一种具有径向剪切破碎功能的圆锥机制造技术

本发明专利技术公开了一种具有径向剪切破碎功能的圆锥机，在圆锥机机构中设置一套行星轮差转机构，内齿圈设置在定锥上，外齿圈设置在动锥上，且两者啮合运转，这是本发明专利技术最明显的结构特征之一。本发明专利技术的显著功效是：运用内、外齿圈啮合运转的特性锁定动锥与定锥为恒速比同步运转，取代现有技术动锥与定锥之间原为不确定的自由状，并且利用行星轮直径与破碎腔直径的差异产生线速度差，来实现圆锥机的切向剪切破碎功能。使圆锥机具有剪切破碎功能，是圆锥机技术上的一大跨越。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及圆锥式破碎机
，更具体地说是一种具有径向剪切破碎功能的圆锥机。
技术介绍
圆锥式破碎机，又称圆锥机。近十年来，市场上圆锥机异军突起，发展迅猛，正在逐步取代广泛运用的颚式破碎机及具有整形或超细碎(如制砂)等功能的反击破、冲击破、锤破。原因有二 一是圆锥机的挤压破碎机理比冲击破碎的冲击、锤击破碎机理更经济更有效率；二是比同为挤压破碎机理的颚式破碎机而言，改半程作功破碎为全程作功破碎(颚式破碎机有一半回程不作功)，工作效率大幅度提高。圆锥机的作功原理是靠动锥设置一个偏心角，使动锥旋转时有一个凸面作周而复始地破碎作功。为了使破碎壁能360°均勻磨损而不是在凸面固定磨损，圆锥机的创始人把动锥设计为与偏心套成滑动磨擦副(两者之间有一轴瓦，轴瓦靠充分润滑实现抗磨性)。 这样，动锥与偏心套行成自由运动状，偏心套高速运转而动锥基本不转。圆锥机也就因此失去了径向方向上的破碎力(破碎壁与物料之间只有法向正压力破碎力)，也就决定了圆锥机先天性缺陷——没有切向剪切破碎功能。圆锥机虽然实现了全程作功而超越了颚破。但圆锥机如能同时具备剪切破碎功能，那圆锥机将更完美、更有效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提升现有技术圆锥机的破碎效率，设计了一种结构简单、低成本，破碎效率更高的具有径向剪切破碎功能的圆锥机。为了达到以上目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的一种具有径向剪切破碎功能的圆锥机，包括机架、定锥、动锥、轧白壁和破碎壁，轧白壁固定于定锥内侧，破碎壁固定于动锥外侧，破碎壁套设在轧白壁内形成破碎腔，其特征在于，在圆锥机中设置一套限制动锥自由状运转的行星轮差转机构，该行星轮差转机构包括一对啮合运转的外齿圈和内齿圈。本专利技术明显的结构特征是在圆锥机中设置一套行星轮差速机构，内齿圈设置在机架上，外齿圈设置在动锥上，且两者啮合运转。在现有技术下，圆锥机破碎腔的内、外壁线速度理论上是同步的(不考虑摩擦力和惯性力等)，所以破碎腔的内、外壁对物料只有法向正破碎压力，没有切向破碎力。而本专利技术中，由于行星轮差速机构的作用，圆锥机破碎腔的内、外壁线速度是不同步的，内壁比外壁线速度要快，所以破碎腔的内、外壁对物料的破碎既有法向方向的挤压破碎力，又有切线方向的剪切破碎力。在破碎机械中，剪切破碎机理要比挤压破碎机理优越，因为通常物料的物理特征是抗剪切应力强度比抗挤压应力强度要小得多。所以处于剪切破碎机理下的破碎效果要比处于纯挤压破碎机理下更省功耗，更有效率。我们还可以从仿生学中得到启示和印证。人类(包括动物)的进食咀嚼运动，总是以挤压为主，伴以切向小幅运动(即剪切运动)，这样的咀嚼效果最佳。圆锥机的先天不足就是它的破碎机理中没有剪切破碎机理。圆锥机的作功原理是靠动锥设置偏心角，使动锥有一个凸面作周而复始地破碎作功。假如将动锥与偏心套设计为同一体，即偏心套转一圈，动锥也转一圈，那么它每转一圈， 其磨损区就固定在凸面区。这凸面区会被迅速磨损，并且它的破碎效果与效率也会随着凸面区的磨损而迅速衰减。显然，这样的破碎设备是没有实用意义的，所以圆锥机的创始人把动锥设计为与偏心套成滑动磨擦副状(两者之间有一轴瓦，轴瓦靠充分润滑实现抗磨性)。 这样，动锥与偏心套成自由状，偏心套高速运转而动锥基本不转。因此，破碎壁与物料之间只有法向的正压力破碎，而没有切向的剪切力破碎。圆锥机的创始人为了使破碎壁能360°均勻磨损而不是在凸面固定磨损，将动锥与偏心套设计成自由状，圆锥机也就因此失去了(径向方向上的)剪切运动力。也就决定了圆锥机先天性缺陷——丧失了切向剪切破碎功能。圆锥机只有挤压破碎功能而没有剪切破碎功能，是由现有技术圆锥机设计时的功能安排所决定的，不是设计者失误，而是出于无奈。本专利技术弥补了现有技术圆锥机的这一先天性缺陷。本专利技术运用内、外齿圈啮合运转的特性锁定动锥与定锥为恒比速同步运动，取代现有技术动锥与定锥之间原为不确定的自由状，并且利用行星轮直径与破碎腔直径的差异产生线速度差，来实现圆锥机的切向剪切破碎功能，是本专利技术的核心技术。使圆锥机具有剪切破碎功能，是圆锥机技术上的一大跨越。行星轮机构给破碎副带来的剪切运动机理分析如下(参见图5-图9)图5为本专利技术的行星轮差转机构示意图。L1是行星轮外圈，固定于机架上,L2是行星轮内圈，固定于动锥，外圈的内齿与内圈的外齿的啮合运转，两者的线速度是恒定相同的 (其中m为偏心距)。图6为现有技术圆锥机的动锥和定锥的结构示意图。L3为定锥上轧臼壁，L4为动锥上破碎壁(m为偏心距)。为了方便分析，假设在紧边处，定锥破碎壁内壁与动锥破碎壁外壁始终是相切运动(实际上是相分离形成一个破碎腔)，如不考虑摩擦力和惯性力，也视为线速度是相同的。图7为本专利技术的行星轮差转机构的行星轮内圈自转一圈时的位置示意图。行星轮机构中的行星轮中心O1绕机架中心0转一圈后，B点到了 N位置(因为线速度相等，所以行星轮内圈自转一圈的弧长BCB等于行星轮外圈的弧长ADN)。图8为现有技术圆锥机的动锥绕定锥的自转一圈时的位置示意图。动锥中心O1绕机架中心0转一圈后，B1点到了 M位置(假设在破碎腔紧边处A1A1相切，且动锥运动不考虑摩擦力和惯性力，也视为线速度相等，所以动锥绕定锥的自转一圈时的弧长B1C1B1等于定锥的弧长A1D1Mh行星轮内圈直径比动锥直径小，故弧长比之要小。图9为本专利技术圆锥机的动锥绕定锥自转一圈时动锥的位置示意图。在圆锥机破碎副中设置了行星轮后，L2与L4同为一体(同为动锥)，且L1与L3都是固定于机架上的。行星轮内圈L2沿外圈L1自转一圈，B点到了 N位置，而圆锥机的动锥L4沿定锥L3自转一圈， B1到了 M位置。又因为L2 = L4 (是动锥上的同一体)，两者角速度相等，且L4的运动位置是由L2决定的(由内外齿圈啮合决定运动位置)。动锥上的M点就被拉到同一相位角的N 处，这MN就是线速度差。即由这线速度差产生了剪切运动(剪切力)。上述分析说明设置了行星轮机构后，L3, L4不再是线速度相同，而是L4慢于L3运动，这就是剪切运动。剪切运动的大小由定锥直径与行星轮外圈直径两者的差值决定，差值越大位移越大，即剪切力越大，反之越小。由于L2的速度比“慢，直观上看，它是在反转(如图示，当行星轮的内圈中心沿外圈作顺时针旋转时，则行星轮的内圈在作逆时针自转)。在破碎过程中，同时沿着给料方向作剪切运动的这一运动特征，对破碎作功极为有利。有益效果(1)本专利技术改圆锥机挤压破碎机理为剪挫破碎机理，使破碎机实现剪切破碎功能，这是具有革命性的进步，大幅度提高了破碎效率。(2)避免飞车事故。圆锥机有一个常见事故就是飞车，即正常情况下，动锥一般不转动(理论上)，但实际上由于摩擦力和惯性力的存在，会有一个正向或反方的慢转速(一般5-15转/分)，遇到烧轴瓦或失油时动锥与驱动套会咬死一起转O50-350转/分)，这就是飞车。本专利技术将动锥与定锥之间用内、外齿圈啮合的差速固定运动，相对运动位置是确定的，不存在飞车。(3)本专利技术在破碎壁表面设置了螺旋筋或网孔网状，除了配合上述线速度差实现剪切破碎功能以外，还具有折破、劈破、挤破等多种有效的破碎机理，对提高圆锥机破碎效率十分有利。作为优选，所述内齿圈设置在机架上，外齿圈设置在动锥底部上。可根据不同类型圆锥机的特点，选择齿圈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱兴良，
申请(专利权)人：义乌市黑白矿山机械有限公司，
类型：发明
国别省市：