[go: up one dir, main page]

RU2393018C1 - Method of material crushing - Google Patents

Method of material crushing Download PDF

Info

Publication number
RU2393018C1
RU2393018C1 RU2009121478/03A RU2009121478A RU2393018C1 RU 2393018 C1 RU2393018 C1 RU 2393018C1 RU 2009121478/03 A RU2009121478/03 A RU 2009121478/03A RU 2009121478 A RU2009121478 A RU 2009121478A RU 2393018 C1 RU2393018 C1 RU 2393018C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
contact
force
supporting surface
pressure
Prior art date
Application number
RU2009121478/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Алексеевич Артюхов (RU)
Евгений Алексеевич Артюхов
Владимир Иванович Игнатов (RU)
Владимир Иванович Игнатов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии - инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии - инжиниринг" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии - инжиниринг"
Priority to RU2009121478/03A priority Critical patent/RU2393018C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2393018C1 publication Critical patent/RU2393018C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Crushing And Grinding (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to machine building. Proposed method comprises crushing of material by pressure in the gap between rotor and base surface. Radial force is applied to rotor that moves freely radially to make it come in contact with support surface. Material is fed into crusher and rotor runs at angular speed ω, angular frequency Ω of rotor radial vibrations is measured. Contact force and torque are set to keep Ω/ω ratio approximating to r/(R-r) ratio where R and r are, respectively, radii of support surface and rotor at the point of their contact.
EFFECT: increased pressure of rotor on crushed material.
3 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к измельчительным устройствам (мельницам, дробилкам) с вращающимся рабочим элементом-ротором, и может быть использовано в технологических процессах измельчения материала высоким давлением и истиранием.The invention relates to the field of engineering, namely to grinding devices (mills, crushers) with a rotating working element-rotor, and can be used in technological processes of grinding material with high pressure and abrasion.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известен способ измельчения материала раздавливанием в зазоре между вращающимся ротором и опорной поверхностью, который реализуется, например, в конусных дробилках, описанных в книге Е.Е.Андреева и О.Н.Тихонова «Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению», Санкт-Петербургский государственный горный институт, СПб, 2007, с.28-48. Измельчение материала в них происходит в зазоре между конической опорной поверхностью и коническим ротором, совершающим обкат по этой поверхности благодаря эксцентриковому приводу ротора (рис.1.3.2) или дебалансу, установленному на роторе (рис.1.3.10). Недостатком измельчения материала в конусных дробилках является то, что реализация высокого разрушающего давления на материал требует весьма сложной и металлоемкой конструкции (крупные сферические и цилиндрические подшипники скольжения с соответствующими системами смазки и охлаждения, мощные редукторы). Следствием этого является ограничение скорости обката конуса, что ограничивает тонину измельчаемого материала. Известен также способ измельчения, принятый за прототип, основанный на увеличении давления на материал с помощью вращающегося ротора с небольшой массой благодаря гироскопическому моменту, возникающему при его угловом смещении. Описание этого способа дано в книге К. Магнуса «Гироскоп. Теория и применение», изд-во «Мир», М., 1977, с.107-108, рис.3.11. На фиг.1 приведена упрощенная схема такой дробильной мельницы с роторами-бегунами в виде шара 1 (на рисунке показан только один) и основанием (мельничной чашей) 2. Ротор катится по основанию (благодаря их контакту в начальный период из-за действия силы тяжести) при передаче вращения от приводного вала 3 через шарнир Ш и штангу А. Сила нормального давления ротора, обусловленная гироскопическим моментом, в прототипе равна:A known method of grinding material by crushing in the gap between a rotating rotor and a supporting surface, which is implemented, for example, in cone crushers described in the book by E.E. Andreev and O. Tikhonov "Crushing, grinding and preparation of raw materials for enrichment", St. Petersburg State Mining Institute, St. Petersburg, 2007, p. 28-48. The material is ground in them in the gap between the conical supporting surface and the conical rotor, which is run on this surface due to the eccentric rotor drive (Fig. 1.3.2) or the unbalance mounted on the rotor (Fig. 1.3.10). The disadvantage of grinding material in cone crushers is that the implementation of high destructive pressure on the material requires a very complex and metal-intensive design (large spherical and cylindrical plain bearings with appropriate lubrication and cooling systems, powerful gearboxes). The consequence of this is the limitation of the speed of rolling the cone, which limits the fineness of the crushed material. There is also a method of grinding, adopted as a prototype, based on the increase in pressure on the material using a rotating rotor with a small mass due to the gyroscopic moment arising from its angular displacement. A description of this method is given in the book of K. Magnus “Gyroscope. Theory and application ", publishing house" Mir ", M., 1977, p.107-108, Fig.3.11. Figure 1 shows a simplified diagram of such a crushing mill with runner rotors in the form of a ball 1 (only one is shown in the figure) and a base (mill bowl) 2. The rotor rolls along the base (due to their contact in the initial period due to gravity ) when transmitting rotation from the drive shaft 3 through the hinge Ш and the rod A. The force of the normal pressure of the rotor due to the gyroscopic moment in the prototype is equal to:

Figure 00000001
Figure 00000001

где m - масса ротора 1,where m is the mass of the rotor 1,

r - радиус ротора-шара,r is the radius of the rotor ball,

ω - угловая скорость приводного вала 3.ω is the angular velocity of the drive shaft 3.

Недостатком этого прототипа-способа является небольшая степень увеличения давления на опорную поверхность (материал) при сложности конструкции.The disadvantage of this prototype method is a small degree of increase in pressure on the supporting surface (material) with the complexity of the design.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задача изобретения заключается в значительном увеличении давления ротора на измельчаемый материал при высокой скорости обката ротора. Она решена благодаря тому, что к ротору, имеющему свободу радиальных перемещений, прикладывают радиальную силу до контакта с круглой опорной поверхностью, затем при подаче материала приводят ротор во вращение с угловой частотой ω, измеряют угловую частоту Ω его радиальных колебаний, и заданием силы контакта и вращающего момента поддерживают отношение Ω/ω близким к отношению r/(R-r), где R и r соответственно радиусы опорной поверхности и ротора в месте их контакта.The objective of the invention is to significantly increase the pressure of the rotor on the crushed material at a high speed of rolling around the rotor. It was solved due to the fact that a rotor with freedom of radial movement is applied with a radial force until it contacts a round supporting surface, then, when the material is fed, the rotor is rotated with an angular frequency ω, the angular frequency Ω of its radial vibrations is measured, and the contact force is set and torque maintain the ratio Ω / ω close to the ratio r / (Rr), where R and r, respectively, are the radii of the supporting surface and the rotor at the point of contact.

Перечень фигур и чертежейList of figures and drawings

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 схематично представлен элемент дробильной мельницы-прототипа, использующей гироскопический эффект для увеличения давления рабочего органа - ротора.Figure 1 schematically shows an element of a crushing mill prototype using a gyroscopic effect to increase the pressure of the working body - the rotor.

На фиг.2 приведена конструктивная схема измельчителя, в котором реализуется предложенный способ.Figure 2 shows the structural diagram of the grinder, which implements the proposed method.

Фиг.3 поясняет физическую сущность предложенного способа.Figure 3 explains the physical nature of the proposed method.

Предложенный способ измельчения материала давлением в зазоре между рабочим органом - вращающимся ротором 1 (фиг.2) и круглой опорной поверхностью корпуса 2 заключается в том, что к ротору, имеющему свободу радиальных перемещений (благодаря установке его вала 3 в сферический подшипник 4) прикладывают радиальную силу F от датчика силы 5 (например, в виде электромагнитного устройства) до контакта с опорной поверхностью корпуса 2. При подаче материала в зазор между ротором и опорной поверхностью приводят ротор во вращение с угловой частотой ω, измеряют угловую частоту Ω его радиальных колебаний (частоту обката - благодаря датчику положения вала 3, совмещенному с электромагнитным устройством 5) и заданием (регулированием) силы F, определяющей силу контакта ротора с опорной поверхностью, и вращающего момента, приложенного к валу 3 от двигателя (на чертеже не показан), поддерживают с точностью до 10% отношение Ω/ω к отношению r/(R-r), где R и r соответственно радиусы опорной поверхности и ротора в месте их контакта.The proposed method of grinding material by pressure in the gap between the working body - the rotating rotor 1 (figure 2) and the round supporting surface of the housing 2 consists in applying a radial to the rotor having freedom of radial movement (due to the installation of its shaft 3 in a spherical bearing 4) force F from the force sensor 5 (for example, in the form of an electromagnetic device) to contact with the supporting surface of the housing 2. When feeding material into the gap between the rotor and the supporting surface, the rotor is rotated with an angular frequency ω, meas they select the angular frequency Ω of its radial vibrations (the break-in frequency is due to the shaft 3 position sensor combined with the electromagnetic device 5) and the task (regulation) of the force F, which determines the contact force of the rotor with the supporting surface, and the torque applied to the shaft 3 from the engine ( not shown), maintain with an accuracy of 10% the ratio of Ω / ω to the ratio r / (Rr), where R and r, respectively, are the radii of the supporting surface and the rotor at the point of contact.

В основу предложенного способа положено явление обката в страховочном подшипнике ротора, вращающегося в неконтактном (например, электромагнитном) подшипнике при аварийном отказе этого подшипника (Ю.Н.Журавлев. Активные магнитные подшипники, изд-во «Политехника», Санкт-Петербург, 2003, с.187). Это явление часто приводит к разрушению неконтактного подшипника, в связи с чем предпринимаются различные меры для исключения его, например использование одновременного контакта ротора с внешней и внутренней опорными поверхностями (Е.А.Артюхов и др. Ограничитель скорости обката ротора, журнал «Гироскопия и навигация», №3 (30), 2000). Для предотвращения обката в неконтактных подшипниках стремятся к минимально возможному коэффициенту трения взаимодействующих поверхностей.The proposed method is based on the phenomenon of rolling in the safety bearing of a rotor rotating in a non-contact (for example, electromagnetic) bearing during an emergency failure of this bearing (Yu.N. Zhuravlev. Active magnetic bearings, Polytechnic Publishing House, St. Petersburg, 2003, p. 187). This phenomenon often leads to the destruction of a non-contact bearing, in connection with which various measures are taken to exclude it, for example, the use of simultaneous contact of the rotor with the external and internal supporting surfaces (E. A. Artyukhov et al. Speed limiter for rotor break-in, Gyroscopy and Navigation magazine ”, No. 3 (30), 2000). To prevent break-in in non-contact bearings, they tend to the minimum possible coefficient of friction of interacting surfaces.

По предложенному способу измельчения материала, наоборот, обкат создается и поддерживается использованием естественной силы трения, обусловленной высоким коэффициентом трения ротора в сухом измельчаемом материале и специально прикладываемой внешней силой.According to the proposed method of grinding the material, on the contrary, the run-in is created and maintained using the natural friction force due to the high coefficient of friction of the rotor in the dry grinding material and specially applied external force.

На фиг.3 ротор 1, вращающийся с угловой скоростью ω, введен через измельчаемый материал в контакт К с опорной поверхностью корпуса 2 (при начальном пуске благодаря приложению силы F). Первоначально возникающая в точке К сила трения, касательная к поверхности ротора, приводит к дополнительному вращению (качению) ротора по опорной поверхности с угловой скоростью Ω относительно центра О с радиусом О-Ор, равным (R-r). При идеальном обкате ротора (без скольжения) соблюдается условие равенства нулю суммы линейных скоростей от вращения и обката ротора:In Fig. 3, a rotor 1 rotating with an angular velocity ω is introduced through the material to be crushed into contact K with the supporting surface of the housing 2 (at initial start-up due to the application of force F). The friction force initially arising at point K tangential to the rotor surface leads to additional rotation (rolling) of the rotor along the supporting surface with an angular velocity Ω relative to the center O with a radius O-O p equal to (Rr). With an ideal run-in of the rotor (without sliding), the condition that the sum of the linear velocities of the rotation and the run-in of the rotor is equal to zero:

Figure 00000002
Figure 00000002

из которого следует, что максимальная скорость обката при заданной геометрии (если пренебречь толщиной слоя измельченного материала) равна:from which it follows that the maximum rolling speed for a given geometry (if we neglect the thickness of the layer of crushed material) is equal to:

Figure 00000003
Figure 00000003

В этом случае нормальное давление ротора 1 с массой m на поверхность корпуса 2 будет:In this case, the normal pressure of the rotor 1 with a mass m on the surface of the housing 2 will be:

Figure 00000004
Figure 00000004

Реальный процесс измельчения происходит с некоторым скольжением ротора относительно опорной поверхности, т.е. с затратой энергии на измельчение, когда реальные частота (скорость) обката и нормальное давление удовлетворяют условиям:The actual grinding process occurs with some sliding of the rotor relative to the supporting surface, i.e. with the consumption of energy for grinding, when the real frequency (speed) of the run-in and normal pressure satisfy the conditions:

Figure 00000005
Figure 00000005

Согласно предлагаемому способу с помощью задания силы контакта и вращающего момента (который определяет также дисперсность готового продукта и производительность установки) поддерживают соблюдение условия:According to the proposed method, by setting the contact force and torque (which also determines the dispersion of the finished product and the performance of the installation), the following conditions are maintained:

Figure 00000006
Figure 00000006

Нормальная сила давления ротора на материал будет:The normal pressure force of the rotor on the material will be:

Figure 00000007
Figure 00000007

При этом Npean >> F. Это означает, что величина силы F имеет значение только на начальном этапе возбуждения обката и в случае нарушения условия (7).Moreover, Npean >> F. This means that the magnitude of the force F matters only at the initial stage of the run-in excitation and in case of violation of condition (7).

Сравнение формул (1) и (7) при одинаковых скоростях ω, массах m и радиусах r роторов по предложенному способу и прототипу для малых значений (R-r) дает:A comparison of formulas (1) and (7) at the same speeds ω, masses m and radii r of the rotors according to the proposed method and prototype for small values (R-r) gives:

Figure 00000008
Figure 00000008

из чего следует, что нормальная сила давления на материал по предложенному способу во много раз превышает аналогичное давление в прототипе. Например, при R=52 мм и r=50 мм. Nреал/Nпр≈60, т.е. сила давления по предложенному способу в десятки раз превышает гироскопическую силу давления на материал в прототипе. При этом реализация конструкции мельничного устройства по предложенному способу значительно проще.from which it follows that the normal pressure force on the material according to the proposed method is many times higher than the similar pressure in the prototype. For example, with R = 52 mm and r = 50 mm. Nreal / Npr≈60, i.e. the pressure force of the proposed method is tens of times greater than the gyroscopic pressure force on the material in the prototype. Moreover, the implementation of the design of the mill device according to the proposed method is much simpler.

Claims (1)

Способ измельчения материала давлением в зазоре между вращающимся ротором и круглой опорной поверхностью, отличающийся тем, что к ротору, имеющему свободу радиальных перемещений, прикладывают радиальную силу до контакта с опорной поверхностью, при подаче материала приводят ротор во вращение с угловой частотой ω, измеряют угловую частоту Ω его радиальных колебаний, и заданием силы контакта и вращающего момента поддерживают отношение Ω/ω близким к отношению r/(R-r), где R и r соответственно радиусы опорной поверхности и ротора в месте их контакта. A method of grinding material by pressure in the gap between a rotating rotor and a circular supporting surface, characterized in that a radial force is applied to the rotor having freedom of radial movement before contact with the supporting surface, when the material is fed, the rotor is rotated with an angular frequency ω, the angular frequency is measured Ω of its radial vibrations, and by setting the contact force and torque, maintain the ratio Ω / ω close to the ratio r / (Rr), where R and r are respectively the radii of the supporting surface and the rotor in the place of their contact KTA.
RU2009121478/03A 2009-06-02 2009-06-02 Method of material crushing RU2393018C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009121478/03A RU2393018C1 (en) 2009-06-02 2009-06-02 Method of material crushing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009121478/03A RU2393018C1 (en) 2009-06-02 2009-06-02 Method of material crushing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2393018C1 true RU2393018C1 (en) 2010-06-27

Family

ID=42683511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009121478/03A RU2393018C1 (en) 2009-06-02 2009-06-02 Method of material crushing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2393018C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4067503A (en) * 1976-04-12 1978-01-10 Broman John S Method of grinding in a mill
EP0153754A2 (en) * 1984-02-28 1985-09-04 N I I po TSCHERNA METALURGIA Grinding device for hard material
SU1736605A1 (en) * 1990-04-09 1992-05-30 Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола Apparatus for crushing materials
RU2108866C1 (en) * 1996-08-23 1998-04-20 Бийский технологический институт Алтайского государственного технического университета им.И.И.Ползунова Roller-pendulum mill
RU2248242C2 (en) * 2003-04-18 2005-03-20 Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) Dry rock gyroscopic crushing machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4067503A (en) * 1976-04-12 1978-01-10 Broman John S Method of grinding in a mill
EP0153754A2 (en) * 1984-02-28 1985-09-04 N I I po TSCHERNA METALURGIA Grinding device for hard material
SU1736605A1 (en) * 1990-04-09 1992-05-30 Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола Apparatus for crushing materials
RU2108866C1 (en) * 1996-08-23 1998-04-20 Бийский технологический институт Алтайского государственного технического университета им.И.И.Ползунова Roller-pendulum mill
RU2248242C2 (en) * 2003-04-18 2005-03-20 Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) Dry rock gyroscopic crushing machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sinha Dynamic characteristics of a flexible bladed-rotor with Coulomb damping due to tip-rub
Yongcun et al. The impact of roller dynamic unbalance of high-speed cylindrical roller bearing on the cage nonlinear dynamic characteristics
Bardovskiy et al. Assessing parameters of the accelerator disk of a centrifugal mill taking into account features of particle motion on the disk surface
Polyakov et al. The method of long-life calculation for a friction couple “rotor–hybrid bearing”
CA2932845A1 (en) Roller mill and assembly for driving a roller mill
AU4241002A (en) Solidified load protection system for grinding mills
JP2018081012A (en) Abnormality detection device and method of bearing of crushing roller
RU2393018C1 (en) Method of material crushing
WO2009007149A1 (en) Roller mill
Li et al. Experimental study on friction characteristics and running stability of a novel ultrasonic levitating bearing
Chen et al. Cage motion analysis in coupling influences of ring guidance mode and rotation mode
Pan et al. Study on design and simulation of a novel isolator cylindrical roller bearing
CN100472196C (en) Plain bearing rotor system stability distinguishing and controlling technology
RU91007U1 (en) CONE CRUSHER
CN101687198B (en) Roller mill for grinding particulate material
RU2779885C1 (en) Centrifugal mill for fine grinding of materials
WO1998007518A1 (en) Support bearing for nutating machines
RU2332593C1 (en) Combination bearing support with unequal rigidity racer
Zhu et al. Dynamic Analysis of Vertical Magnetic Suspension System Rotor Dropping to Protective Bearing with Different Structural Parameters
JPH01105026A (en) Centrifugal brake
Sergeev et al. Inertial rotary vibrational drives for crushers of brittle materials
Šimek et al. Development of aerodynamic bearing support for application in air cycle machines
JP2927455B2 (en) Solid raw material crushability evaluation device
Kiran et al. Design for manufacturing and analysis of rotor shaft of hammer mill crusher
Eskin et al. Problems of optimal particle acceleration on straight linear blades of centrifugal rotor-impact mills

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110603