхности конца 123. Наиболее нижний конец 206 осевой секции 204 ограничивается радиально продолжающейся секцией 205, которая ограничивает обращенную наружу поверхность 200 вала. Радиально крайний снаружи конец секции 205 канала выполнен с гидравлической связью с верхней по оси канавкой 121а, которая продолжается по периферии вокруг области 113 вала.
0
В соответствии с конкретным выполнением коническая область 113 дополнительно включает вторую, продолжающуюся по периферии канавку 121b, отделенную по оси от первой верхней канавки 121а на расстояние, равное приблизительно половине осевой длины области 113 втулки 124. Дополнительно, каждая канавка 121а, 121b отнесена по оси от области А на равное осевое расстояние. Канавки 121а и 121b также продолжаются на 360 по периферии поверхности 200 вала. Связывающая поток жидкости выемка 208 продолжается по оси от верхней канавки 121а к нижней канавке 121b, чтобы обеспечить гидравлическое соединение между двумя канавками 121а, 121b.
В соответствии с другими конкретными выполнениями область 113 может включать множество связывающих поток жидкости выемок 208, распределенных по периферии вокруг поверхности 200. В соответствии с другими вариантами область 113 может включать единственную продолжающуюся по периферии канавку возможно в форме, по меньшей мере, одной спирали или винта. В соответствии с другим вариантом обращенная наружу поверхность 200 может включать сеть канавок ориентированных и продолжающихся параллельно оси или поперечно оси 115 и/или в направлении по периферии полностью или частично вокруг конической поверхности 200.
Предлагаемое изобретение совместимо для использования с обычными системами подачи жидкости (включающими резервуары, насосы, каналы, затворы и т.п.), соединенными с отверстием 122 через соответствующие ограждения или каналы. Соответственно жидкость имеет возможность подачи к канавкам 121а, 121b через подающие каналы 120, 208, чтобы смазывать контактную зону между поверхностью 200 вала и поверхностью 201 втулки. Такое устройство облегчает как скользящую установку втулки 124, так и приложение радиального расширяющего усилия (к втулке 124) для облегчения удаления втулки.
В соответствии с другими конкретными вариантами область 113 вала может быть без канала 120, при этом втулка 124 включает канальное отверстие, продолжающееся через стенку 203 втулки с гидравлическим соединением с канавками 121а, 121b и/или выемкой 208.