Устройство для получения порошкообразных материалов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Берестнев Олег Васильевич Максимченко Наталья Николаевна Гоман Аркадий Михайлович Ишин Николай Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для получения порошкообразных материалов, содержащее как минимум пару прокатных валков, приводимых в движение электродвигателем через редуктор и зубчатую пару, кинематически связанную валами с каждым из упомянутых валков, отличающееся тем, что на каждой паре прокатных валков выполнены входящие в зацепление взаимоогибающие эвольвентные или другие зубчатые профили, причем кинематическая связь, по крайней мере, одного из валков с зубчатой парой осуществляется посредством упругого вала, установленного с возможностью его закрутки для нагружения образованного зубчатой парой и прокатными валками силового замкнутого контура, при этом передаточные отношения зубчатой пары и валков с зубчатыми профилями равны.(56) 1. Патент РФ 2163180, МПК 7 В 22 9/16, В 22 9/04, 2001. 2. Гавриленя А.К. Теоретическое и экспериментальное обоснование технологических параметров процессов измельчения твердых материалов в машинах валкового типа Автореф. дис. канд.тех.наук. 05.03.05. - Мн., 2007. - С. 8. 3. Решетов Д.Н. Детали машин. - М. Машиностроение, 1989. - 496 с. Полезная модель относится к промышленному оборудованию и может быть использована преимущественно в порошковой металлургии, химической, строительной и иных отраслях промышленности для получения мелкодисперсных порошков. Известен способ получения порошковых продуктов, согласно которому измельчение осуществляют путем пропускания продукта между валками прокатного стана 1. Для получения порошков различной дисперсности измельчение ведут на валках со ступенчатым изменением диаметров по длине валка, причем диаметры пары валков каждой ступени связаны между собой определенным соотношением. Недостатком данного технического решения является повышенная энергоемкость процесса изготовления порошка, т.к. при этом происходит постоянное потребление энергии электроприводом, обусловленное необходимостью создания и поддержания высоких постоянных рабочих нагрузок в зоне размола. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для измельчения материалов, содержащее прокатные валки, приводимые в движение электродвигателем через ременную передачу, редуктор, муфту и шестеренную клеть 2. Недостатком данного устройства является высокая энергоемкость процесса получения порошка. Задачей полезной модели является снижение энергоемкости процесса получения порошкообразных материалов. Поставленная задача решена в устройстве для получения порошкообразных материалов, содержащем как минимум пару прокатных валков, приводимых в движение электродвигателем через редуктор и зубчатую пару, кинематически связанную валами с каждым из упомянутых валков, причем на каждой паре прокатных валков выполнены входящие в зацепление взаимоогибающие эвольвентные или другие зубчатые профили, а кинематическая связь, по крайней мере, одного из валков с зубчатой парой осуществляется посредством упругого вала, установленного с возможностью его закрутки для нагружения образованного зубчатой парой и прокатными валками силового замкнутого контура, при этом передаточные отношения зубчатой пары и валков с зубчатыми профилями равны. Использование прокатных валков с сопрягаемыми взаимоогибающими эвольвентными или другими зубчатыми профилями позволяет увеличить рабочую поверхность валков,тем самым обеспечивая повышение производительности процесса изготовления порошкообразных материалов. Соединение зубчатой пары и прокатных валков в замкнутый контур позволяет создать в зубчатом сопряжении валков, путем предварительного закручивания упругого соединительного вала, статические усилия от моментов этого закручивания,обеспечивающие при вращении циркуляцию в контуре мощности, требуемой для создания необходимых для измельчения материала рабочих нагрузок. При этом создаваемые предварительным закручиванием вала усилия существуют в зубчатых сопряжениях валков постоянно и имеют величину значительно (на порядок и более) выше усилий, развиваемых электроприводом. Снижение энергоемкости процесса изготовления порошкообразных материалов достигается в заявляемом устройстве за счет того, что вращающий момент приводного двигателя расходуется только на преодоление моментов сил трения в зубчатых сопряжениях и подшипниках, а измельчение материала происходит под действием сил, создаваемых упругим торсионным валом. 2 47152008.10.30 Диаметр упругого соединительного вала и момент закрутки в нем определяются через величину давления Р МПа, необходимую для измельчения исходного материала. В приведенном ниже расчете в качестве примера рассматриваются валки с прямозубым эвольвентным профилем. С учетом заданной нагрузки Р из формулы Герца 3 находится нормальная нагрузкав полюсе зацепления зубчатых валков, приходящаяся на единицу длины контактной линии 2(12 )- радиусы кривизны профилей зубьев валков 2 2- делительный диаметр валков- угол зацепления 21 2.- приведенный модуль упругости, МПа 12 Е 1, Е 2 - модули упругости материалов валков- коэффициент Пуассона. Определяется окружная силана делительном диаметре где- длина контактной линии- коэффициент нагрузки. Необходимый для измельчения продукта момент закрутки упругого вала М вычисляется из формулы, Нм. 2 Диаметр упругого вала при проектировочном расчете определяется из расчета на кручение где- допускаемое напряжение при кручении, МПа. На фиг. 1 представлена кинематическая схема заявляемого устройства для получения порошкообразных материалов на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1. Устройство включает в себя электродвигатель 1, крутящий момент от которого передается редуктору 2, а от него через муфту 3 ведущему валу зубчатой пары 4. Через упругие валы 5, 6, 7 и полумуфты 8 движение передается зубчатым прокатным валкам 9. Требуемый закручивающий момент в замкнутом контуре, состоящем из зубчатой пары 4,зубчатых прокатных валков 9 и соединительных упругих валов 5, 6 и 7, создается, например,путем относительной закрутки валов 5, 6 при разомкнутых полумуфтах 8 и последующего жесткого соединения этих полумуфт либо другими методами нагружения замкнутого контура. Устройство работает следующим образом. Блокировкой одной из полумуфт 8 на корпус и закручиванием второй полумуфты 8 обеспечивают закручивание упругих валов 5 и 6, в результате чего в силовом контуре, образованном зубчатой парой 4 и зубчатыми прокатными валками 9, возникает постоянное усилие, приложенное к сопрягаемым поверхно 3 47152008.10.30 стям зубчатой пары 4 и зубчатых прокатных валков 9. Включают электродвигатель 1,приводящий во вращение зубчатую пару 4 и зубчатые прокатные валки 9, в зону измельчения подается измельчаемый материал, который, попадая между зубьями валков 9, дробится, после чего подается на сито для разделения по фракциям. Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет создавать рабочие нагрузки в сопряжении валков путем предварительного закручивания соединительных упругих валов (без использования электродвигателя), обеспечивая тем самым значительное, до десяти и более раз, снижение энергоемкости процесса получения порошкообразных материалов,а применение валков с зубчатым профилем дополнительно увеличивает рабочую поверхность прокатных валков, повышая производительность процесса измельчения материалов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4