RU154351U1 - VIBRATION MILL - Google Patents

Abstract

Вибрационная мельница, состоящая из помольной камеры, в состав которой входит корпус, расположенный в нем вибратор, установленный на раме посредством упругой опоры и двигателя, установленного на той же раме, вал которого соединен с валом вибратора эластичной муфтой, при этом к внутренним поверхностям днищ корпуса посредством болтовых соединений прикреплены плитки брони, а на внешней поверхности вибратора смонтирована сменная броня, отличающаяся тем, что на раме осесимметрично с каждой цилиндрической пружиной упругой опоры закреплен груз, масса которого определяется соотношением:где m - масса груза, кг;Μ - масса вибрационной мельницы с мелющими телами и измельчаемым материалом, кг;n - число цилиндрических пружин упругой опоры;k - жесткость цилиндрической пружины,ω - частота вращения вала вибратора, с.Vibration mill, consisting of a grinding chamber, which includes a housing, a vibrator located in it, mounted on the frame by means of an elastic support and an engine mounted on the same frame, the shaft of which is connected to the vibrator shaft by an elastic coupling, and to the inner surfaces of the bottoms of the housing by means of bolted joints, armor tiles are attached, and on the outer surface of the vibrator, replaceable armor is mounted, characterized in that the frame is axially symmetrical with each coil spring of the elastic support fixed to knots, the mass of which is determined by the ratio: where m is the mass of the load, kg; Μ is the mass of the vibrating mill with grinding media and crushed material, kg; n is the number of cylindrical springs of the elastic support; k is the stiffness of the cylindrical spring, ω is the rotational speed of the vibrator shaft, from.

Description

Вибрационная мельница относится к области измельчения твердых материалов и может найти применение в горноперерабатывающей, строительной, химической, нефтехимической, металлургической, теплоэнергетической и других отраслях промышленности, а также при переработке твердых и твердообразных отходов в экологических процессах их утилизации.Vibratory mill belongs to the field of grinding of solid materials and can find application in mining, construction, chemical, petrochemical, metallurgical, heat and power and other industries, as well as in the processing of solid and solid waste in environmental processes for their disposal.

Известны конструкции промышленных вибрационных мельниц, состоящие из корпуса, опирающегося на пружины, которые установлены на раме. В корпусе мельницы расположен вибратор, основной частью которого является дебалансный вал, получающий вращение от электродвигателя через эластичную муфту (Шаповалов Ю.Н., Шеин В.С. Машины и аппараты общехимического назначения. Учебное пособие. - Воронеж: Издательство Воронежского университета, 1982, С. 19, 26; Тимонин А.С. Машины и аппараты химических производств. - Калуга: Ноосфера, 2014, С. 227, 228).Known designs of industrial vibration mills, consisting of a housing supported by springs that are mounted on the frame. A vibrator is located in the mill body, the main part of which is an unbalanced shaft that receives rotation from an electric motor through an elastic coupling (Shapovalov Yu.N., Shein V.S. Machines and apparatuses for general chemical use. Textbook. - Voronezh: Publishing House of Voronezh University, 1982, S. 19, 26; Timonin A.S. Machines and devices for chemical production.- Kaluga: Noosphere, 2014, S. 227, 228).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная производительность из-за малой амплитуды колебаний мелющих шаров и частиц или кусков измельчаемого материала.The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient productivity due to the small amplitude of oscillations of grinding balls and particles or pieces of crushed material.

Известна вибрационная мельница, содержащая камеру помола, дебалансный вал с опорами вращения, амортизаторы и раму, при этом помольная камера установлена на дебалансном валу и снабжена противовесом (авт.св. СССР №2040970, В02С 19/16, 1992).Known vibration mill containing a grinding chamber, an unbalanced shaft with rotation bearings, shock absorbers and a frame, while the grinding chamber is mounted on an unbalanced shaft and equipped with a counterweight (ed. St. USSR No. 2040970, V02C 19/16, 1992).

К причинам препятствующим достижению заданного технического результата относится невысокая амплитуда колебаний мелющих шаров и частиц или кусков измельчаемого материала, что увеличивает время и уменьшает производительность вибрационной мельницы.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the low oscillation amplitude of grinding balls and particles or pieces of crushed material, which increases time and reduces the performance of the vibratory mill.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип, является вибрационная мельница, состоящая из помольной камеры, в состав которой входит корпус и расположенный в нем вибратор, установленный на раме посредством упругой опоры в виде цилиндрических пружин, и двигателя, установленного на той же раме, вал которого соединен с валом вибратора эластичной муфтой, при этом к внутренним поверхностям днищ корпуса посредствам болтовых соединений прикреплены плитки брони, на внешней поверхности вибратора смонтирована сменная броня в виде продольных полос и прикреплена к вибратору посредством внутренних конических разрезных колец, прижатых путем затяжки болтового соединения плиток днищ корпуса, выполненных на торце с конической поверхностью, а плитки брони выполнены также в виде продольных полос, прижатых с двух сторон к поверхности обечайки посредством внешних конических разрезных колец путем затяжки болтового соединения плиток днищ корпуса, выполненных на обоих торцах с коническими поверхностями (описание патента РФ №2033265, В02С 19/16,1995 г.).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted as a prototype is a vibration mill, consisting of a grinding chamber, which includes a housing and a vibrator located in it, mounted on the frame by means of an elastic support in the form of coil springs, and an engine mounted on the same frame, the shaft of which is connected to the vibrator shaft by an elastic coupling, while armor tiles are attached to the inner surfaces of the bottoms of the housing by bolt connections, on the outer surface In the case of the vibrator, removable armor is mounted in the form of longitudinal strips and attached to the vibrator by means of internal conical split rings pressed by tightening the bolted joints of the bottom plates of the body made on the end face with a conical surface, and the armor tiles are also made in the form of longitudinal strips pressed on both sides to the surface of the shell by means of external conical split rings by tightening the bolted connection of the tiles of the bottoms of the housing, made at both ends with conical surfaces (patent description F №2033265, V02S 19 / 16.1995 g).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная производительность из-за малой амплитуды колебаний мелющих тел и частиц или кусков измельчаемого материала, которая снижает кинетическую энергию удара мелющих тел о поверхность измельчаемого материала и процесса самоизмельчения при взаимодействии поверхностей частиц или кусков измельчаемого материала друг с другом.The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient productivity due to the small amplitude of vibrations of grinding media and particles or pieces of crushed material, which reduces the kinetic energy of impact of grinding media on the surface of the grinding material and the self-grinding process during the interaction of the surfaces of particles or pieces of ground material with a friend.

Техническим результатом предлагаемой конструкции вибрационной мельницы является увеличение производительности за счет повышения амплитуды колебаний мелющих тел и частиц или кусков измельчаемого материала в помольной камере при резонансном режиме вибрации вибратора и вибрационной мельницы.The technical result of the proposed design of the vibratory mill is to increase productivity by increasing the amplitude of oscillations of grinding media and particles or pieces of the crushed material in the grinding chamber with the resonant vibration mode of the vibrator and the vibratory mill.

Поставленный технический результат достигается тем, что в вибрационной мельнице, состоящей из помольной камеры, в состав которой входит корпус, расположенный в нем вибратор, установленный на раме посредством упругой опоры и двигателя, установленного на той же раме, вал которого соединен с валом вибратора эластичной муфтой, при этом к внутренним поверхностям днищ корпуса посредством болтовых соединений прикреплены плитки брони, а на внешней поверхности вибратора смонтирована сменная броня, причем на раме осесимметрично с каждой цилиндрической пружиной упругой опоры закреплен груз, масса которого определяется соотношением:The technical result is achieved in that in a vibration mill consisting of a grinding chamber, which includes a housing, a vibrator located in it, mounted on the frame by means of an elastic support and an engine mounted on the same frame, the shaft of which is connected to the vibrator shaft by an elastic coupling while the armor tiles are attached to the inner surfaces of the bottoms of the body by means of bolted connections, and replaceable armor is mounted on the outer surface of the vibrator, and each cylinder is axisymmetric The spring of the elastic support is fixed load, the mass of which is determined by the ratio:

где m - масса груза, кг;where m is the mass of the cargo, kg;

М - масса вибрационной мельницы с мелющими телами и измельчаемым материалом, кг;M is the mass of the vibrating mill with grinding media and ground material, kg;

n - число цилиндрических пружин упругой опоры;n is the number of coil springs of the elastic support;

k - жесткость цилиндрической пружины,

k is the stiffness of the coil spring,

ω - частота вращения вала вибратора, с^-1.ω is the rotational speed of the vibrator shaft, s ^-1 .

Закрепление грузов на раме осесимметрично с каждой цилиндрической пружиной обеспечивает динамическое равновесие вибрационной мельницы при ее колебаниях на цилиндрических пружинах, что увеличивает рабочее время без поломок и остановок на ремонт и способствует росту производительности.Securing the loads on the frame axisymmetrically with each coil spring ensures the dynamic balance of the vibration mill when it vibrates on the coil springs, which increases working time without breakdowns and repair stops and increases productivity.

Закрепление грузов с массой m, подчиняющихся условию (1), позволяет перевести обычный режим работы вибрационной мельницы с частотой колебаний со и небольшой амплитудой в резонансный режим работы, когда частота колебаний ω вибратора совпадает с частотой колебаний f вибрационной мельницы с мелющими телами и измельчаемым материалом, имеющих общую массу М. В резонансном режиме колебаний амплитуда колебаний вибрационной мельницы с мелющими телами и измельчаемым материалом резко возрастает, растет кинетическая энергия удара мелющих тел о поверхность частиц или кусков измельчаемого материала, что приводит к увеличению силы удара мелющих тел о поверхность измельчаемого материала, а также самоизмельчению кусков и частиц измельчаемого материала при ударе и истирании их друг с другом, а значит увеличению производительности процесса измельчения.The fastening of goods with mass m, subject to condition (1), allows you to translate the normal mode of operation of a vibration mill with an oscillation frequency c and a small amplitude into a resonant mode of operation, when the oscillation frequency ω of the vibrator coincides with the oscillation frequency f of the vibrating mill with grinding media and crushed material, having a total mass M. In the resonant mode of vibration, the vibration amplitude of a vibration mill with grinding media and grinding material increases sharply, and the kinetic energy of the impact of grinding media about the surface of the particles or pieces of the crushed material, which leads to an increase in the impact force of the grinding media on the surface of the crushed material, as well as the self-grinding of pieces and particles of the crushed material upon impact and abrasion with each other, which means an increase in the productivity of the grinding process.

На чертеже показана вибрационная мельница, продольный разрез.The drawing shows a vibration mill, a longitudinal section.

Вибрационная мельница состоит из помольной камеры 1, в состав которой входят корпус 2 и вибратор 3, расположенный внутри корпуса. Камера установлена на раме 4 посредством упругой опоры, выполненной в виде цилиндрических пружин 5 в количестве п. Двигатель 6 установлен на той же раме 4. Вал двигателя 6 соединен с валом вибратора 3 эластичной муфтой 7. Плитки брони днищ 8 выполнены торцевыми поверхностями и имеют отверстия под болты 9 крепления. Плитки брони вибратора 10 и обечайки 11 выполнены в виде продольных полос. Между плитками брони днища 8 и плитками брони обечайки 11 и вибратора 10 установлены конические разрезные кольца внешние 12 и внутренние 13. Осесимметрично с каждой цилиндрической пружиной 5 упругой опоры закреплен груз 14, масса которого определяется условием (1).The vibration mill consists of a grinding chamber 1, which includes a housing 2 and a vibrator 3 located inside the housing. The camera is mounted on the frame 4 by means of an elastic support made in the form of cylindrical springs 5 in the amount of p. The engine 6 is mounted on the same frame 4. The shaft of the engine 6 is connected to the shaft of the vibrator 3 by an elastic coupling 7. The armor plates of the bottoms 8 are made with end surfaces and have holes under the bolts 9 mounting. The armor tiles of the vibrator 10 and the shell 11 are made in the form of longitudinal stripes. Between the plates of the armor of the bottom 8 and the tiles of the armor of the shell 11 and the vibrator 10, conical split rings 12 external and internal 13 are installed. Axis symmetrically with each coil spring 5 of the elastic support a load 14 is fixed, the mass of which is determined by condition (1).

Вибрационная мельница работает следующим образом.Vibratory mill operates as follows.

В корпус 2 помольной камеры 1 загружаются мелющие тела (например, шары) и измельчаемый материал. Включают двигатель 6, вал которого через эластичную муфту 7 передает вращение вибратору 3 (например, валу с неуравновешенной массой) с частотой вращения со. Так как масса грузов m, осесимметрично закрепленных над каждой цилиндрической пружиной 5, соответствует условию (1), то собственная частота колебаний f всех цилиндрических пружин 5 упругой опоры становится равной частоте колебаний вибратора 3, что приводит к резонансным колебаниям вибрационной мельницы с мелющими телами и измельчаемым материалом, имеющих общую массу М.Grinding bodies (for example, balls) and crushed material are loaded into the housing 2 of the grinding chamber 1. Turn on the engine 6, the shaft of which through the elastic coupling 7 transmits rotation to the vibrator 3 (for example, a shaft with an unbalanced mass) with a rotation frequency of co. Since the mass of loads m, axisymmetrically fixed over each coil spring 5, corresponds to condition (1), the natural vibration frequency f of all cylindrical springs 5 of the elastic support becomes equal to the vibration frequency of the vibrator 3, which leads to resonant vibrations of a vibration mill with grinding bodies and crushed material having a total mass M.

Такие резонансные колебания мелющих тел и измельчаемого материала происходят с амплитудой гораздо большей, чем в обычной вибрационной мельнице, совершающей вынужденные колебания под воздействием вибратора 3 с частотой со, не совпадающей с частотой колебаний пружинного маятника, каким являются вибрационная мельница с мелющими телами и измельчаемым материалом и грузами 14 общей массой М+m и имеющим собственную частоту колебанийSuch resonant vibrations of grinding media and the material being ground occur with an amplitude much greater than in a conventional vibration mill, which makes forced vibrations under the influence of a vibrator 3 with a frequency ω that does not coincide with the oscillation frequency of a spring pendulum, which is a vibration mill with grinding bodies and ground material and cargo 14 with a total mass of M + m and having its own vibration frequency

(Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике - М: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963, С. 102).(Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics - M: State Publishing House of Physics and Mathematics, 1963, p. 102).

Высокая резонансная амплитуда колебаний вибрационной мельницы с мелющими телами и измельчаемым материалом приводит к увеличению скорости измельчения и производительности вибрационной мельницы.The high resonance amplitude of vibrations of the vibratory mill with grinding media and the material to be ground leads to an increase in the grinding speed and productivity of the vibratory mill.

Пример 1. Масса вибрационной мельницы с мелющими телами и измельчаемым материалом М=1200 кг; частота вращения вибратора 3

Число цилиндрических пружин 5 упругой опоры n=4, жесткость каждой пружины

Example 1. The mass of a vibrating mill with grinding media and crushed material M = 1200 kg; vibrator speed 3

The number of coil springs 5 of the elastic support n = 4, the stiffness of each spring

Тогда согласно условию (1) общая масса всех грузов 14, осесимметрично закрепленных на раме 4 с каждой цилиндрической пружиной должна составлятьThen, according to condition (1), the total mass of all goods 14, axisymmetrically mounted on the frame 4 with each coil spring should be

Определим собственную частоту колебаний f пружинного маятника, образованного вибрационной мельницей с мелющими телами и измельчаемым материалом массой М=1200 кг и четырьмя грузами 14 с массой каждого m=56,6 кг и жесткостью каждой из четырех пружин

согласно уравнению (2)We define the natural vibration frequency f of the spring pendulum formed by a vibration mill with grinding bodies and crushed material with a mass of M = 1200 kg and four weights 14 with a mass of each m = 56.6 kg and the stiffness of each of the four springs

according to equation (2)

то есть при массе каждого груза 14 осесимметрично закрепленного на раме 4 с каждой цилиндрической пружиной с жесткостью

собственная частота колебаний

вибрационной мельницы будет равна частоте вынужденных колебаний вибратора 3

that is, with the mass of each load 14 axisymmetrically fixed to the frame 4 with each coil spring with stiffness

natural frequency

vibratory mill will be equal to the frequency of forced vibrations of the vibrator 3

При изменении массы М вибрационной мельницы с мелющими телами и измельчаемым материалом, например, при уменьшении числа мелющих тел и массы измельчаемого материала в помольной камере 1 массу m каждого груза 14 необходимо будет увеличить, чтобы соблюдалось условие (1) для обеспечения резонансных колебаний и высокой их амплитуды и, наоборот, при увеличении массы М соответственно условию (1) массу m каждого груза 14 необходимо будет уменьшить.When the mass M of the vibration mill with grinding media and the material being ground is changed, for example, when the number of grinding media and the mass of the material being ground in the grinding chamber 1 are reduced, the mass m of each load 14 will need to be increased so that condition (1) is met to ensure resonant vibrations and their high amplitude and, conversely, with an increase in mass M, according to condition (1), the mass m of each load 14 will need to be reduced.

Таким образом, осесимметричная установка на раме 4 над каждой цилиндрической пружиной 5 груза 14 массой m, определяемой условием (1), позволяет обеспечивать резонансный режим колебаний вибрационной мельницы с высокой амплитудой колебаний мелющих тел и измельчаемого материала, что увеличивает скорость измельчения и повышает производительность процесса измельчения.Thus, the axisymmetric installation on the frame 4 above each coil spring 5 of the load 14 of mass m, determined by condition (1), allows you to provide a resonant mode of vibration of a vibration mill with a high amplitude of vibrations of grinding media and the material being ground, which increases the grinding rate and increases the productivity of the grinding process .

Claims (1)

Вибрационная мельница, состоящая из помольной камеры, в состав которой входит корпус, расположенный в нем вибратор, установленный на раме посредством упругой опоры и двигателя, установленного на той же раме, вал которого соединен с валом вибратора эластичной муфтой, при этом к внутренним поверхностям днищ корпуса посредством болтовых соединений прикреплены плитки брони, а на внешней поверхности вибратора смонтирована сменная броня, отличающаяся тем, что на раме осесимметрично с каждой цилиндрической пружиной упругой опоры закреплен груз, масса которого определяется соотношением: Vibration mill, consisting of a grinding chamber, which includes a housing, a vibrator located in it, mounted on the frame by means of an elastic support and an engine mounted on the same frame, the shaft of which is connected to the vibrator shaft by an elastic coupling, and to the inner surfaces of the bottoms of the housing by means of bolted joints, armor tiles are attached, and on the outer surface of the vibrator, replaceable armor is mounted, characterized in that the frame is axially symmetrical with each coil spring of the elastic support fixed to bonds, the mass of which is determined by the ratio:

где m - масса груза, кг;where m is the mass of the cargo, kg; Μ - масса вибрационной мельницы с мелющими телами и измельчаемым материалом, кг;Μ - mass of a vibrating mill with grinding media and ground material, kg; n - число цилиндрических пружин упругой опоры;n is the number of coil springs of the elastic support; k - жесткость цилиндрической пружины,

k is the stiffness of the coil spring,

ω - частота вращения вала вибратора, с^-1.

ω is the rotational speed of the vibrator shaft, s ^-1 .

Images