立轴式冲击破碎机的立轴支承系统及其立轴支承装置

摘要

本发明公开了一种立轴式冲击破碎机的立轴支承系统及其立轴支承装置，包括立轴支撑座箱体，在立轴支撑座箱体上设有立轴，在立轴支撑座箱体的上端和下端分别连接有上端盖和下端盖；在立轴支撑座箱体和上端盖的轴承座内均安装有支撑立轴的液体静压轴承。本发明通过采用液体静压轴承替代现有立轴式冲击破碎机中支承立轴的滚动轴承，利用液体静压轴承的转速与载荷无关的特性和具有耐抗冲击与振动的特性来改善立轴的支承条件，从而大幅度提高了立轴式冲击破碎机的转子转速、轴承寿命和对持续随机振动的适应性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种立轴式冲击破碎机，特别是涉及一种立轴式冲击破碎机的立轴支承系统及其立轴支承装置。

背景技术

立轴式冲击破碎机是依靠转子的高速旋转，利用转子叶片将进入转子内物料的线速度从零加速到60～80米每秒，然后将该物料从转子叶片的抛料口抛出，高速运动的物料脱离转子后撞击在破碎腔的铁砧上，以自身解体释放能量，实现破碎。因撞击物料的速度越大，解体越充分，破碎就越彻底，所以转子转速是立轴式冲击破碎机破碎能力的决定因素。同时由于进入转子内物料的粒度、质量及落料位置均是随机的，仅靠分料盘无法将物料均匀地分配到各个加速腔，造成物料在转子内质量分布不均匀。因对高速旋转的转子而言，质量分布不均，会使高速转动的转子失去平衡，产生激烈振动，相应的对连接在立轴上的轴承也会产生不定向与持续的强烈冲击。但目前国内外现有的立轴式冲击破碎机均采用滚动轴承来支承立轴，因轴滚动轴承的接触部位为点接触，相应的其接触应力高，抗冲击能力差，转速受外载荷限制，将其应用在立轴式冲击破碎机这种高速、重载和持续不断振动的工作条件下寿命将会大幅度降低，影响工作效率。同时采用滚动轴承来支承立轴，立轴转速一般均控制在1150～2400rpm之间，很难达到更高的转速要求；即使在上述转速范围内，对于大型转子和小型转子，要同时满足加速物料的速度要求和理想的轴承寿命也比较困难；同时受滚动轴承载荷与转速特性的制约，现有转子直径通常在650～1100mm的范围内，对转子直径大于1100mm或小于650mm的立轴式冲击破碎机几乎没有；因此采用滚动轴承来支撑立轴，不仅限定了立轴的转速和转子的直径范围，而且限制了立轴式冲击破碎机的破碎效率和应用范围。

而现有的液体静压轴承是利用外部加压装置(如油泵)通过节流器压入润滑油到滑动轴承。在液体静压力作用下，轴颈与轴承工作表面被一层油膜完全隔开，从而可减小轴颈与轴承工作时的磨擦阻力，降低温升和消除磨损，提高转轴的转速，和立轴支撑系统的寿命；但使用液体静压轴承均需一套专门供油系统，且对润滑油的清洁度要求较高，主要被运用在各种机床设备、高速轻载的中小型机床和设备、速度较低自重较大的机床和设备、外载荷方向一定的机床和设备和高精度机床和设备。而对于像立轴式冲击破碎机这种高速、重载、振动、载荷方向不定和工作环境差的重型机械还没有推广和应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种立轴式冲击破碎机的立轴支承系统及其立轴支承装置。本发明通过采用液体静压轴承支承立轴，从而可提高立轴轴承的使用寿命和转子转速，从而可进一步对现有立轴式冲击破碎机进行优化。可以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案；一种立轴式冲击破碎机的立轴支承系统，包括立轴支撑座箱体，在立轴支撑座箱体上设有立轴，在立轴支撑座箱体的上端和下端分别连接有上端盖和下端盖；在立轴支撑座箱体和上端盖的轴承座内均安装有支撑立轴的液体静压轴承；通过利用液体静压轴承的转速与载荷无关的特性和耐抗冲击与振动的特性来改善立轴的支承条件，从而大幅度提高立轴式冲击破碎机的转子转速、轴承寿命和对持续随机振动的适应性。

安装的液体静压轴承配有稳定流量供油系统。

立轴式冲击破碎机的立轴支承装置，包括立轴支撑座箱体5，在立轴支撑座箱体5上设有立轴6，在立轴6上套有径向止推静压轴承7、径向静压轴承17和止推静压轴承8。

在立轴6的上端和下端分别连接有转子法兰10和皮带轮2；在立轴支撑座箱体5的上端和下端分别连接有上端盖9和下端盖19，在立轴6上还设有凸台20，并且在立轴6上套有径向止推静压轴承7、径向静压轴承17和止推静压轴承8，径向止推静压轴承7处于凸台20的下端，位于立轴支承座箱体5的上端轴承座内，止推静压轴承8处于凸台20的上端，位于上端盖9的轴承座28内，径向静压轴承17位于立轴支承座箱体5下端轴承座内。

径向止推静压轴承7、径向静压轴承17和止推静压轴承8的供油系统为稳定流量供油系统。

在立轴6的轴颈与上端盖9的防尘圈工作面24之间装有防尘垫圈12；在立轴6的轴颈与下端盖19的防尘圈工作面25之间装有防尘垫圈3。

在立轴6的轴颈与上端盖9的组合油封座26之间装有上端组合油封13；在立轴6的轴颈与下端盖19的组合油封座27之间装有下端组合油封4。

转子法兰10通过胀套11连接在立轴6上端；皮带轮2通过胀套1连接在立轴6下端。

在上端盖9与转子法兰10之间设有相互配合的迷宫密封22；下端盖19与皮带轮2之间设有相互配合的迷宫密封23。

与现有技术比较，本发明通过采用液体静压轴承替代现有立轴式冲击破碎机中支承立轴的滚动轴承，利用液体静压轴承的转速与载荷无关的特性和具有耐抗冲击与振动的特性来改善立轴的支承条件，从而大幅度提高了立轴式冲击破碎机的转子转速、轴承寿命和对持续随机振动的适应性，并且所用的液体静压轴承均采用流量与载荷无关的稳定流量供油系统，可进一步提高流体静压轴承的抗冲击能力(与滚动轴承的性能比较如表1)。同时为保证液体静压轴承内润滑油的清洁度，在密封立轴支撑座箱体的上下箱盖上同时精密设置有组合油封座、防尘圈工作面及迷宫式密封，使满足上述功能要求的轴端结构极大简化，所用的零件数目达到最少。同时本发明采用液体静压轴承对立轴式冲击破碎机的设计、制造及应用还带来以下影响：

(1)、提高立轴轴承寿命，使立轴轴承座能够承受更大的冲击和振动，更加可安全可靠。

(2)、提高转子转速，满足不同结构和尺寸的转子对加速物料的速度要求。

(3)、为设计和制造大型化和小型化转子提供了前提和条件，扩展了立轴式冲击破碎机的应用范围。大型化转子可以处理大粒度尺寸物料，提高破碎比和生产能力，缩短破碎工艺流程；高速运转的小型转子不需要太大的尺寸空间就能够使物料获得足够的破碎能，以满足产量要求不高的各种不同物料和破碎工艺的使用要求。

(4)、以立轴式冲击破碎机立轴支承为对象，提出了液体静压轴承新的使用实例，其结果可以推广到所有高速的、重载的、载荷方向不定的、持续随机振动的立轴支承的应用，扩大了液体静压轴承的使用范围。

因此本发明具有很好的使用价值、推广价值，能带来很好的经济效益。

表1

立轴转速(rpm)适用转子直径(mm)最大入料粒度(mm)轴承寿命(h)润滑油工作温度(℃)滚动轴承800～2750460～1200170650080～110流体静压轴承650～3800350～1350200＞12000，要求可靠润滑40～50

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明采用的流体静压轴承的配对组合示意图；

图3是上端盖9的结构示意图；

图4是下端盖19的结构示意图；

图5是液体静压轴承稳定流量供油系统示意图。

具体实施方式

实施例：一种立轴式冲击破碎机的立轴支承系统，包括立轴支撑座箱体，在立轴支撑座箱体上设有立轴，在立轴支撑座箱体的上端和下端分别连接有上端盖和下端盖；在立轴支撑座箱体和上端盖的轴承座内安装有支撑立轴的液体静压轴承；通过利用液体静压轴承的转速与载荷无关的特性和耐抗冲击与振动的特性来改善立轴的支承条件，从而大幅度提高立轴式冲击破碎机的转子转速、轴承寿命和对持续随机振动的适应性。同时安装的液体静压轴承的供油系统为稳定流量供油系统。

一种立轴式冲击破碎机的立轴支承装置，如图1所示，包括立轴支承座箱体5和立轴6，在立轴6上设有用来定位的凸台20，在立轴6上端和下端分别通过胀套11和胀套1装有转子法兰10和皮带轮2；立轴6设在在立轴支承座箱体5上；在立轴支承座箱体5的上端和下端分别连接有上端盖9和下端盖19，为提高设在立轴支承座箱体5内立轴的转速和轴承寿命，申请人经过常长时间的计算、设计和对各类液体静压轴承做对比实验后，现采用液体静压轴承代替现有的滚动轴承，且为适应立轴式冲击破碎机立轴的工作环境，采用以下技术手段：在立轴6上套有支撑立轴6的径向止推静压轴承7、径向静压轴承17和止推静压轴承8，径向止推静压轴承7处于立轴6凸台20的下端，安装在立轴支承座箱体5的上端轴承座内，止推静压轴承8位于立轴6凸台20的上端，安装于上端盖9的轴承座28内，并且径向止推静压轴承7和止推静压轴承8与立轴6凸台20之间的间隙可通过调节垫片调节；同时在立轴支承座箱体5下端轴承座内还安装有径向静压轴承17；这样支撑立轴6上部的液体静压轴承为径向止推静压轴承7和止推静压轴承8；其中在径向止推静压轴承7上设有柱面油垫14和平面油垫15，在止推静压轴承8上设有平面油垫21；支撑立轴6下部的液体静压轴承则为径向静压轴承17，在径向静压轴承17上设有柱面油垫18(如图2所示)；位于立轴6上端的柱面油垫14、平面油垫15和平面油垫21将直接对立轴6起定位支承的作用，承受连接在立轴6上端转子失去平衡后强烈振动产生的径向冲击载荷、物料进入转子产生的轴向冲击载荷和立轴、转子及转子内物料的自重；位于立轴6下端的柱面油垫18将直接对立轴6起浮动支承的作用，承受由外载荷引起的支座反力和弯矩，传动皮带张力及弯矩；这种液体静压轴承的配对形式，立轴6将不承受轴向力，改善了受力条件，有利于利用轴承油膜间隙对由于加工误差引起的立轴偏斜、轴和轴套的不同心以及轴的弯曲变形起补偿作用，同时由平面油垫15和平面油垫21构成对向平面油垫，将立轴6因制造误差及变形产生的轴向位移控制在允许的范围内，可提高立轴6的轴向定位精度和安全可靠性。

为适应立轴式冲击破碎机高速、载荷方向不定以及高频冲击载荷高的工作特点，本发明提出一种液体静压轴承的稳定流量供油系统，这种稳定流量供油系统使进入流体静压轴承每个工作腔的液体流量不会随(因)外负载的变化而变化，或者说工作流量由小孔节流器小孔的大小决定而与外载荷无关。如图5所示，基本工作原理如下：压力补偿阀29布置在小孔节流器的出口侧，在其阀芯的结构决定后，其平衡位置由一对关联油垫的最高工作压力p1控制，图中的最高工作压力p1通过梭阀30检索后作用在两个补偿阀29上，并分别与节流口出口压力pm1和pm2对阀芯的作用力相平衡，若补偿阀29两阀芯结构相同，则根据阀芯平衡条件，两节流口的出口压力必然相等，即pm1＝pm2，这就决定了节流小孔1和节流小孔2进出口的压力差必然相等，即Δp1＝Δp2，并且是一个常数，在节流口A1和节流口A2相同的条件下，根据小孔节流公式Q＝c·f·(Δp)1/2，流经它们流量也相等，即Q1＝Q2，并且与外载荷无关。这样当立轴受到偏心载荷作用时，与采用其它节流器供油系统的液体静压轴承相比，此系统具有更大的油膜刚度，抗冲击能力更强。由于工作腔流量的大小与外载荷无关，系统在工作时不会产生超调现象，稳定极好，这对于载荷方向经常变化的立轴支撑来说是极为有利的。

同时为满足液体静压轴承润滑油的清洁度要求，就必须保证立轴支承座箱体5的清洁度；为满足立轴支承座箱体5的密封性能，申请人将上端盖9(如图3所示)和下端盖19(如图4所示)的结构做了调整；在上端盖9上同时集合设置了轴承座28、组合油封座26、防尘圈工作面24和迷宫式密封，使满足密封和定位功能的上端盖9结构极为简化，使密封需要的零件数目达到最少；并且集合设置可以减少多个零件加工和安装带来的累积误差，提高定位精度高，密封性能和使用寿命，还能减小立轴输出端的悬臂长度，改善立轴受力条件。在下端盖19上同时集合设置了组合油封座27、防尘圈工作面25和迷宫式密封，使满足密封要求的下端盖19的结构也极为简化，使密封需要的零件数目达到最少；并且集合设置可以减少多个零件加工和安装带来的累积误差，提高定位精度高，密封性能和使用寿命，还能减小立轴输入端的悬臂长度，改善了立轴受力条件。

上端盖9和下端盖19采用的密封装置为：在立轴6的轴颈与上端盖9的防尘圈工作面24之间装有防尘垫圈12；在立轴6的轴颈与下端盖19的防尘圈工作面25之间装有防尘垫圈3。在立轴6的轴颈与上端盖9的组合油封座26之间装有上端组合油封13；在立轴6的轴颈与下端盖19的组合油封座27之间装有下端组合油封4。在上端盖9与转子法兰10之间设有一系列可相互配合的环形凹凸槽即迷宫密封22；下端盖19与皮带轮2之间也设有迷宫密封23。

本发明安装总成后用螺栓联结到机座平台16上；输入动力通过皮带轮2传递到立轴6，再由立轴6传递给转子法兰10，由转子法兰10带动转子高速旋转，采用液体静压轴承后，本发明的转速可超过3000rpm以上。

本发明所采用的径向止推静压轴承7、径向静压轴承17和止推静压轴承8均可在市场上购买。