Гидродинамический подшипник, предназначенный для удержания барабана, приводимого во вращение вокруг своей оси

Изобретение относится к гидродинамическому подшипнику (1), предназначенному для удержания полого барабана (2), в случае необходимости деформирующегося в радиальном направлении, приводимого в движение вращения вокруг своей оси. Диаметр барабана превышает или равен одному метру. Подшипник (1) в основном содержит вкладыш (3) и опору (4) вкладыша, при этом вкладыш (3), в частности, постоянной толщины выполнен в виде участка цилиндра с осью (δ), имеющего направляющую поверхность (31), предназначенную для охвата наружной поверхности барабана (2) через пленку смазки, и поверхность (32), принадлежащую к опоре (4) вкладыша. Опора (4) вкладыша содержит, по меньшей мере, на уровне промежуточной зоны подшипника (1) средства (5; 6; 7; 8) ослабления сечения, обеспечивающие упругую деформацию подшипника (1) таким образом, чтобы ограничить максимальное значение направляющих усилий, действующих на вкладыш (3). Изобретение находит свое применение для удержания и направления вращающегося полого барабана, на который действуют неравномерно распределенные силы (F), в частности, такого как барабан дробилки. Объектом изобретения является также дробилка с полым барабаном (2), внутренняя стенка которого образует кольцевую дорожку (21), содержащая средства для прижатия валка (22) к кольцевой дорожке с заданной силой и гидродинамический подшипник (1) в соответствии с изобретением, позволяющий удерживать и направлять во вращении полый барабан. Технический результат: создание гидродинамического подшипника, обеспечивающего удержание и направление барабана, на который действуют неравномерно распределенные силы. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к гидродинамическому подшипнику, предназначенному для удержания барабана, приводимого во вращение вокруг своей оси.

Частным вариантом применения изобретения является удержание и направление вращающегося полого барабана, на который действуют неравномерно распределенные силы, в частности, такого как барабан дробилки.

Изобретение относится также к дробилке, оборудованной гидродинамическим подшипником в соответствии с изобретением.

Для обеспечения измельчения материалов, таких как сырье для производства цемента или некоторые руды, известна дробилка, содержащая полый барабан, приводимый во вращение вокруг своей оси, внутренняя стенка которого образует кольцевую дорожку. Материал, накладываемый слоем на кольцевую дорожку, и измельчение производят при помощи одного или нескольких валков, внутренних по отношению к полому барабану, и с осями, параллельными указанному полому барабану, прижимаемыми под давлением при помощи гидроцилиндров к кольцевой дорожке во время вращения барабана. Такая дробилка описана, в частности, в документе ЕР 0486371. Силы, прикладываемые со стороны валка или валков, приводят к деформации в радиальном направлении.

Полый барабан дробилки установлен на одном или нескольких подшипниках, направляющая поверхность которых отвечает наружной поверхности полого барабана.

Можно использовать только один подшипник или две отстоящие друг от друга группы подшипников при условии, что радиальное направление результирующей силы нагрузок находится внутри угла в центре, ограниченном наружными концами подшипников. Когда подшипники объединены в две группы, находящиеся с каждой стороны от радиального направления, в котором действует максимальная сила, деформация барабана происходит в свободном пространстве, находящемся между подшипниками.

Когда барабан опирается только на один подшипник, упругая деформация барабана происходит над указанным подшипником и приводит к локальному уменьшению толщины жидкой пленки, которое выражается в действии избыточного давления в этом же месте, что может привести к повреждению вкладыша подшипника. Уменьшение толщины является особенно значительным в случае барабана больших размеров, в частности, имеющего диаметр более одного метра.

Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков за счет создания гидродинамического подшипника, обеспечивающего удержание и направление барабана, на который действуют неравномерно распределенные силы.

Изобретение относится также к дробилке, оборудованной гидродинамическим подшипником в соответствии с изобретением, в частности, но не исключительно, в случае одновалковой дробилки.

Другие задачи и отличительные признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве неограничивающего примера осуществления.

Поставленная задача решена в гидродинамическом подшипнике, предназначенном для удержания полого барабана, в случае необходимости деформирующегося в радиальном направлении, приводимого во вращение вокруг своей оси, при этом указанный подшипник в основном содержит вкладыш и опору вкладыша, при этом указанный вкладыш выполнен в виде участка цилиндра с осью δ, имеющего направляющую поверхность с радиусом кривизны, соответствующим радиусу кривизны указанного барабана, предназначенную для охвата наружной поверхности указанного барабана через пленку смазки, и поверхность, принадлежащую к указанной опоре вкладыша, противоположную указанной направляющей поверхности.

Согласно изобретению диаметр указанного барабана превышает или равен одному метру, при этом вкладыш выполнен из металла низкой твердости, указанная опора вкладыша выполнена из металла с твердостью, превышающей твердость металла указанного вкладыша, при этом опора вкладыша воспринимает усилия по всей поверхности вкладыша, противоположной направляющей поверхности, без прерывания контакта, чтобы контролировать деформацию указанного вкладыша, при этом опора вкладыша содержит, по меньшей мере, на уровне промежуточной зоны указанного подшипника средства ослабления сечения, придающие упругость указанной опоре вкладыша, обеспечивая упругую деформацию указанного подшипника так, чтобы ограничить максимальное значение усилий, направленных на вкладыш.

Таким образом, подшипник в соответствии с изобретением позволяет уменьшить избыток локального давления и, следовательно, риск повреждения вкладыша и подшипника, обеспечивая гибкость за счет того, что подшипник слегка сам упруго деформируется в месте, где действует максимальная сила, препятствуя, таким образом, уменьшению толщины пленки смазки.

В системе, в которой силы меняются во времени, изобретение обеспечивает постоянную адаптацию подшипника, при этом компенсация, получаемая за счет упругости опоры, тем больше, чем выше уровень действующих сил.

Согласно факультативным признакам:

- средства ослабления сечения проходят в направлении, параллельном оси δ, по всей длине указанного подшипника,

- указанные средства ослабления сечения выполнены в виде одной или нескольких выемок,

- опора вкладыша является моноблочной, при этом средства ослабления сечения выполнены в виде вытянутой выемки, проходящей параллельно кривизне вкладыша, при этом указанная вытянутая выемка является сквозной в направлении, параллельном указанной оси δ,

- опора вкладыша является моноблочной, при этом средства ослабления сечения выполнены в виде вытянутой выемки, проходящей параллельно касательной к указанному цилиндру с осью δ, при этом указанная вытянутая выемка является сквозной в направлении, параллельном указанной оси δ,

- опора вкладыша является моноблочной, при этом средства ослабления сечения выполнены в виде совокупности выемок, параллельных между собой и сквозных в направлении, параллельном указанной оси δ, при этом указанные выемки распределены согласно геометрии, повторяющей кривизну вкладыша,

- сквозные выемки закрыты фланцами таким образом, что образуют одну или несколько камер в указанной опоре вкладыша, при этом указанная камера или каждая из камер является герметичной по отношению к жидкости под давлением, при этом указанная камера или каждая из камер содержит вход для жидкости, позволяющий регулировать давление в указанной камере,

- согласно альтернативному варианту средства ослабления сечения выполнены в направлении, параллельном оси δ, в промежуточной зоне указанного подшипника, за исключением его концов,

- в частности, средства ослабления сечения могут представлять собой сечение ограниченной толщины, меньшей толщины указанной опоры вкладыша на его концах,

- в случае необходимости, концы указанного вкладыша в направлении, параллельном оси δ, толщиной, превышающей толщину указанного сечения ограниченной толщины, могут быть выполнены в виде отдельных элементов части опоры вкладыша с сечением ограниченной толщины.

Объектом изобретения является также использование указанного гидродинамического подшипника в соответствии с изобретением для удержания и направления вращающегося полого барабана, в случае необходимости деформирующегося в радиальном направлении, на который изнутри действуют неравномерно распределенные силы, в частности, барабана дробилки.

Объектом изобретения является также дробилка, по меньшей мере, содержащая:

- полый барабан, внутренняя стенка которого образует кольцевую дорожку,

- валок, выполненный с возможностью качения по кольцевой дорожке,

- средства для прижатия указанного валка к кольцевой дорожке с заданной силой,

- средства для удержания полого барабана и для его направления во вращении.

Согласно изобретению средства для удержания полого барабана и для его направления во вращении содержат, по меньшей мере, один гидродинамический подшипник в соответствии с изобретением, при этом указанные средства ослабления сечения указанного гидродинамического подшипника расположены на уровне зоны приложения усилий, создаваемых указанным валком, на указанный полый барабан.

Изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 схематично показана дробилка с полым барабаном и валком, оборудованная гидродинамическим подшипником в соответствии с изобретением согласно варианту осуществления;

на фиг.2 схематично показана дробилка с полым барабаном и валком, оборудованная гидродинамическим подшипником в соответствии с изобретением согласно второму варианту осуществления;

на фиг.3 схематично показана дробилка с полым барабаном и валком, оборудованная гидродинамическим подшипником в соответствии с изобретением согласно третьему варианту осуществления;

на фиг.4 схематично показана дробилка с полым барабаном и валком, оборудованная гидродинамическим подшипником в соответствии с изобретением согласно четвертому варианту осуществления;

на фиг.5 показан подшипник, изображенный на фиг.4, вид в разрезе по линии IV-IV;

на фиг.6 показан подшипник, изображенный на фиг.4, согласно альтернативному варианту, вид в разрезе по линии IV-IV.

Прежде всего, изобретение относится к гидродинамическому подшипнику 1, предназначенному для удержания барабана 2, приводимого во вращение вокруг своей оси.

Диаметр барабана превышает или равен одному метру. Барабан является полым, в случае необходимости деформирующимся в радиальном направлении.

Указанный подшипник в основном содержит вкладыш 3, в частности, из металла низкой твердости, такого как бронза или баббит, или другой антифрикционный металл, и опору 4 вкладыша, в частности, из металла с более высокой твердостью, чем металл вкладыша, например, такого как сталь.

Вкладыш 3, в частности, постоянной толщины выполнен в виде участка цилиндра с осью δ и содержит направляющую поверхность 31, предназначенную для охвата наружной поверхности барабана через пленку смазки.

Эта направляющая поверхность 31 имеет радиус кривизны, соответствующий радиусу кривизны указанного барабана 2 (превышающий или равный 0,5 м).

Вкладыш 3 содержит также поверхность 32, принадлежащую к указанной опоре 4 вкладыша.

Показанная на фигурах опора 4 вкладыша воспринимает усилия по всей поверхности 32 вкладыша, противоположной поверхности 31, без прерывания контакта, чтобы контролировать деформацию указанного вкладыша 3.

Согласно изобретению, в случае необходимости, локально, по меньшей мере, на уровне промежуточной зоны указанного подшипника, опора 4 вкладыша содержит средства 5; 6; 7; 8 ослабления сечения, обеспечивающие упругую деформацию указанного подшипника таким образом, чтобы ограничивать максимальное значение направляющих усилий на указанном вкладыше 3.

Эти средства ослабления позволяют вкладышу 3 деформироваться в ограниченной степени и достигать, таким образом, более равномерного распределения направляющих усилий на вкладыше.

Согласно примерам, представленным на фиг.1, 2 или 3, средства ослабления сечения могут быть выполнены в направлении, параллельном оси δ, по всей длине указанного подшипника и, в частности, представляют собой одну или несколько сквозных выемок 5; 6; 7.

Согласно другому варианту осуществления, представленному, в частности, на фиг.4, 5 и 6, средства ослабления сечения могут быть выполнены в направлении, параллельном оси δ, в промежуточной зоне указанного подшипника, за исключением его концов 10, 11; 10′, 11′, и представляют собой, в частности, сечение ограниченной толщины, меньшей толщины указанной опоры 4 вкладыша на его концах.

Гидродинамический подшипник в соответствии с изобретением находит свое применение для удержания и направления полого вращающегося барабана, в случае необходимости, деформирующегося в радиальном направлении и подверженного действию неравномерно распределенных сил, такого как барабан дробилки.

Изобретение относится также к дробилке 20, по меньшей мере, содержащей:

- полый барабан 2, внутренняя стенка которого образует кольцевую дорожку 21,

- валок 22, выполненный с возможностью качения по кольцевой дорожке 21,

- средства для прижатия указанного валка 22 к кольцевой дорожке с приложением заданной силы,

- средства для удержания указанного полого барабана и для его направления во вращении.

Согласно изобретению средства для удержания указанного полого барабана и для его направления во вращении содержат, по меньшей мере, один гидродинамический подшипник 1 в соответствии с изобретением, при этом средства 5; 6; 7; 8 ослабления сечения указанного гидродинамического подшипника 1 расположены на уровне зоны приложения усилий, создаваемых указанным валком 22, на указанный полый барабан 2.

Далее следует подробное описание примеров, представленных на фиг.1-6.

На фиг.1 представлен схематичный вид в вертикальном разрезе дробилки 20 в соответствии с изобретением. Эти дробилка содержит полый барабан 2, диаметр которого, по меньшей мере, равен одному метру, внутренняя стенка которого образует кольцевую дорожку 21 и который может приводиться во вращение вокруг своей оси при помощи не показанного взаимодействующего с ним устройства. Такой барабан может деформироваться в радиальном направлении под действием напряжений, которым он подвергается.

Он содержит валок 22 с осью, параллельной оси полого барабана 2, выполненный с возможностью качения по кольцевой дорожке, и средства для прижатия указанного валка 22 к кольцевой дорожке посредством приложения заданной силы, в частности, представляющие собой один или несколько гидроцилиндров.

Гидродинамический подшипник 1 в соответствии с изобретением расположен на пути усилий F, которыми валок 22 действует на полый барабан 2, при этом средства 5 ослабления сечения расположены на уровне зоны приложения силы, создаваемой указанным валком 22.

В частности, подшипник 1 содержит вкладыш 3 по существу постоянной толщины, выполненный в виде участка цилиндра с осью δ. Этот вкладыш содержит направляющую поверхность 31, предназначенную для охвата наружной поверхности барабана 2, в частности полого барабана через пленку смазки, и поверхность 32, принадлежащую к указанной опоре 4 вкладыша.

Согласно примеру, показанному на фиг.1, опора 4 вкладыша является моноблочной, в частности, металлической, например, из стали. Средства ослабления сечения представляют собой вытянутую выемку 5 с замкнутым сечением, расположенную параллельно кривизне вкладыша и сквозную в направлении, параллельном указанной оси δ. В другом направлении, перпендикулярном к оси δ, выемка 5 проходит только локально в промежуточной зоне указанного подшипника, заключенной внутри угла α, центр которого находится на оси δ.

Пример на фиг.2 отличается от примера на фиг.1 формой вытянутой выемки 6, которая расположена параллельно касательной к указанному цилиндру с осью δ, в частности, перпендикулярной к направлению силы F валка 22, действующей на полый барабан 2. Эта вытянутая выемка 6 тоже является сквозной в направлении, параллельном указанной оси δ, и имеет замкнутое сечение.

Пример, показанный на фиг.3, отличается от предыдущих примеров тем, что средства ослабления сечения выполнены в виде совокупности выемок 7 замкнутого сечения, параллельных между собой и сквозных в направлении, параллельном указанной оси δ. Согласно примеру, показанному на фиг.3, геометрия расположения выемок 7 повторяет геометрию кривизны вкладыша 3 в состоянии покоя.

Предпочтительно, согласно варианту осуществления выемка 5, 6 из примеров на фиг.1, 2 или выемки 7 из примера на фиг.7 могут быть закрыты фланцами таким образом, чтобы образовать одну или несколько камер в опоре 4 вкладыша.

Камера или каждая из камер является герметичной по отношению к жидкости под давлением, при этом указанная камера или каждая из камер содержит вход для жидкости, позволяющий регулировать давление в указанной камере. Это позволяет, за счет контроля давления жидкости внутри камеры или каждой из камер, регулировать упругость подшипника в зависимости от условий работы. Для этого подшипник связан с гидравлическим насосом и устройством контроля, позволяющими регулировать давление жидкости в подшипнике.

Пример, показанный на фиг.4, отличается от примеров на фиг.1-3 тем, что средства ослабления сечения проходят только частично вдоль оси δ в промежуточной зоне указанного подшипника 1, за исключением его концов 10, 11; 10′, 11′, при этом средства ослабления сечения представляют собой сечение ограниченной толщины, меньшей толщины указанной опоры 4 вкладыша на его концах 9, 10, 11; 9′, 10′, 11′.

Концы 10, 11 или 10′, 11′ являются концами опоры 4 вкладыша вдоль оси δ. Концы 9 являются концами опоры 4 вкладыша в направлении, поперечном к направлению оси δ.

В примере, показанном на фиг.4, сечение 8 ограниченной толщины расположено в направлении, перпендикулярном к оси δ, частично в промежуточной зоне указанного подшипника, заключенной внутри угла α с центром, находящимся на оси δ, при этом концы 9 опоры 4 вкладыша подшипника имеют более значительную толщину в этом направлении. Кроме того, это сечение 8 ограниченной толщины, показанное в разрезе на фиг.5, тоже проходит локально в направлении, параллельном оси δ, в промежуточной зоне указанного подшипника, при этом концы 10, 11 опоры 4 вкладыша подшипника в этом направлении имеют толщину, превышающую толщину указанного сечения 8.

На фиг.5 видно, что концы 10, 11, а также сечение 8 ограниченной толщины указанной опоры 4 вкладыша выполнены в виде единой детали. Пример осуществления, показанный на фиг.6, отличается от примера на фиг.5 тем, что концы 10′, 11′ опоры вкладыша выполнены в виде отдельных элементов части опоры 4 вкладыша с сечением 8 ограниченной толщины. Эти элементы 10′, 11′ соединены с корпусом вкладыша при помощи любого соответствующего средства, в частности при помощи сварки или системы винтов.

Естественно, специалист может предусмотреть и другие варианты осуществления, не выходя при этом за рамки изобретения, определенные нижеследующей формулой изобретения.

1. Гидродинамический подшипник (1), предназначенный для удержания полого барабана (2), в случае необходимости деформирующегося в радиальном направлении и приводимого во вращение вокруг своей оси, при этом указанный подшипник (1) в основном содержит вкладыш (3) и опору (4) вкладыша, при этом вкладыш (3) выполнен в виде участка цилиндра с осью δ, имеющего направляющую поверхность (31) с радиусом кривизны, соответствующим радиусу кривизны указанного барабана (2), выполненную с возможностью охвата наружной поверхности указанного барабана (2) через пленку смазки, и поверхность (32), принадлежащую к указанной опоре (4) вкладыша, противоположную указанной направляющей поверхности (31), отличающийся тем, что диаметр указанного барабана превышает или равен одному метру, при этом вкладыш (3) выполнен из металла низкой твердости, а опора (4) вкладыша выполнена из металла твердостью, превышающей твердость металла вкладыша (3), при этом указанная опора (4) вкладыша воспринимает усилия по всей поверхности (32) указанного вкладыша (3), противоположной направляющей поверхности (31), без прерывания контакта, чтобы контролировать деформацию указанного вкладыша (3), при этом опора (4) вкладыша содержит, по меньшей мере, на уровне промежуточной зоны указанного подшипника (1) средства (5; 6; 7; 8) ослабления сечения, придающие упругость указанной опоре (4) вкладыша, обеспечивая упругую деформацию указанного подшипника (1) так, чтобы ограничить максимальное значение усилий, направленных на указанный вкладыш (3).

2. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что указанные средства ослабления сечения выполнены в виде одной или нескольких выемок (5; 6; 7).

3. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что указанные средства (5; 6; 7) ослабления сечения выполнены в направлении, параллельном оси δ, по всей длине указанного подшипника (1).

4. Подшипник по п.2, отличающийся тем, что указанные средства (5; 6; 7) ослабления сечения выполнены в направлении, параллельном оси δ, по всей длине указанного подшипника (1).

5. Подшипник по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что опора (4) вкладыша является моноблочной, при этом указанные средства ослабления сечения выполнены в виде вытянутой выемки (5) замкнутого сечения, проходящей параллельно кривизне вкладыша (3), при этом указанная вытянутая выемка (5) является сквозной в направлении, параллельном указанной оси δ.

6. Подшипник по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что опора (4) вкладыша является моноблочной, при этом указанные средства ослабления сечения выполнены в виде вытянутой выемки (6) замкнутого сечения, проходящей параллельно касательной к указанному цилиндру с осью δ, при этом указанная вытянутая выемка (6) является сквозной в направлении, параллельном указанной оси δ.

7. Подшипник по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что опора (4) вкладыша является моноблочной, при этом указанные средства ослабления сечения выполнены в виде совокупности выемок (7) замкнутого сечения, параллельных между собой и сквозных в направлении, параллельном указанной оси δ, при этом указанные выемки (7) распределены согласно геометрии, повторяющей кривизну вкладыша (3).

8. Подшипник по одному из пп.2-4, отличающийся тем, что выемка или каждая выемка образует камеру в указанной опоре (4) вкладыша, при этом указанная камера или каждая из камер является герметичной по отношению к жидкости под давлением, при этом указанная камера или каждая из камер содержит вход для жидкости, позволяющий регулировать давление в указанной камере.

9. Подшипник по п.5, отличающийся тем, что выемка или каждая выемка образует камеру в указанной опоре (4) вкладыша, при этом указанная камера или каждая из камер является герметичной по отношению к жидкости под давлением, при этом указанная камера или каждая из камер содержит вход для жидкости, позволяющий регулировать давление в указанной камере.

10. Подшипник по п.6, отличающийся тем, что выемка или каждая выемка образует камеру в указанной опоре (4) вкладыша, при этом указанная камера или каждая из камер является герметичной по отношению к жидкости под давлением, при этом указанная камера или каждая из камер содержит вход для жидкости, позволяющий регулировать давление в указанной камере.

11. Подшипник по п.7, отличающийся тем, что выемка или каждая выемка образует камеру в указанной опоре (4) вкладыша, при этом указанная камера или каждая из камер является герметичной по отношению к жидкости под давлением, при этом указанная камера или каждая из камер содержит вход для жидкости, позволяющий регулировать давление в указанной камере.

12. Подшипник по п.1 или п.2, отличающийся тем, что указанные средства ослабления сечения выполнены в направлении, параллельном оси δ, в промежуточной зоне указанного подшипника, за исключением его концов (10, 11; 10′, 11′).

13. Подшипник по п.12, отличающийся тем, что указанные средства ослабления сечения представляют собой сечение (8) ограниченной толщины, меньшей толщины указанной опоры (4) вкладыша на его концах (9, 10, 11; 9, 10′, 11′).

14. Подшипник по п.13, отличающийся тем, что концы (10′, 11′) указанного вкладыша в направлении, параллельном оси δ, выполнены в виде отдельных элементов части опоры (4) вкладыша с сечением (8) ограниченной толщины.

15. Подшипник по одному из пп.1-4, 9-11, 13, 14, отличающийся тем, что указанный вкладыш (4) имеет постоянную толщину.

16. Подшипник по одному из п.п.1-4, 9-11, 13, 14, отличающийся тем, что металлом вкладыша (3) является бронза, баббит или другой антифрикционный металл, а металлом опоры (4) вкладыша является сталь.

17. Использование гидродинамического подшипника (1) по одному из пп.1-16 для удержания и направления вращающегося полого барабана, в случае необходимости деформирующегося в радиальном направлении, на который изнутри действуют неравномерно распределенные силы (F), в частности, барабана дробилки.

18. Дробилка (20), содержащая, по меньшей мере:
- полый барабан (2), внутренняя стенка которого образует кольцевую дорожку (21),
- валок (22), выполненный с возможностью качения по кольцевой дорожке,
- средства для прижатия указанного валка (22) к кольцевой дорожке с заданной силой,
- средства для удержания полого барабана и для его направления во вращении,
отличающаяся тем, что указанные средства для удержания полого барабана и для его направления во вращении содержат, по меньшей мере, один гидродинамический подшипник (1) по одному из пп.1-12, при этом указанные средства (5; 6; 7; 8) ослабления сечения указанного гидродинамического подшипника (1) расположены на уровне зоны приложения усилий, создаваемых указанным валком (22), на указанный полый барабан (2).

19. Дробилка (20) по п.18, отличающаяся тем, что указанная дробилка содержит только один валок (22) и только один гидродинамический подшипник.