ШЕСТЕРЕНЧАТЫЙ РЕДУКТОР И МАШИНА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛ, ВКЛЮЧАЮЩАЯ ТАКОЙ ШЕСТЕРЕНЧАТЫЙ РЕДУКТОР
GEAR REDUCER AND MACHINE FOR PRODUCTION OF GRANULES, INCLUDING SUCH GEAR REDUCER

Область техники, к которой относится изобретения
Изобретение относится к шестеренчатому редуктору и машине для производства гранул, включающей такой шестеренчатый редуктор, такой как гранулятор, в частности вибрационный гранулятор.
Уровень техники
Сегодня в пищевой, фармацевтической, химической промышленности и т.д. преобладает технология влажной грануляции. К вибрационным грануляторам, нашедшим широкое применение, относятся, в частности, одноцилиндровые вибрационные грануляторы и двухцилиндровые вибрационные грануляторы, в которых влажная масса продавливается через сетку за счет вибрации двух поворотных цилиндров с образованием гранул требуемого размера. Традиционные вибрационные грануляторы имеют множество проблем, например утечку масла, попадание влажной массы в шестеренчатый редуктор, жесткие ударные нагрузки между выходным валом шестеренчатого редуктора и поворотным цилиндром гранулятора, износ основных компонентов, таких как шестерни, рейки и т.п.
Например, в заявке на патент Китая CN102553491A описывается двухцилиндровый вибрационный гранулятор, включающий два параллельных поворотных цилиндра, которые осуществляют передачу посредством механизма двухреечной трансмиссии и колеблются попеременно в положительном и отрицательном режиме. Две шестерни механизма двухреечной трансмиссии установлены соответственно на валы двух поворотных цилиндров, а две рейки находятся соответственно в зацеплении с шестернями, причем неподвижные концы двух реек шарнирно соединены посредством кривошипов с поворотным столом, приводимым в движение электродвигателем. В шестеренчатом редукторе существующего двухцилиндрового вибрационного гранулятора необходимо предусмотреть две рейки, находящиеся в зацеплении с двумя шестернями соответственно, и предусмотреть удерживающий механизм для удержания реек, находящихся в зацеплении с соответствующими шестернями, и шарнирный соединительный механизм для соединения реек и поворотного стола. В этом случае стоимость изготовления шестеренчатого редуктора в целом является относительно высокой. Рейки в шестеренчатом редукторе движутся в плоскости (т.е. в процессе движения они совершают колебания), вследствие чего во время работы шестеренчатый редуктор подвержен вибрации, и ударные нагрузки могут передаваться основным компонентам, таким как шестерни и рейки, что ведет к износу. Кроме того, шестеренчатый редуктор демонстрирует низкую устойчивость и надежность при производстве высоковязких продуктов.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является преодоление по меньшей мере одного из вышеуказанных недостатков, присутствующих в известном уровне техники.
В первом аспекте настоящее изобретение обеспечивает шестеренчатый редуктор, включающий корпус, входной вал, входящий снаружи внутрь корпуса, первый выходной вал и второй выходной вал с параллельными осями, при этом у первого выходного вала имеется первая шестерня внутри корпуса, а у второго выходного вала имеется вторая шестерня внутри корпуса, двухреечный элемент, расположенный между первой шестерней и второй шестерней и имеющий первую рейку и вторую рейку на двух своих сторонах, причем первая рейка входит в зацепление с первой шестерней, а вторая рейка входит в зацепление со второй шестерней, и кривошипно-рычажный механизм, расположенный между входным валом и двухреечным элементом для преобразования вращательного движения входного вала в поступательное движение двухреечного элемента.
Посредством шестеренчатого редуктора вышеописанной конструкции осуществляется передача мощности за счет сцепления двухреечного элемента с двумя выходными шестернями на обеих сторонах, что, с одной стороны, может повысить допустимую нагрузку (которая в два раза превышает этот показатель для одной рейки) машины и, с другой стороны, снижает стоимость изготовления и технического обслуживания за счет уменьшения реечных элементов и приводных механизмов в машине. Кроме того, при симметричном расположении первой и второй шестерней двухреечный элемент воспринимает усилие симметрично, что эффективно уменьшает вибрацию шестеренчатого редуктора во время работы и дает преимущество в отношении амортизации ударных нагрузок и уменьшения износа между компонентами.
В предпочтительном варианте осуществления кривошипно-рычажный механизм включает кривошип, соединенный с входным валом противовращательным образом (т.е. между ними отсутствует относительное вращение), соединительное звено, шарнирно соединенное с кривошипом на одном конце и шарнирно соединенное с двухреечным элементом на другом конце. Один конец соединительного звена предпочтительно соединен с кривошипом посредством самоцентрирующегося подшипника для обеспечения устойчивой работы кривошипно-рычажного механизма без вибраций; далее другой конец соединительного звена предпочтительно соединен с двухреечным элементом таким образом, что палец рейки расположен на двухреечном элементе, а на другом конце соединительного звена предусмотрен палец соединительного звена, который насажен на палец рейки и вращается вокруг пальца рейки. Кроме того, на другом конце соединительного звена образованы два соединительных фланца, в каждом из которых имеется монтажное отверстие для пальца соединительного звена, внутрь которых устанавливаются два конца пальца соединительного звена посредством подшипника пальца соединительного звена, который предпочтительно является подшипником скольжения.
Описанный выше ряд признаков способен эффективно компенсировать деформацию, генерируемую при передаче, что снижает износ и истирание между компонентами и уменьшает вибрацию машины.
В предпочтительном варианте осуществления шестеренчатый редуктор включает неподвижную линейную направляющую, по которой двухреечный элемент может перемещаться в направлении, перпендикулярном плоскости осей первого и второго выходных валов. В более предпочтительном варианте направляющая закреплена на соединительной пластине направляющей, которая, в свою очередь, закреплена на корпусе. Двухреечный элемент также предпочтительно снабжен ползуном, который скользит по направляющей; более предпочтительно между двухреечным элементом и линейной направляющей имеет место трение вращения для дополнительного уменьшения силы трения между компонентами и продления срока службы компонентов.
За счет вышеописанных конфигураций двухреечный элемент во время работы осуществляет прямолинейное движение, преимуществами которого являются уменьшение вибрации, продление срока службы скользящих компонентов и снижение расходов на техническое обслуживание по сравнению с движением в плоскости реечных элементов в традиционном шестеренчатом редукторе. Кроме того, благодаря вышеописанным конфигурациям и способу сборки обеспечивается простота замены хрупких элементов для обслуживания, что позволяет избежать высоких расходов на техническое обслуживание, связанных с полной заменой.
В предпочтительном варианте осуществления шестеренчатый редуктор дополнительно включает узел смазки, включающий смазочный насос, смазочный трубопровод, множество смазочных отводов, каждый из которых подсоединен к трубопроводу и распределяет смазочный материал в смазываемые точки. Предпочтительно смазочный насос расположен снаружи корпуса. Кроме того, смазочный трубопровод сообщается с выпуском смазочного насоса и идет внутрь корпуса. Множество смазочных отводов предпочтительно организовано таким образом, что это множество смазочных отводов включает первый смазочный отвод для смазки первой шестерни и первой рейки, второй смазочный отвод для смазки второй шестерни и второй рейки, третий смазочный отвод для смазки направляющей, четвертый смазочный отвод для смазки подшипника первого выходного вала и пятый смазочный отвод для смазки подшипника второго выходного вала.
Узел смазки вышеописанной конфигурации способен эффективно предотвращать утечку смазочного материала, обеспечивая при этом достаточную смазку.
Во втором аспекте изобретение обеспечивает машину для производства гранул, которая включает приводной узел, включающий электродвигатель и замедлитель, приводимый в движение электродвигателем; узел грануляции, включающий загрузочный бункер и первый и второй поворотные цилиндры внутри бункера; и шестеренчатый редуктор в соответствии с вышеперечисленными пунктами, расположенный между приводным узлом и узлом грануляции, входной вал коробки передач, принимающий мощность от замедлителя приводного узла, первый выходной вал шестеренчатого редуктора, соединенный с первым поворотным цилиндром, и второй выходной вал, соединенный со вторым поворотным цилиндром.
Краткое описание чертежей
Признаки и преимущества примеров изобретения станут очевидными со ссылкой на варианты осуществления и чертежи, где:
на фиг. 1 представлено схематическое изображение машины для производства гранул по настоящему изобретению;
на фиг. 2 представлен вид в перспективе внутреннего строения шестеренчатого редуктора с узлом смазки;
на фиг. 3 представлено более детальное изображение внутреннего строения шестеренчатого редуктора, причем узел смазки опущен;
на фиг. 4 представлен вид в разрезе внутреннего строения шестеренчатого редуктора, изображенного на фиг. 3, по осевой линии;
на фиг. 5 представлен вид сверху внутреннего строения шестеренчатого редуктора, изображенного на фиг. 3; и
на фиг. 6 представлена деталь вида в разрезе, показывающая схему соединения соединительного звена и двухреечного элемента.
Осуществление изобретения
Ниже следует описание настоящего изобретения со ссылкой на варианты осуществления, которые показаны на чертежах. По возможности на всех чертежах для указания одинаковых или аналогичных компонентов использованы одинаковые ссылочные номера.
На фиг. 1 представлен вид в перспективе, демонстрирующий всю машину для производства гранул по настоящему изобретению, каковая машина обычно включает шестеренчатый редуктор 1 с узлом смазки, предназначенным для нее; приводной узел 2 для приведения в движение шестеренчатого редуктора, причем этот приводной узел включает электродвигатель 21 и замедлитель 22; и узел 4 грануляции с загрузочным бункером, двумя поворотными цилиндрами и сеткой внутри бункера, причем два поворотных цилиндра приводятся в движение двумя выходными валами шестеренчатого редуктора. В настоящем изобретении электродвигатель 21 предпочтительно представляет собой двигатель замедлителя, а его выходной вал предпочтительно используется для приведения в движение замедлителя 22 для выдачи с помощью традиционного конвейера. Это повышает эффективность передачи и продлевает срок службы. Шестеренчатый редуктор 1 машины для производства гранул, как показано на фиг. 1, имеет герметичный корпус 10 в общем кубической формы, и для обеспечения герметичности между корпусом и входным и выходными валами используются уплотнительные элементы для предотвращения утечки смазочного материала из корпуса, с одной стороны, и для предотвращения попадания внутрь корпуса внешних загрязнений, таких как вода, пыль и т.п., с другой стороны.
На фиг. 2 представлен вид в перспективе, показывающий внутреннее строение шестеренчатого редуктора с узлом смазки, а на фиг. 3 представлено более детальное изображение внутреннего строения шестеренчатого редуктора, причем узел смазки опущен, а корпус 10 не показан для ясности. Ссылаясь на фиг. 1 и 2, шестеренчатый редуктор имеет входной вал (не показан) для приведения его в движение, причем входной вал входит в корпус снаружи; и два выходных вала, первый выходной вал 113 и второй выходной вал 114, которые выходят из корпуса и имеют параллельные оси для выдачи мощности для приведения в движение двух поворотных цилиндров узла грануляции, где первый выходной вал 113 имеет первую шестерню 123 внутри корпуса, а второй выходной вал 114 имеет вторую шестерню 124 внутри корпуса.
Один двухреечный элемент 19 используется в настоящем изобретении для приведения в движение первой шестерни 123 и второй шестерни 124. Двухреечный элемент 19 можно рассматривать как две рейки, сконструированные в виде единой детали, которая, как показано на чертежах, образована на двух своих сторонах из первой рейки 191 и второй рейки 192, причем первая рейка 191 входит в зацепление с первой шестерней 123, а вторая рейка 192 входит в зацепление со второй шестерней 124. Предпочтительно первая и вторая шестерни имеют число зубьев и модуль, и тогда первая шестерня и вторая шестерня могут быть расположены симметрично относительно друг друга.
Между входным валом и двухреечным элементом расположен кривошипно-рычажный механизм для приведения в движение двухреечного элемента 19 и, в свою очередь, приведения первой и второй шестерней во вращательное движение. Кривошипно-рычажный механизм, как показано на фиг. 3, включает кривошип 11, который соединен с входным валом и приводится им во вращательное движение, и соединительное звено 14, шарнирно соединенное с пальцем 11a кривошипа 11 на одном конце (нижний конец на фиг. 3) и шарнирно соединенное с двухреечным элементом на другом конце (верхний конец на фиг. 3). С целью уменьшения вибрации кривошип предпочтительно подлежит динамической балансировке и включает, например, балансировочный груз 11b напротив пальца 11a кривошипа примерно вокруг центра вращения.
Виды в разрезе на фиг. 4 и 6 дополнительно иллюстрируют соединение между соединительным звеном 14 и кривошипом 11, а также двухреечным элементом 19. Как показано на фиг. 4, нижний конец соединительного звена имеет монтажное отверстие, в котором устанавливается самоцентрирующийся подшипник 12, в который вставляется палец 11a кривошипа. Благодаря самоцентровке самоцентрирующийся подшипник способен компенсировать незначительные ошибки, вызванные производством, сборкой и механической передачей, для повышения точности механической передачи. Дополнительные сведения не будут иллюстрироваться в настоящем документе, поскольку специалисты в данной области могут выбрать подходящий тип самоцентрирующегося подшипника из имеющихся в настоящее время. В то же время в настоящем изобретении предусмотрены соединительная торцевая крышка 13 и болт, завинчивающийся в вал 11a кривошипа через соединительную торцевую крышку для ограничения относительного перемещения между кривошипом и соединительным звеном в осевом направлении пальца кривошипа.
С целью компенсации ошибок для уменьшения вибрации верхний конец соединительного звена и двухреечный элемент соединены таким образом, что двухреечный элемент 19 имеет палец 18 рейки, ось которого перпендикулярна плоскости первой и второй реек, а на верхнем конце соединительного звена 14 находится палец 16 соединительного звена, в центре которого имеется монтажное отверстие для установки в нем пальца 18 рейки; при установке пальца рейки в монтажное отверстие палец 16 соединительного звена имеет возможность вращаться вокруг пальца 18 рейки; предпочтительно подшипник 17 пальца рейки, например подшипник скольжения, размещается между монтажным отверстием пальца 16 соединительного звена и пальцем 18 рейки. Два конца пальца рейки вставлены шарнирно в монтажное отверстие в пальце соединительного звена, который находится между двумя соединительными фланцами в форме вилки на верхнем конце соединительного звена, так что палец 16 соединительного звена может вращаться относительно соединительного звена 14. Предпочтительно два конца пальца соединительного звена устанавливаются в монтажное отверстие для пальца соединительного звена посредством подшипника 15 пальца соединительного звена, который предпочтительно является подшипником скольжения.
Двухреечный элемент 19 и его направляющая в настоящем изобретении будут подробно проиллюстрированы со ссылкой на фиг. 3, 4 и 5. Для направления прямолинейного движения двухреечного элемента 19 в настоящем изобретении предусмотрена линейная направляющая 111, перпендикулярная плоскости первого выходного вала 113 и второго выходного вала 114. Направляющие, предпочтительно в количестве двух или более штук, крепятся к соединительной пластине 112 направляющей с помощью, например, болтов. Соединительная пластина 112 направляющей крепится к корпусу. В этом случае при повреждении и необходимости замены можно заменить только направляющую 111, при этом другие компоненты остаются незатронутыми. Двухреечный элемент 19 обеспечен компонентом, который входит в сцепление с направляющей 111; например, двухреечный элемент предпочтительно обеспечен ползуном 110, который скользит по направляющей 111; или между двухреечным элементом 19 и направляющей 111 имеет место трение вращения.
Ссылаясь на фиг. 2, вводится узел 3 смазки шестеренчатого редуктора. Как показано на чертеже, узел 3 смазки включает смазочный насос 31, смазочный трубопровод 32 и множество смазочных отводов, каждый из которых соединен со смазочным трубопроводом через раздатчик 33 смазки, при этом смазочный трубопровод получает смазочный материал от смазочного насоса 31, а множество смазочных отводов используется для доставки смазочного материала в смазываемые точки. Смазочные отводы включают, например, первый смазочный отвод для смазки первой шестерни 123 и первой рейки 191, второй смазочный отвод для смазки второй шестерни 124 и второй рейки 192, третий смазочный отвод для смазки направляющей 111, четвертый смазочный отвод для смазки подшипника первого выходного вала и пятый смазочный отвод для смазки подшипника второго выходного вала.
Промышленное применение
Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже будет подробно проиллюстрирован принцип работы шестеренчатого редуктора и машины для производства гранул по настоящему изобретению.
Ссылаясь на фиг. 1 и 2, вращающийся выходной вал электродвигателя 21 приводного узла 2 передает мощность на замедлитель 22, который передает мощность на входной вал после редукции до целевой частоты вращения. Кривошипно-рычажный механизм шестеренчатого редуктора преобразует вращательное движение входного вала в прямолинейное движение двухреечного элемента 19 по направляющей 111 для приведения находящихся в зацеплении первой шестерни 123 и второй шестерни 124 во вращательное движение; а эти две шестерни приводят во вращательное движение сопряженные первый выходной вал 113 и второй выходной вал 114 соответственно. Первый и второй выходные валы приводят во вращательное движение первый поворотный цилиндр и второй поворотный цилиндр узла 4 грануляции соответственно для производства гранул.
Перечень ссылочных номеров
1 — шестеренчатый редуктор
10 — корпус
11 — кривошип
11a — палец кривошипа
11b — балансировочный груз
12 — самоцентрирующийся подшипник
13 — соединительная торцевая крышка
14 — соединительное звено
15 — подшипник пальца соединительного звена
16 — палец соединительного звена
17 — подшипник пальца рейки
18 — палец рейки
19 — двухреечный элемент
191 — первая рейка
192 — вторая рейка
110 — ползун
111 — направляющая
112 — соединительная пластина направляющей
113 — первый выходной вал
114 — второй выходной вал
123 — первая шестерня
124 — вторая шестерня
2 — приводной узел
21 — электродвигатель
22 — замедлитель
3 — узел смазки
31 — смазочный насос
32 — смазочный трубопровод
33 — раздатчик смазки
4 — узел грануляции