СПОСОБ НАРАЩИВАНИЯ ЭНЕРГИИ РАЗГОНА ОСНОВНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ЕЕ КОНСЕРВАТИВНОСТИ И МЕХАНИЗМ ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2011 года по МПК E21C37/00 

Изобретение относится к машинам ударного действия. Способ и механизмы, созданные на его основе, могут применяться для дробления, разрушения и уплотнения различных материалов горной, строительно-дорожной, металлургической и машиностроительной отраслях промышленности. Привод механизма осуществляется электрическим двигателем через электрическую или гидравлическую систему управления. Основное его применение - стационарные дробилки, предназначенные для переработки высокопрочных абразивных горных пород. Развиваемая ударная энергия и мощность удара может в несколько раз превышать эти же показатели приводного двигателя.

Основой машиностроения являются грузоподъемные машины. В любых современных конструкциях заложены практические и теоретические результаты шестидесяти векового развития и воплощения принципов действия рычагов первого и второго рода, позволяющие добиться выигрыша в силе или в скорости [1]. Эволюция совершенствования элементов этих конструкций: привода, трансмиссии, тормоза, рабочих органов осуществляется именно с развитием грузоподъемных машин. Эти машины являются основой не только машиностроения, но и производства огнестрельного оружия и ракетостроения. Поэтому мы называем их кинематическую схему основной. Особенность работы этих систем и подсистем в том, что они работают в гравитационном поле Земли, силы которого сохраняют энергию любых систем и подсистем при их взводе или разгоне всегда в одной нулевой точке прямоугольных координат, находящейся на поверхности земли. В этой способности заключается первая особенность земного притяжения, называемая консервативностью [2]. Развиваемая земным притяжением энергия зависит только от положения системы относительно прямоугольных координат. Если точка сохранения энергии основной системы в начале разгона совпадает с нулевой точкой сохранения энергии Земли, эта система всегда консервативна. Любое приложение внешних активных сил при разгоне увеличивает величину консервативных сил и энергию ее привода. Поэтому энергия привода в таких системах всегда превышает энергию, развиваемую ими при разгоне. Закон Природы Человек изменить не может, но он создает механические системы, которые работают в Условиях действия Закона Природы, и может изменять эти условия. Можно изменить точку сохранения энергии системы при разгоне, установив ее не в нулевой точке сохранения энергии Земли. В этом случае консервативность системы уменьшится на пятьдесят процентов. Изобретения пороха и первый выстрел пушки впервые позволил произвести изменение консервативности механической системы на пятьдесят процентов. Но Человек до сих пор не осознал, что в этом процессе продолжение совершенствования преимуществ геометрического рычага. Мы называем изменение консервативности механических систем «энергетическим рычагом», с помощью которого возможно использование энергии притяжения Земли. Ее энергия несоизмерима с энергиями аккумуляторов, созданных когда-либо Человеком, в том числе и энергией ядерных взрывов. А использование этого рычага связано со второй особенностью сил земного притяжения - превращать свои консервативные силы в активные и оставлять активными внешние силы, прикладываемые к системе в точке ее разгона. Величина прикладываемых сил и энергий может изменяться по четырем альтернативным вариантам: меньше, равная, больше сил и энергии, заложенных в точку сохранения при помощи привода или по адаптированному их изменению в процессе работы. Вначале рассмотрим способы, связанные с неизмененной консервативностью механических систем, энергия привода которых всегда превышает энергию разгона.

Имеются различные способы взвода рабочих органов механизмов разрушения прочных абразивных горных пород. 1. Наиболее распространенный способ взвода и разгона рабочего органа дробления в клинообразной камере, образованной неподвижной и подвижной щеками, в которую подаются куски каменных материалов. В процессе работы куски более крупных размеров располагаются сверху, а более мелкие - внизу камеры дробления. Подвижная щека, совершая качательные движения, периодически приближается к неподвижной и за счет этого происходит разрушение породы. В процессе взвода, то есть при отходе подвижной щеки, куски материала продвигаются вниз под действием силы тяжести и выходят из камеры дробления, если их размеры стали меньше наиболее узкой части камеры, так называемой «выходной щели», или занимают новое положение, соответствующее своему новому размеру. В процессе разгона, то есть движения ее к неподвижной щеке, производится разрушение статической силой, возникающей между щек при вращении приводного эксцентрикового вала, в момент их максимального сближения за счет внутренних поверхностей, которые имеют выступы и впадины, сдвинутые относительно друг друга. Дробимый кусок при сжатии прижимается к соседним выступам неподвижной щеки, а в средней его части в него упирается выступ подвижной щеки, статическая сила прижима которого создает изгибающую нагрузку в породе, и она разрушается. Горные породы чувствительны к незначительным изгибающим моментам и поэтому эффективность их разрушения этим способом высокая.

Достоинства способа в надежности работы при разрушении абразивных высокопрочных пород. Недостатки способа в малой производительности и необходимости производить щеки с различными размерами выступов и впадин при изменении максимального диаметра исходного куска породы [3, с.20-30]. За 160-летний период производства делались и делаются попытки повысить производительность за счет изменения способа взвода с целью создания дополнительного импульса при разгоне подвижной щеки. Например, схема №6 [3, с.17-22], по которой фирма Круппа создает и выпускает ударно-щековые дробилки. Недостаток, заложенный в способах взвода и разгона щеки - недостаточная динамическая уравновешенность элементов механизма, вибрации при дроблении. Общее с предлагаемым способом: принципиально одинаков эксцентриковый (кривошипный) привод, с помощью которого взводится ведущее звено ударного механизма - щека в аналоге и коромысло в предлагаемом. Отличия заключаются в том, что коромысло снабжено бойком, связанным с ним через шатун, за счет чего создается ударный импульс, намного превышающий статический, и не вызывающий реактивных нагрузок. 2. Аналогом предлагаемого способа является способ разрушения в дробилках ударного действия [3, с.67-77], заключающийся в том, что сверху в камеру дробления для измельчения загружается материал, который, падая вниз, попадает под действие быстро вращающегося ротора с радиально, жестко установленными билами. В результате соударения куски разрушаются, разлетаясь в разные стороны, попадают на колосники или отбойные плиты, где дополнительно измельчаются. Отражаясь от них, куски снова попадают под действие рабочих органов, процесс повторяется многократно, пока куски не пройдут через разгрузочную щель. Основной узел дробления - массивный ротор с массой до 20 тонн и окружной скоростью в пределах 20-80 м/с - обеспечивает очень эффективное дробление материалов. Недостатки способа - в невозможности измельчать абразивные горные породы из-за интенсивного износа дорогостоящих материалов рабочих органов и футеровок, большого процента переизмельченного продукта. Общее с заявляемым способом - в величинах скоростей рабочих органов разрушения и в формировании конечного размера куска готового продукта. Отличие заявляемого способа в том, что эти скорости ограничены значительно меньшей площадью зоны дробления и самого рабочего органа ударника. 3. Аналогом предлагаемого способа и механизма является «Способ многоступенчатого взвода, разгона, удара снаряда и установка ударного действия для его реализации при разрушении горных пород» [4], в котором увеличение среднеквадратичной скорости снаряда осуществляют оптимизацией инерционной силы, создаваемой массой внутренней подпружиненной болванки - при изготовлении и величиной ее зазора внутри снаряда, который должен быть равным половине хода поршня двигателя снаряда. Общее с заявляемым способом и механизмом заключается в наличии внутри подвижной щеки подпружиненных болванок. Отличия в том, что болванки установлены внутри дробящей щеки. 4. Аналогами предлагаемого ударного механизма является валково-щековая дробилка-гранулятор «Гравилор» французской фирмы АБМ, валково-щековые американская дробилка «Боно», немецкая «Ротекс» фирмы Визерхютте, которые выполнены по одинаковой конструктивной схеме [3, с.60-66]. Конструкции просты, надежны в работе, позволяют разрушать высокопрочные абразивные материалы. Несмотря на всемирную распространенность, они обладают следующими серьезными недостатками. 1. Малая степень измельчения, из-за чего приходится устанавливать дополнительное дробильное и вспомогательное оборудование, что ведет к удорожанию производимого щебня. 2. Качество получаемого продукта низкое из-за возможного переизмельчения (сложное качание щек) и малого процента кубообразных зерен. 3. Большой износ дорогостоящих плит дробления и сложности в удалении негабаритов при их попадании в камеру дробления. В предлагаемом механизме степень измельчения в несколько раз больше за счет постоянства размера выходной щели и простоты ее регулирования в широком диапазоне, поэтому нет надобности в установке дополнительных дробилок, высокая эффективность разрушения благодаря конструктивных особенностей ударника, количество кубообразных зерен значительно выше за счет приложения только ударной нагрузки при разрушении и грануляции в нижней части камеры дробления, проблема удаления негабаритов упрощена благодаря изготовлению передней стенки камеры дробления с разъемом и ликвидации на нее нагрузки при разрушении породы. Все перечисленные способы связаны с неизмененной консервативностью механических систем, и поэтому их энергия привода всегда превышает энергию разгона.

Рассмотрим способы, связанные с измененной консервативностью. 5. Человеческая практическая мысль часто была впереди мысли научной, как, например, в вышеприведенном случае с рычагом. Такая же ситуация и с изменением консервативности механических систем. Третий вариант этого изменения применяется в огнестрельном оружии: в стволе пушки или огневой ракетной установки приводным потоком подъема снаряда сохраняется энергия подъема, а затем вторым мощным потоком, с другим природным происхождением, производится его разгон. О соотношении этих потоков даже не задумываются, так как приводные силы и энергия ничтожно малы по сравнению с энергией разгона. Но закон изменения консервативности работает. Форсирование энергии разгона при применении боевой ракетной установки позволило создать, совместно с использованием эффекта мгновенности удара, скорость в точке удара порядка трех-четырех км/с и перевести материалы объектов обработки в жидкое состояние с образованием их струйного истечения. Практически были созданы явления неограниченной кумуляции энергии [5]. Недостатки данного способа заключаются в необходимости применения огромной взрывной силы и энергии, невозможность работы в других вариантах. Предлагаемый способ позволяет уменьшить приводную энергию на два порядка, а эффект удара оставить близким к явлению неограниченной кумуляции и, за счет применения других вариантов, повысить эффективность ударного разрушения горных пород. 6. Аналогом предлагаемого механизма является «Ударник для дробления» [6], содержащий корпус с шарнирными опорами, приводной кривошип с валом, центр вращения которого соосен шарнирным опорам, пружину, установленную одним концом в подвижном корпусе, имеющим камеру дробления, опору качания для коромысла с обоймой, выставленной на кривошипе, и регулятор изменения положения центра качания коромысла, козырек с кронштейном, на котором подвижно смонтирована подпружиненная плита, при этом верхний конец коромысла снабжен бойком, установленным перпендикулярно дробящей плите. В процессе работы кривошип через ролики обоймы отводит коромысло назад, сжимая пружину. При дальнейшем повороте кривошипа коромысло с бойком под действием накопленной в пружине упругой силы, устремляется к дробящей плите. Цикл завершается ударом бойка по плите, а к этому моменту контакт роликов с обоймой прерывается и энергия бойка через плиту передается кускам породы. Достоинство конструкции - в ударном характере разрушения пород, при котором дробящая плита равномерно распределяет нагрузку по всей зоне дробления и при этом истирание дробимого материала минимальное. Недостатки конструкции: в потере 30% ударной энергии при ударе бойка по плите, а не непосредственно по породе, малой скорости и энергии единичного удара бойка, геометрические размеры элементов ударника не оптимизированы. Общее с заявляемой конструкцией: принципиальная схема нанесения удара бойком, приводной кривошип, коромысло с обоймой и бойком, наличие камеры дробления, жестко связанной с корпусом. Отличия предлагаемой конструкции: изготовление всех деталей по теоретическому алгоритму, связывающему кинематические, энергетические и силовые параметры между собой в зависимости от величины эксцентриситета кривошипа и позволяющему развивать энергию единичного удара, в несколько раз превышающую приводную, высокую степень измельчения, резкое улучшение качества дробимого материала, приводной валок нижней части камеры дробления работает в режиме гранулятора, а постоянное движение над ним ударной дробящей плиты дополнительно равномерно распределяет разрушенные куски по всей длине камеры дробления при каждом ударе, зазор между валком и неподвижной щекой выполняет функцию «выходной щели» с постоянным, установленным перед работой, размером, изменяемым только в случае попадания недробимого тела.

6. Прототипом предлагаемого способа и механизма является принцип действия, заложенный в «Ударном механизме» [7]. Он заключается в том, что ведущее звено снаряда, выполненное в виде шатунно-ползунного механизма, совершает качательное движение за счет приводного кривошипного вала в пределах 2π при угле раскрытия φ=π за один его оборот. Привод кривошипного вала осуществлен энергетическим вращающимся гидравлическим потоком насоса, который создается вращающимся энергопотоком ДВС базовой машины. При этом разгон снаряда при каждом ударе осуществлен в строго фиксированной мертвой точке коромысла при φ=90° за счет косого среза кривошипа под углом 15° к линии ориентации коромысла относительно кривошипа. Этот способ в сравнении с аналогами имеет следующие преимущества. 1. Механически создаются значительно большие усилия ударных импульсов, за счет того, что в мертвой точке сохраняется вся энергия привода системы.

2. Стабильно, просто и надежно регулируется величина энергетического потока силового импульса пружины, механически разгоняющего ведущее звено, коромысло механизма. 3. Простота конструкции, отсутствие узлов и деталей, требующих прецизионной обработки или работающих под давлением и требующих уплотнений, благодаря полному разделению приводного и разгоняющего ударную массу энергетических потоков. Но, вместе с тем, он не лишен следующих недостатков. 1. Потенциальная энергия кинематической схемы используется только на несколько процентов из-за невозможности увеличения кратности коромысла более четырех. 2. При увеличении кратности коромысла резко и пропорционально ей возрастает приводная энергия и мощность двигателя. 3. Не используется инерционный аккумулятор энергии, позволяющий без дополнительных затрат приводной энергии значительно повысить скорость разгона ударных масс и значит энергию единичного удара. 4. Отсутствует конструкция механизма дробления, способная реализовать колоссальные энергетические возможности способа.

1. Способ наращивания энергии разгона основной механической системы при изменении ее консервативности, включающий создание основным вращающимся энергетическим потоком двигателя вращающегося потока приводного кривошипа и с его помощью осуществляют качательное движение коромысла при взводе ударника, а в момент перехода его от взвода к разгону происходит выбег приводного кривошипа при постоянной скорости его вращения, и при разгоне энергия взвода трансформируется в кинетическую энергию ударника, подвижной щеки, при постоянном угле раскрытия коромысла φ=90° и, соответствующей ему, предельной кратности коромысла, равной четырем [8], с целью активизации сил и энергии земного притяжения при разгоне применяют энергетический рычаг с опорой в виде кумулятивной точки, образующейся в начале разгона или на его траектории при полном разделении энергетических потоков взвода и разгона с обязательной их остановкой в этот момент и обязательном изменении природы происхождения разгоняющего внешнего потока или обязательном реверсировании потока взвода и превращают консервативную силу в активную силу, равную величине линейной или угловой координаты перемещения системы при разгоне, из-за чего сила и энергия кумулятивной точки увеличивается на эту величину, и энергия разгона становится всегда больше энергии взвода.

2. Способ по п.1, с целью снижения усилия и энергии, необходимых при взводе системы, применяют второй энергетический рычаг с опорой в виде кумулятивной точки, образующийся при ударе за счет смещения точки сохранения энергии, причем величину сохраненной энергии при ударе определяют по формуле

Э_coxp.=Э₀·H/L_к,

где Э₀ - энергия, необходимая при взводе системы с нулевой точки, Н - величина смещения точек сохранения энергий, L_к - длина или радиус качания коромысла, при этом уменьшение консервативности в этой точке определяется соотношением Н и L_к.

3. Способ по п.1, с целью снижения приводной энергии взвода, за счет смещения точки сохранения энергии системы относительно нулевой точки при ударе, скорость качания коромысла устанавливают пропорционально ступенчатому увеличению кратности и коромысла при взводе с одновременным пропорциональным ступенчатым уменьшением угла его раскрытия φ: φ₁=60° при u₁=5-8; φ₂=30° при u₂=9-12; и так далее, при этом длина шатуна должна быть равна хорде дуги качания верхнего шарнира коромысла, а высота ударника - не менее длины шатуна и предельное отклонение верхней точки коромысла всегда должно быть в пределах до 15° от вертикальной оси по траектории взвода.

4. Ударный механизм дробления скальных пород для реализации способа по п.1, содержащий камеру дробления, в нижней части которой установлен приводной вращающийся валок, опоры, жестко соединенный с ней корпус, размещенной в корпусе подвижной щекой, приводной вал с закрепленным на нем кривошипом, имеющим косой срез под углом 15° и кинематически связанным с ударником, состоящим из инструмента, подвижной щекой с внутренней подпружиненной болванкой, шатуна, коромысла, обоймы, гидроцилиндра со штоком и пружиной, установленной в цилиндрическом корпусе, имеющем упоры для пружины, на цилиндрическом корпусе приварены две цапфы, с помощью которых он шарнирно соединен с корпусом, при этом верхний конец коромысла шарнирно соединен с шатуном, связанным шарнирно с ползуном, а геометрические размеры кривошипа и коромысла определены по единому алгоритму, в котором геометрические размеры кривошипа и коромысла определены через эксцентриситет кривошипа (е), механизм снабжен внутренней подпружиненной болванкой с массой, установленной при изготовлении и величиной ее зазора внутри снаряда, который должен быть равным половине хода снаряда, с целью увеличения производительности и процентов выхода кубообразного щебня, подвижная щека выполнена в виде ударника, располагающегося в зоне дробления над вращающимся валком, ось вращения которого неоперативно подвижна относительно нижней части камеры дробления, а ее верхняя передняя стенка закреплена болтами, при этом привод кривошипа может быть установлен от него отдельно.

Далее мы хотели бы несколько подробнее и глубже раскрыть преимущества каждого пункта предлагаемого способа и механизма в целом. Первая его цель «использование сил и энергии земного притяжения путем активизации энергии разгона» реализуется применением энергетического рычага с опорой в виде кумулятивной точки, применение которого уменьшает консервативность в точке разгона на 100%, и этим превращает в точке начала разгона консервативную силу земного притяжения в активную. За счет чего энергия кумулятивной точки всегда увеличивается при разгоне на величину, линейной или угловой координаты перемещения системы при разгоне. Энергия кумулятивной точки равна энергии привода системы, поэтому энергия разгона всегда становится больше энергии взвода. Поставленная цель выполняется.

Вторая цель «снижения усилия и энергии, необходимых при взводе системы», достигается за счет смещения точки сохранения системы относительно нулевой точки сохранения энергии при ударе, позволяет оставлять энергию в точке и после удара. Поэтому, прикладывая незначительную силу и энергию при следующем взводе, возвращают систему в исходное положение для удара. При этом уменьшение консервативности в этой точке, определяемое соотношением Н и L_к, теоретически может быть 100% только при Н=L_к. Практически уменьшение консервативности может быть в пределах до 95%. Это наглядно демонстрируется на фиг.3. Поэтому поставленная цель выполняется.

Третья цель «снижения приводной энергии взвода» достигается за счет того, что скорость качания коромысла должна быть установлена пропорционально ступенчатому увеличению кратности и коромысла при взводе с одновременным пропорциональным ступенчатым уменьшением угла его раскрытия φ. Этим увеличивается длина коромысла, представляющего рычаг второго рода, за счет которого в точке разгона аккумулируются первая производная угловых его перемещений, то есть скорость, входящая в формулу энергии в квадрате.

∑А_ед.=А₁+А₂=u²·А_пр.+2M·g·l_к,

где А₁=M·ν_cн ²/2=M·(u·ν_пр)²/2=u²·А_пр., где u - кратность ведущего звена - коромысла, равная отношению общей длины его l_к к длине опорного плеча l₁, е - эксцентриситет кривошипа, М - масса дробящей щеки,

А_пр.=С·ΔХ²/2=M·ν_пр ²/2 - энергия пружины,

ν_пр=√/2·А_пр./√М - скорость разжима пружины,

ΔХ - максимальная деформация пружины,

С=Р/ΔХ - жесткость пружины, Н/м,

Р - сила сжатия пружины,

Х - линейное перемещение.

Результаты расчетов представлены на фиг.4 в виде графиков изменения энергий и мощностей для системы с массой ударной М=400 кг и диапазоном изменения энергии пружины до 12 кДж при u=8, 12, и показывают, что развиваемая энергия превышает приводную от 2 до 4,27 раза. Поэтому поставленная цель выполняется.

Четвертая цель «увеличения производительности и процентов выхода кубообразного щебня» выполняется за счет одновременного воздействия на породу колоссальной энергии разгона и воздействия мгновенных сил удара, создающих явления неограниченной кумуляции энергии в точках удара, а также и за счет того, что ударником является подвижная щека, которая ударяет торцом щеки по породе, и его износ при этом минимальный. Удар этот является прямым и центральным, что по технологии разрушения создает самые благоприятные условия образования кубообразной формы зерна. Кроме этого в предлагаемой конструкции ликвидированы многочисленные общеизвестные недостатки существующих щековых дробилок, которые с момента их изобретения американцем Блеком в 1860 году, до сих пор не были ликвидированы. В заключении хочется отметить, что механизм дробления высокоэффективен следующими показателями: огромной производительностью, большим процентом зерен кубообразной формы, так как внешнее усилие формируется только прямым центральным ударом, способностью переработки высокоабразивных горных пород, степенью измельчения - до 100 и более, минимальным износом дробящих элементов, низкой энергоемкостью, на несколько порядков меньшей, чем в существующих дробилках. Поэтому поставленная цель выполняется.

Обобщая глубже раскроем достоинства предложенного способа и механизма. 1. Использование сил и энергии земного притяжения путем активизации энергии разгона. 2. Увеличение доли активной составляющей энергии земного притяжения во внешнем разгоняющем потоке. 3. Снижение приводной энергии взвода за счет смещения точки сохранения энергии системы при ударе и использования активных сил земного притяжения. 4. Увеличение производительности и процентного содержания кубообразного щебня за счет создания явления неограниченной кумуляции энергии в точках удара. Эти достоинства не имеют аналогов по техническим, экономическим признакам и приводят к достижению вышепоставленных целей и позволяют сделать вывод, что предложенное техническое решение соответствует критерию «существенные отличия», которые в совокупности составляют его изобретательный уровень. Кроме этого они являются составной частью неизвестных ранее природных закономерностей.

Предлагаемый нами способ наращивания энергии разгона основной механической системы при изменении ее консервативности и механизм для дробления горных пород поясняются следующими чертежами: на фиг.1 представлена кинематическая схема дробильной установки в момент окончания взвода, перед разгоном, на фиг.2 - та же схема в момент удара, после разгона дробящей плиты, на фиг.3 представлена схема изменения сил и ординаты смещения точек сохранения энергии системой при изменении угла раскрытия коромысла, на фиг.4 - графики изменения энергий привода системы и энергии разгона в зависимости от кратности коромысла и массы разгоняемого снаряда. Механизм дробления состоит из корпуса 1, включающего загрузочный бункер 2, в верхней части, соединяющийся с площадкой 3 для загрузки его исходной горной массой 4, а в средней части бункера установлена неподвижная монолитная плита 5 с левой стороны и образующая камеру дробления 6, в которой с правой стороны имеется отверстие 7 прямоугольной формы для подвижной щеки 8, а внутри под камерой установлен валок 9, имеющий индивидуальный привод 10, вынесенный наружу. Нижняя часть камеры дробления выполнена в виде расширяющейся вниз течки 11, установленной над ленточным конвейером 12, предназначенным для транспортировки товарного щебня 13. Правая верхняя передняя стенка 14 бункера разъемная и может отодвигаться на шпильках 15. Подвижная щека 8 шарнирно, с помощью пальца 16 установлена на шатуне 17, который соединен пальцем 18 с коромыслом 19, нижняя часть которого через палец 20 соединена с корпусом 21 ударного механизма 22, включающего кривошип 23, обойму 24, установленную шарнирно на пальце 25, и приводной двигатель 26.

Работает предложенный механизм следующим образом. Перед началом работы устанавливается размер выходной щели «в» дробилки между наружной поверхностью валка 9 и неподвижной плитой 5, который равен максимальному размеру готового продукта d_м. С рабочей площадки 3 загружается исходная горная масса 4 и запускаются двигатели конвейера 12 и валка 9. Исходная горная масса под действием силы тяжести движется вниз и занимает внутреннее пространство бункера 2 и останавливается над валком. После этого включается приводной кривошип и коромысло 18, разгоняясь, перемещает подвижную щеку 8, перемещающуюся внутри камеры дробления, и ударяет по породе. Удары повторяются непрерывно, и автоматически образуется предельный товарный размер фракции, которая непрерывно сыпется на ленту конвейера. Вращающийся валок выполняет роль гранулятора, а перемещающаяся над ним дробящая плита равномерно распределяет каменный поток материалов по всей его длине и не допускает его концентрацию в центре.

Литература

1. Большая Советская Энциклопедия, т.22, М., Издательство «Советская Энциклопедия», третье издание, 1975 г., с.456.

2. Николаи Е.Л. «Теоретическая механика». Ч.2, М.-Л., 1952 г.

3. Б.В.Клушанцев, П.С.Ермолаев, А.А.Дудко «Машины и оборудование для производства щебня, гравия и песка». М., «Машиностроение», 1976 г., 184 с.

4. Патент RU №2325527. Заявлен 10.01 2006 г. Опубликован 27.05.2008 г. Б.И. №15. «Способ многоступенчатого взвода, разгона, удара и установка ударного действия для его реализации при разрушении горных пород», автор и заявитель Мельников А.В.

5. Е.И.Забабахин, И.Е.Забабахин. Явления неограниченной кумуляции. М., Наука, 1988 г., 173 с.

6. Патент RU №2029615. «Ударник для дробления», Бюл. №6, 27.02.95 г., заявка №4679572/33 от 07.06.89 г., автор А.В.Мельников, заявитель Иркутский политехнический институт.

7. Патент RU №2041791 С1. «Ударный механизм», Бюл. №23, 20.08.95 г., заявка №4835613/28 от 5.04.89 г., автор А.В.Мельников, заявитель Иркутский политехнический институт.

8. Патент RU №2343280. «Ударный механизм», Бюл. №1, 10.01.2009 г., заявка №2006 13 9991/03(043606) от 5 июня 2008 г., автор и заявитель А.В.Мельников, прототип.

Изобретение относится к машинам ударного действия для дробления, разрушения и уплотнения различных материалов горной, строительно-дорожной, металлургической и машиностроительной отраслях промышленности. Способ наращивания энергии разгона основной механической системы при изменении ее консервативности включает создание основным вращающимся энергетическим потоком двигателя вращающегося потока приводного кривошипа и с его помощью осуществляют качательное движение коромысла при взводе ударника, а в момент перехода его от взвода к разгону происходит выбег приводного кривошипа при постоянной скорости его вращения. При разгоне энергия взвода трансформируется в кинетическую энергию ударника, подвижной щеки, при постоянном угле раскрытия коромысла φ=90° и, соответствующей ему, предельной кратности коромысла, равной четырем. Причем применяют энергетический рычаг с опорой в виде кумулятивной точки, образующейся в начале разгона или на его траектории при полном разделении энергетических потоков взвода и разгона с обязательной их остановкой в этот момент и обязательном изменении природы происхождения разгоняющего внешнего потока или обязательном реверсировании потока взвода и превращают консервативную силу в активную силу, равную величине линейной или угловой координаты перемещения системы при разгоне, из-за чего сила и энергия кумулятивной точки увеличивается на эту величину и энергия разгона становится всегда больше энергии взвода. Изобретение позволяет повысить степень измельчения, качество продукта, эффективность разрушения, уменьшить износ дорогостоящих плит и, как следствие, затраты на них и упростить конструкцию установки. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ наращивания энергии разгона основной механической системы при изменении ее консервативности, включающий создание основным вращающимся энергетическим потоком двигателя вращающегося потока приводного кривошипа, и с его помощью осуществляют качательное движение коромысла при взводе ударника, а в момент перехода его от взвода к разгону происходит выбег приводного кривошипа при постоянной скорости его вращения, и при разгоне энергия взвода трансформируется в кинетическую энергию ударника, подвижной щеки, при постоянном угле раскрытия коромысла φ=90° и соответствующей ему предельной кратности коромысла, равной четырем, отличающийся тем, что применяют энергетический рычаг с опорой в виде кумулятивной точки, образующейся в начале разгона или на его траектории при полном разделении энергетических потоков взвода и разгона с обязательной их остановкой в этот момент и обязательном изменении природы происхождения разгоняющего внешнего потока или обязательном реверсировании потока взвода и превращают консервативную силу в активную силу, равную величине линейной или угловой координаты перемещения системы при разгоне, из-за чего сила и энергия кумулятивной точки увеличиваются на эту величину, и энергия разгона становится всегда больше энергии взвода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что применяют второй энергетический рычаг с опорой в виде кумулятивной точки, образующийся при ударе за счет смещения точки сохранения энергии, причем величину сохраненной энергии при ударе определяют по формуле Э_сохр=Э₀·Н/L_к, где Э₀ - энергия, необходимая при взводе системы с нулевой точки; Н - величина смещения точек сохранения энергий; L_к - длина или радиус качания коромысла, при этом уменьшение консервативности в этой точке определяют соотношением Н и L_к.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость качания коромысла устанавливают пропорционально ступенчатому увеличению кратности U коромысла при взводе с одновременным пропорциональным ступенчатым уменьшением угла его раскрытия φ: φ₁=60° при U₁=5-8; φ₂=30° при U₂=9-12; и так далее, при этом длина шатуна должна быть равна хорде дуги качания верхнего шарнира коромысла, а высота ударника - не менее длины шатуна, и предельное отклонение верхней точки коромысла всегда должно быть в пределах до 15° от вертикальной оси по траектории взвода.

4. Ударный механизм дробления скальных пород для реализации способа по п.1, содержащий камеру дробления, в нижней части которой установлен приводной вращающийся валок, опоры, жестко соединенный с ней корпус, размещенную в корпусе подвижную щеку, приводной вал с закрепленным на нем кривошипом, имеющим косой срез под углом 15° и кинематически связанным с ударником, состоящим из инструмента, подвижной щекой с внутренней подпружиненной болванкой, шатуна, коромысла, обоймы, гидроцилиндра со штоком и пружиной, установленной в цилиндрическом корпусе, имеющем упоры для пружины, на цилиндрическом корпусе приварены две цапфы, с помощью которых он шарнирно соединен с корпусом, при этом верхний конец коромысла шарнирно соединен с шатуном, связанным шарнирно с ползуном, а геометрические размеры кривошипа и коромысла определены по единому алгоритму, в котором геометрические размеры кривошипа и коромысла определены через эксцентриситет кривошипа (е), причем механизм снабжен внутренней подпружиненной болванкой с массой, установленной при изготовлении, и величиной ее зазора внутри снаряда, который должен быть равным половине хода снаряда, отличающийся тем, что подвижная щека выполнена в виде ударника, располагающегося в зоне дробления над вращающимся валком, ось вращения которого неоперативно подвижна относительно нижней части камеры дробления, а ее верхняя передняя стенка закреплена болтами, при этом привод кривошипа может быть установлен от него отдельно.