專利名稱：監(jiān)視破碎機(jī)軸承狀態(tài)的方法和破碎機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圓錐和回轉(zhuǎn)破碎機(jī)。更具體來說，本發(fā)明涉及對圓錐或回轉(zhuǎn)破碎機(jī)滑動(dòng)軸承的監(jiān)視，從而使初期軸承可以在早期檢測到，以便可以防止對破碎機(jī)軸承和其它零件的大損傷。
破碎機(jī)的主軸在破碎機(jī)框架中往往受到在其上端的頂部軸承支承。圓錐破碎機(jī)的這種子型通常稱為主軸破碎機(jī)。
回轉(zhuǎn)破碎機(jī)通?？捎梢灰簤合到y(tǒng)調(diào)節(jié)，使主軸可相對于破碎機(jī)框架垂向移動(dòng)。這樣就能夠改變定位，使碎石的粒度符合需要的大小，和/或在磨損件磨損的過程中保持定位恒定。
在其它類型的回轉(zhuǎn)破碎機(jī)中，也可通過相對于破碎機(jī)下部框架和相對于下部框架保持垂向靜止的主軸升、降破碎機(jī)上部框架進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在破碎機(jī)中有許多與滑動(dòng)軸承相關(guān)的表面。取決于破碎機(jī)的類型，例如，這些表面包括主軸和偏心軸偏心軸和下部框架偏心軸和調(diào)節(jié)活塞主軸和上部框架主軸和調(diào)節(jié)活塞之間的表面。
上述構(gòu)件彼此通常并不直接接觸，但是，實(shí)際上在它們之間通常具有一個(gè)或多個(gè)軸承座套，因而實(shí)際的軸承表面通常在上述構(gòu)件和這些軸承座套之間形成。
當(dāng)破碎機(jī)的軸承工作正常時(shí)，破碎機(jī)的軸承表面之間的摩擦力是很小的。如果破碎機(jī)受到潤滑故障的影響，那么，軸承表面之間的摩擦力就會(huì)增加，軸承就處在卡死的危險(xiǎn)中。例如，這種故障可以是破碎機(jī)過載、潤滑油污染或潤滑油的壓力或流量減小。
卡死的損傷在破碎機(jī)中容易從一個(gè)軸承表面發(fā)展到另一個(gè)軸承表面。例如，假定在破碎機(jī)的主軸和偏心軸之間存在潤滑故障，上述軸承表面開始卡死。這使偏心軸發(fā)熱。當(dāng)熱量傳至偏心軸和破碎機(jī)框架之間的軸承表面時(shí)，該軸承表面的潤滑也可能受到影響，這也使該軸承表面開始卡死。
在這個(gè)實(shí)例中描述的卡死也可能以相反的方向從一個(gè)軸承表面向另一軸承表面發(fā)展，或也可能在其它軸承表面之間發(fā)展。
作為實(shí)例描述的這種情形也可能導(dǎo)致一種情況，在該情況中，破碎機(jī)的軸承與破碎機(jī)的主要零件如框架、主軸、偏心軸等一起被完全損壞。這種完全損壞的維修成本難以估價(jià)，因?yàn)槌杀倦S情形不同而相差很大，例如，這取決于破碎機(jī)的類型。平均來說，成本大約在EUR20000-50000之間(2000年的價(jià)格)。另外，破碎機(jī)的停工也帶來相當(dāng)大的損失。
在芬蘭專利第100554號中公開了一種通過監(jiān)測主軸圍繞其軸線的轉(zhuǎn)速而監(jiān)測破碎機(jī)軸承狀態(tài)的方法。當(dāng)破碎機(jī)間隙充滿石頭時(shí)，這些石頭將減小頭部和主軸的轉(zhuǎn)速。因此，在主軸轉(zhuǎn)速的變化可被檢測到之前，主軸和偏心軸之間的摩擦必須有相對較大的增加。這時(shí)，在偏心軸和主軸之間的滑動(dòng)表面的損傷已經(jīng)發(fā)展到相對較大的程度。
按照本發(fā)明，提供一種權(quán)利要求1限定的用于控制破碎機(jī)軸承狀態(tài)的方法和一種權(quán)利要求5限定的破碎機(jī)。
如果能夠足夠早地檢測到破碎機(jī)軸承表面上摩擦力的增加，那么，這將給出開始卡死的指示。然后就有可能創(chuàng)造出一種方法以通知破碎機(jī)的操作者這種故障。例如，其最簡單的形式，這種警告系統(tǒng)可以是燈光或聲音信號。也可以將上述指示與破碎機(jī)或整個(gè)破碎工藝的控制系統(tǒng)聯(lián)系起來，使最初的故障就可將破碎機(jī)或破碎過程控制起來，從而將損害保持在盡可能小的程度上。
這種指示例如可以用于—打開破碎機(jī)的過壓閥，使破碎機(jī)定位快速增大，從而使軸承負(fù)載減小，—脫開破碎機(jī)動(dòng)力傳遞的連接，使破碎機(jī)停機(jī)，從而使軸承負(fù)載減小，—停止破碎機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使破碎機(jī)停機(jī)，從而使軸承負(fù)載減小，—縮短破碎機(jī)的行程，使軸承負(fù)載減小，—停止破碎機(jī)的喂料器，當(dāng)破碎機(jī)變空時(shí)，將減小破碎機(jī)和軸承的負(fù)載。
當(dāng)早期檢測出開始卡死時(shí)，損傷就不能從一個(gè)軸承表面發(fā)展到另一個(gè)軸承表面。這只要改變可卸式裝配的軸承套筒或其它類似的軸承構(gòu)件，并研磨主要破碎機(jī)部件上的相應(yīng)表面就可以了。這樣，維修成本只為全部損壞引起的維修成本的大約10-20％。另外，由于縮短了停機(jī)時(shí)間，也可降低破碎工廠的生產(chǎn)損失。如果足夠早地檢測出損傷，將損傷保持最小，那么，在某些情形中甚至可以將損傷的維修延緩至正常的保養(yǎng)時(shí)間。


圖1和2表示按照現(xiàn)有技術(shù)的典型的主軸式破碎機(jī)。
圖3表示按照現(xiàn)有技術(shù)的典型的回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)，圖4是表示
圖1破碎機(jī)細(xì)節(jié)的放大的底視剖視圖，也表示軸承中出現(xiàn)的力及其性質(zhì)，
圖5a放大地表示應(yīng)用在
圖1破碎機(jī)的底部的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖5b放大地表示應(yīng)用在
圖1破碎機(jī)的頂部的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖6a放大地表示應(yīng)用在圖2破碎機(jī)的底部的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖6b放大地表示應(yīng)用在圖2破碎機(jī)的頂部的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖7放大地表示應(yīng)用在圖3破碎機(jī)中的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
破碎機(jī)框架由兩個(gè)組件，下框1和上框2構(gòu)成。安裝于上框的凹面件5和借助頭部4安裝于主軸3的套筒6構(gòu)成破碎腔7，待破碎的物料從破碎機(jī)頂部送入破碎腔7。
偏心軸9借助傳動(dòng)部件8轉(zhuǎn)動(dòng)，傳統(tǒng)部件8安裝在下框中。在偏心軸上有一個(gè)與破碎機(jī)中心軸線成斜角的孔，主軸裝配在該孔中。當(dāng)傳動(dòng)部件在破碎機(jī)框架內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸時(shí)，引起裝配在偏心軸中的孔內(nèi)的主軸的擺動(dòng)。
破碎機(jī)定位是通過將液壓介質(zhì)泵入調(diào)節(jié)活塞10和下框之間的空間而調(diào)節(jié)的。在這種應(yīng)用中，破碎機(jī)的調(diào)節(jié)活塞呈圓筒形，在其上端敞開，而在其下端封閉，調(diào)節(jié)活塞的邊緣裝配在破碎機(jī)下框和偏心軸之間。
在主軸和偏心軸之間有一個(gè)主軸徑向軸承17，該軸承將影響主軸的徑向力傳至破碎機(jī)框架。在偏心軸和調(diào)節(jié)活塞之間為偏心軸徑向軸承13，執(zhí)行同樣的任務(wù)。偏心軸的軸向軸承12在偏心軸和下框之間傳遞軸向力。
在調(diào)節(jié)活塞外表面上有一條槽，安裝在破碎機(jī)下框上的調(diào)節(jié)活塞導(dǎo)向器11裝配在該槽中。導(dǎo)向器的作用是防止調(diào)節(jié)活塞在破碎機(jī)框架中由于偏心軸徑向軸承和主軸的軸向軸承內(nèi)的摩擦力而形成的轉(zhuǎn)動(dòng)。防止這種轉(zhuǎn)動(dòng)很重要，因?yàn)檫@就能夠使彼此相對運(yùn)動(dòng)的部件實(shí)現(xiàn)足夠高的相對速度，從而形成潤滑膜。
主軸的軸向力通過加壓的液壓介質(zhì)和主軸的軸向軸承14、15、16傳至破碎機(jī)框架。在本申請中軸向軸承由三個(gè)獨(dú)立的部件構(gòu)成，使這些部件中的至少兩個(gè)具有作為球面一部分的對置表面(counter-surfaces)。
主軸的徑向力是通過支承軸承19傳至破碎機(jī)上框的。在破碎機(jī)中通常設(shè)有一個(gè)主軸保護(hù)套筒以保護(hù)主軸，使其免受待破碎物料磨損的影響。
圖1所示的相同的破碎機(jī)主要部件也出現(xiàn)在圖2所示的破碎機(jī)中。破碎機(jī)定位是通過將液壓介質(zhì)泵入調(diào)節(jié)活塞10和下框之間的空間而調(diào)節(jié)的。在本申請中，調(diào)節(jié)活塞全部在主軸下面，不用作將主軸的徑向力傳至破碎機(jī)下框的構(gòu)件。
圖3所示破碎機(jī)的主要部件是框架20、碗狀件21、主軸3、頭部4、凹面件5、套筒6、破碎腔7、傳動(dòng)部件8、偏心軸9、調(diào)節(jié)電機(jī)22、調(diào)節(jié)環(huán)23、偏心軸的軸向軸承12、頭部的徑向軸承13、頭部的軸向軸承24、25、26和主軸的徑向軸承17。安裝在碗狀件21上的凹面件5和安裝在頭部4上的套筒6構(gòu)成破碎腔7，待破碎物料從破碎機(jī)頂部送入破碎腔7。
在下框中設(shè)置傳動(dòng)部件8，借助傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸9。在偏心軸內(nèi)有孔，主軸3裝配在該孔中，主軸3固定在破碎機(jī)框架上。當(dāng)傳動(dòng)部件使偏心軸圍繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使通過軸承連接于主軸的頭部擺動(dòng)。
破碎機(jī)定位是通過調(diào)節(jié)電機(jī)22轉(zhuǎn)動(dòng)碗狀件21而調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)電機(jī)使碗狀件本身沿調(diào)節(jié)環(huán)23的螺紋升或降。
在主軸和偏心軸之間有主軸徑向軸承17，該軸承將頭部的徑向力傳至破碎機(jī)框架。在偏心軸和頭部之間有具有相同的功能的頭部徑向軸承13。偏心軸的軸向軸承12在偏心軸和破碎機(jī)框架之間傳遞軸向力。
頭部的軸向力通過頭部軸向軸承24、25、26傳至破碎機(jī)框架。在本申請中，軸向軸承由三個(gè)獨(dú)立部件構(gòu)成，這些部件中的至少兩個(gè)具有作為球面一部分的對置表面。
頭部的徑向力通過主軸徑向軸承17傳至主軸，進(jìn)而傳至破碎機(jī)框架。
圖4表示
圖1所示破碎機(jī)下框的水平剖視圖。圖中所示主要部件是下框1、主軸3、偏心軸9、調(diào)節(jié)活塞導(dǎo)向器11、偏心軸徑向軸承13和主軸徑向軸承17。
該圖也表示在破碎機(jī)中出現(xiàn)的下述力—在破碎物料時(shí)從主軸作用在破碎機(jī)上的徑向分力FL，—在主軸和主軸徑向軸承之間的表面上由力FL引起的摩擦力Fμ1，—在偏心軸和偏心軸徑向轉(zhuǎn)承之間的表面上由力FL引起的摩擦力Fμ2，—由力Fμ1和Fμ2引起的、作用在調(diào)節(jié)活塞上的力矩M，—由調(diào)節(jié)活塞導(dǎo)向器和相反力矩M形成的反作用力F，該力F防止調(diào)節(jié)活塞旋轉(zhuǎn)。
力FL從主軸傳送，引起摩擦力Fμ1和Fμ2，其中第一個(gè)是主軸和主軸徑向軸承之間的摩擦力，第二個(gè)是偏心軸和偏心軸徑向軸承之間的摩擦力。在正常的潤滑狀態(tài)中，摩擦系數(shù)很小，例如為0.001，因而摩擦力也很小。
如果潤滑情形變劣，摩擦系數(shù)就急劇增加，因而摩擦力例如為10…100倍。軸承摩擦在調(diào)節(jié)活塞上引起力矩M，該力矩被調(diào)節(jié)活塞導(dǎo)向器的支承反作用力F抵消。通過測量力F或其效果，就可以得到關(guān)于軸承摩擦力的信息。通過同時(shí)觀察破碎機(jī)所使用的動(dòng)力、破碎機(jī)定位和破碎機(jī)的控制壓力，可以取得不同軸承的負(fù)載情形的很好領(lǐng)悟。如果軸承的負(fù)載和潤滑情形變?yōu)榕R界，那么，通過控制破碎機(jī)或物料喂送，例如，通過減小或停止喂送物料的輸入，擴(kuò)大破碎機(jī)定位，停止破碎機(jī)或給予破碎機(jī)操作者警告，操作者根據(jù)這種警告決定采取何種動(dòng)作以消除問題，從而防止或減小損傷。
圖5a表示
圖1所示那種破碎機(jī)的下部，它包括偏心軸9、調(diào)節(jié)活塞10、偏心軸軸向軸承12、偏心軸徑向軸承13、主軸軸向軸承14、15、16、主軸徑向軸承17及傳感器27和28等。在按照圖5a的破碎機(jī)中，傳感器27引起的、影響調(diào)節(jié)活塞10的反作用力由傳感器27觀測。如果傳感器檢測到反作用力增加，這就是偏心軸的徑向軸承或主軸軸向軸承17開始損傷的信號。傳感器裝配在調(diào)節(jié)活塞導(dǎo)向器11中。偏心軸引起的、作用在偏心軸軸向軸承12上的轉(zhuǎn)矩的反作用力由傳感器28觀測。如果傳感器檢測到反作用力增加，這就是偏心軸軸向軸承開始損傷的信號。
圖5b表示
圖1所示那種類型的破碎機(jī)的上部，包括主軸3、支承軸承19和傳感器29等。在按照圖5b的破碎機(jī)中，傳感器引起的、影響支承軸承的轉(zhuǎn)矩的反作用力由傳感器29觀測。如果傳感器檢測到反作用力增加，這就是支承軸承開始損傷的信號。
在按照圖5a和5b的破碎機(jī)中，例如，下述軸承表面的形狀能夠由傳感器控制—軸向軸承14、15、16的組合的軸承表面，—偏心軸9-偏心軸的軸向軸承12，—偏心軸9-偏心軸的徑向軸承13，—主軸3-支承(頂部)軸承19。
圖6a表示與圖2所示相同類型的按照本發(fā)明的破碎機(jī)，它包括主軸3、偏心軸9、調(diào)節(jié)活塞10、偏心軸的軸向軸承12、偏心軸的徑向軸承13、主軸的軸向軸承14、15、16、主軸的徑向軸承17和傳感器29和30等。在圖6b中類似地表示按照本發(fā)明的破碎機(jī)的上部，它包括主軸3、支承軸承31、32和傳感器33等。
在按照圖6a的破碎機(jī)中，傳感器29引起的、朝向偏心軸徑向軸承的轉(zhuǎn)矩的反作用力借助傳感器29監(jiān)測。如果傳感器檢測到反作用力的增加、這是偏心軸徑向軸承開始損壞的信號。借助傳感器30監(jiān)測該傳感器引起的，朝向調(diào)節(jié)活塞的反作用力。如果該傳感器檢測到反作用力的增加，這是主軸軸向軸承開始損壞的信號。
在按照圖6b的破碎機(jī)中，傳感器33引起的、朝向支承軸承31、32的反作用力借助傳感器33監(jiān)測。如果該傳感器檢測到反作用力的增加，這是支承軸承開始損壞的信號。
在按照圖2的、按照圖6裝備起來的破碎機(jī)中，例如，借助傳感器可監(jiān)測下述軸承表面—主軸軸承14、15、16組合的軸承表面，—偏心軸9-偏心軸的軸向軸承12，—偏心軸9-偏心軸的徑向軸承，—在支承軸承組合、框架和主軸之間的軸承表面3、26、27、2。
圖7表示按照圖3的、裝備著按照本發(fā)明放置的傳感器的破碎機(jī)的中部。該圖中表示主軸3、頭部4、偏心軸9、偏心軸軸向軸承12、頭部徑向軸承13、頭部軸向軸承24、25、26、主軸徑向軸承17和傳感器34、35、36和37。
在按照圖7的破碎機(jī)中，傳感器34引起的、作用在偏心軸軸向軸承上的轉(zhuǎn)矩的反作用力由傳感器34監(jiān)測。如果該傳感器檢測到反作用力的增加，這是偏心軸軸向軸承開始損壞的信號。借助傳感器35監(jiān)測頭部引起的、朝向頭部軸向軸承的轉(zhuǎn)矩的反作用力。如果該傳感器檢測到反作用力的增加，這是頭部軸向軸承開始損壞的信號。借助傳感器36監(jiān)測主軸引起的、作用在主軸徑向軸承上的轉(zhuǎn)矩的反作用力。如果該傳感器檢測到反作用力的增加，這是主軸徑向軸承開始損壞的信號。借助傳感器37監(jiān)測該傳感器引起的、作用在頭部徑向軸承上的轉(zhuǎn)矩的反作用力。如果該傳感器檢測到反作用力的增加，這是頭部徑向軸承開始損壞的信號。
傳感器36和37相對于破碎機(jī)不在固定的位置上，而是傳感器36隨偏心軸運(yùn)動(dòng)，傳感器37隨頭部運(yùn)動(dòng)。因此，從傳感器至破碎機(jī)外面的信號傳送需要特殊的裝置。但是，這種功能可以借助一個(gè)集電環(huán)或借助一個(gè)連接于傳感器的發(fā)射器及位于破碎機(jī)外面的接收器來完成。
在按照圖7的破碎機(jī)中，例如，借助傳感器可以監(jiān)測下述軸承表面—頭部軸向軸承24、25組合的軸承表面，—在框架20和偏心軸9之間的軸承表面，—主軸3-主軸徑向軸承17，—偏心軸9-頭部徑向軸承13。
本發(fā)明并不局限于任何特定的傳感器技術(shù)。對軸承狀態(tài)的監(jiān)測不僅能夠以測量力為基礎(chǔ)，而且也能夠以測量變位為基礎(chǔ)，或者，例如以測量表面壓力為基礎(chǔ)。除了力以外，也可以測量彎矩及其引起的變形。因此，例如，傳感器可以使用壓電傳感器、力傳感器、機(jī)械傳感器、壓力傳感器或應(yīng)變片傳感器。
從本發(fā)明的觀點(diǎn)來看，傳感器以何種方式來指示損壞并不重要，這種指示可以機(jī)械式、液壓式或電氣式地傳遞。監(jiān)測不僅能夠以直接監(jiān)測軸承為基礎(chǔ)，而且也能夠以通過某些其它零件的間接監(jiān)測為基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.用于監(jiān)測回轉(zhuǎn)破碎機(jī)中軸承狀態(tài)及減小磨損的軸承引起的損傷的方法，其特征在于在破碎機(jī)中軸承表面之間的摩擦力由傳感器監(jiān)測，傳感器進(jìn)行的摩擦力監(jiān)測得到的信息用在破碎機(jī)警告或控制系統(tǒng)中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于破碎機(jī)的軸承表面之間的摩擦力由壓電傳感器、力傳感器、機(jī)械傳感器、液壓傳感器或應(yīng)變片傳感器監(jiān)測。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于軸承表面之間的摩擦力由結(jié)合在調(diào)節(jié)活塞導(dǎo)向器中的傳感器監(jiān)測。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于；來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號被分析，通過將其與事先存儲(chǔ)在一個(gè)控制系統(tǒng)中的基準(zhǔn)材料進(jìn)行比較，從而得到軸承表面正在受損的信息。
5.一種回轉(zhuǎn)破碎機(jī)，其特征在于它包括至少一個(gè)傳感器，該傳感器能夠提供關(guān)于破碎機(jī)軸承表面之間的摩擦力的輸出信號。
6.如權(quán)利要求5所述的破碎機(jī)，其特征在于所述破碎機(jī)是主軸破碎機(jī)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的破碎機(jī)，其特征在于所述傳感器是壓電傳感器、力傳感器、機(jī)械傳感器、液壓傳感器或應(yīng)變片傳感器。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的破碎機(jī)，其特征在于所述傳感器結(jié)合在調(diào)節(jié)活塞導(dǎo)向器中。
全文摘要
用于破碎石頭的回轉(zhuǎn)破碎機(jī)的滑動(dòng)軸承的故障通過設(shè)置與軸承零件相連的傳感器而預(yù)料，借助傳感器能夠觀測到摩擦力的增加。借助傳感器能夠在早期檢測到軸承損傷的開始，從而能夠防止破碎機(jī)的軸承及其它部件的大的損傷。
文檔編號B02C23/04GK1457403SQ02800323
公開日2003年11月19日 申請日期2002年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月23日
發(fā)明者伊爾波·涅米寧, 尤哈馬蒂·?；? 尤哈·帕托薩爾米 申請人:麥特索礦物(坦佩雷)有限公司