RU2393018C1 - Method of material crushing - Google Patents
Method of material crushing Download PDFInfo
- 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
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crushing And Grinding (AREA)
Abstract
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
где m - масса ротора 1,where m is the mass of the
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
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
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
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:
В этом случае нормальное давление ротора 1 с массой m на поверхность корпуса 2 будет:In this case, the normal pressure of the
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:
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:
Нормальная сила давления ротора на материал будет:The normal pressure force of the rotor on the material will be:
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:
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)
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)
| 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 |
-
2009
- 2009-06-02 RU RU2009121478/03A patent/RU2393018C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| 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 |