专利名称：具有带敞开通道的星型支架臂的星型支架的制作方法
技术领域：
本公开总地关于一种碎石机器，例如一种通常被称为回转破碎机或圆锥形轧碎机的碎石机。更特别地，本公开关于一种用于回转破碎机或圆锥形轧碎机的星型支架 (spider)，该星型支架包括多条星型支架臂，每条星型支架臂包括形成于两个隔开的凸缘之间的敞开通道。
背景技术：
碎石机在压碎腔室内使岩石、石块或其他物料破碎开，该压碎腔室形成在安装在一个主轴上的、向下扩大的圆锥形罩壳内，该主轴在外部向上扩大的截头圆锥体形凹陷部组件内旋转，凹陷部组件在破碎壳体组件的内部。该圆锥形罩壳和主轴关于一轴线环形对称，该轴线相对于垂直的壳体组件轴线是倾斜的。这些轴线在碎石机的顶部附近相交。该倾斜的轴线绕该垂直轴线被环行地驱动，从而向主轴和罩壳传递回转的运动。该回转的运动引起罩壳表面上的多个点交替地朝着静止的凹陷部向前移动和移动离开该静止的凹陷部。 在罩壳的移动离开的过程中，待破碎的物料更深地落入腔室内，当运动反向、罩壳朝着凹陷部前进时，它在那里被压碎。星型支架连接至壳体组件的顶部，构成用于主轴的支撑结构的顶部。待破碎的物料典型地落在耐磨损的星型支架臂护罩上，然后落入压碎腔室内。星型支架臂护罩被安置在星型支架的臂和中心轮毂部上方。星型支架包括中心轮毂部和收纳主轴一端的衬套。压碎腔室内产生的压碎力生成了非常巨大的负荷，部分施加在星型支架上。星型支架必须构造成能够经受住这种负荷，以避免为了更换和/或维修损坏的星型支架而使压碎生产线停线，或整个矿停产。
发明内容
本公开涉及一种回转破碎机，其包括星型支架，用于在压碎腔室内使岩石、石块或其他物料破碎。根据本公开所形成的所述星型支架包括中心轮毂部和收纳回转主轴的一端的衬套，所述衬套位于破碎机的壳体组件内部。多个星型支架臂，典型地，两个臂，从所述中心轮毂部延伸至外缘，以大致地沿所述破碎机的中心轴线支撑所述中心轮毂部。各星型支架臂配备有星型支架臂护罩，以在使用中保护所述星型支架臂，免受岩石和碎屑的损伤。各所述星型支架臂由带有下部腹板的一对大致垂直朝向的凸缘所形成，以限定通道。所述通道形成在所述凸缘对之间，顶部敞开。在一个所述通道垂直向上敞开的实施例中，所述凸缘对和所述腹板在所述星型支架的所述中心轮毂部和所述外缘间形成连接梁。形成各个星型支架臂的所述连接梁具有典型地位于所述梁的所述连接腹板下方的剪力中心。这种构造使得损伤扭曲应力最小化，相对于类似尺寸大小的封闭截面而言，损伤扭曲应力会特有地降低敞开的截面的强度。以下结合附图对本发明所作的说明，将使本发明的多种其他特征、目的和优势变得明显。
下列图示出了当前预期实现本公开的最佳方式。图中图1是一种回转碎石机的示意图；图2是现有技术中的一种包括现有技术的星型支架的回转碎石机的剖视图；图3a是一种现有技术的星型支架的局部剖视图；图北是一种现有技术的星型支架的一个臂的剖视图；图4是安装在一种回转破碎机的壳体组件上的本公开的星型支架的组装透视图；图5是所述回转破碎机的一部分的分解图；图6是图4中沿线6-6截取的剖视图；和图7a至图7j是根据本公开构造的星型支架臂的横截面形状的一系列可选实施例的剖面图。
具体实施例方式图1示出碎石系统11的一般性用途。如图1所示，回转碎石机10典型地被安置在具有底壁14的凹坑12内。凹坑12接收一批来自不同来源，例如拖运卡车18，的待破碎的物料16。物料16被放到凹坑12中，并朝着位于碎石机10的上进料端20下方的压碎腔室的顶部被引导。物料16进入该压碎腔室并贯穿地通过沿静止的壳体组件22设置的凹陷部组件。在该壳体组件内，压碎罩壳(未示出)回转并在压碎腔室内压碎该物料。压碎后的物料离开回转碎石机10，并进入接收腔室M，然后压碎后的物料从那里通过例如传送组件或其他运输机构，被引导离开碎石系统11。碎石系统11的操作是传统的，已经被应用了许多年。图2示出现有技术中的回转碎石机10的剖视图。如图2所示，回转碎石机10典型地包括由上顶壳沈与顶壳观相连构成的壳体组件22。成排的凹陷部35沿着壳体组件 22的内表面设置，限定了大致上逐渐缩小的截头圆锥体形的内表面30，内表面30引导物料从敞开的顶端32向下贯穿收缩的压碎腔室33，压碎腔室33形成于由成排的凹陷部35所限定的内表面30与回转主轴38上安置的截头圆锥体形罩壳37的外表面36之间。随着主轴回转，在内表面30和外表面36之间，物料通过压碎腔室33的整个高度被压碎，在压碎间隙 ；34得以最终压碎。主轴38的上端40被支撑在衬套39中，衬套39容置于星型支架44的中心轮毂部 42内。如图所示，星型支架44安装到上顶壳沈上，并包括至少一对支撑中心轮毂部42的星型支架臂46。图示实施例中，一对星型支架臂护罩48被各自安装到星型支架臂46上，以提供磨损防护。如图所示，星型支架帽50覆盖安装在中心轮毂部42上。图3a提供了用于图2所示的回转碎石机10的现有技术的星型支架44的细节视图。如图3a所示，星型支架44包括与一对星型支架臂46 —体形成的中心轮毂部42。各星型支架臂46向外延伸，并与包括了一系列安装孔M的外缘52相连，其中安装孔M用于将星型支架44连接至如前所述的上顶壳26。图北示出一个星型支架臂46的横截面视图。如图北所示，星型支架臂46具有大致中空的中心腔室56。腔室56大体上由两个侧壁58、一个顶壁60和一个底壁62限定。各壁由耐久的钢材形成，典型地通过砂型铸造形成。在形成现有技术的星型支架44的星型支架臂46的过程中，砂芯必须在铸模准备过程中被支撑在铸模内。进一步，封闭的腔室56 必须包括上进入孔64和下进入开口 66，以向星型支架臂护罩48提供至润滑线路及安装元件的入口(图2)。进入孔64和进入开口 66也用于在形成星型支架的过程中为砂芯传递支撑元件。铸造后，进入开口 66用于抽取出型芯的剩余部分并提供入口，用于对不可接受的缺陷的检查及修复操作。进入孔64和进入开口 66在星型支架臂46上造成了弱点，有时成为疲劳裂缝的点。图4示出一种根据本公开构造的星型支架组件68。所示星型支架组件68安装至回转碎石机10，回转碎石机10包括与图2所示及所描述的同样的上顶壳沈和主轴38。图 4中未示出成排的凹陷部，但其也包括在碎石机10中。如图所示，主轴38被中心轮毂部70 以与前述相同的方式支撑着。图5提供了星型支架组件68的分解图。星型支架组件68大体上包括星型支架 72，一对星型支架臂护罩74，缘衬垫84和星型支架帽76。星型支架72包括一对从中心轮毂部70延伸并连接至外缘80的星型支架臂78。 外缘80包括一系列安装孔82，使得星型支架72能可靠地连接至上顶壳26。当星型支架72 安装在上顶壳沈上时，一套缘衬垫84覆盖安置在外缘80上，以对外缘80提供磨损防护。当星型支架72安装在上顶壳沈上时，星型支架臂护罩74安装在各星型支架臂78 上，以对该星型支架臂提供磨损防护。如图5所示，各星型支架臂护罩74包括通道86，以便星型支架臂护罩74能够被覆盖地放置在星型支架臂78上，以对星型支架臂78提供磨损防护。星型支架帽76在中心轮毂部70上方延伸，并为星型支架72提供进一步的磨损防护。各星型支架臂护罩74包括形成在臂护罩的顶部的滞留床(dead bed) 75。滞留床 75积聚了一些待破碎的物料，以便当更多的物料向着星型支架移动时，其与滞留床75内所积聚的物料接触，减少臂护罩74上的磨损。星型支架帽76包括类似的滞留床77，以同样的方式产生作用。虽然图中所示实施例包括滞留床75和77，在本公开范围内操作时，可以从设计中去除这些滞留床。参见图6，星型支架臂护罩74包括一对隔开的侧壁98，侧壁98的位置与各星型支架臂凸缘90相邻接，并且侧壁98通过上腹板100相连。上腹板100在星型支架臂78的顶端94上方延伸，以防止物料和碎屑进入在那对隔开的凸缘90间形成的通道92。星型支架臂护罩74的特定结构可以根据星型支架臂78的实际形状修改。上腹板100包括如前述的滞留床75。如图5和图6所示，各星型支架臂78由一对隔开的凸缘90形成。凸缘90间的间隔限定了通道92。如图5和图6所示，通道92在顶端94敞开，并在底部由连接腹板96封闭。连接腹板96在那对隔开的凸缘90间延伸，并与凸缘90—体成形。那对凸缘90和通道92的组合导致各星型支架臂大体上具有从中心轮毂部70向外缘80延伸的梁的结构特征。星型支架臂78作为结构元件，用以支撑具有上衬套的中心轮毂部70，该上衬套转而支撑着主轴38的上端。罩壳上的压碎力被传送至主轴，造成上衬套处的反作用力，并且在上衬套处，力被传送至中心轮毂部70。这些力通常是水平的，且大小和方向不等，根据主轴的回转运动和压碎腔室内岩石的抗压碎阻力而定。相应地，就整体、局部或两种含义兼有
5地，施加在星型支架上的负荷有时横断于由跨越外缘的星型支架臂78和轮毂部70的长度所限定的方向。星型支架臂78所承载的来自主轴的所有负荷，必须在臂与外缘和上顶壳的连接处被支撑力平衡，但横向力分量对于星型支架臂78内的变形和应力来说是最重要的。 星型支架臂78所承载的内部负荷引起各种变形，包括弯曲、伸长和切变，但由于横向负荷引起的扭曲变形和相关联的应力对于敞开的截面最有破坏性。然而，图5和图6所示的星型支架臂78的敞开的通道结构对于将扭曲变形和应力减少到可接受的大小是有效的，而不必采用敞开的截面积显著更大的备选方案，该备选方案会妨碍破碎机的功能性和星型支架的制造经济性。梁的剪力中心是横截面上的一个点，横向力施加在该点处时不会引起梁上的任何扭转变形。一般来说，敞开的截面比封闭截面，例如圆环形或矩形管件，更易受到扭转应力和变形的影响。扭转效果会随着施力线与剪力中心间的偏移距离而增大，为了使扭转效果最小化，剪力中心是横向力必须自其通过而施加的位置。在图5所示的实施例中，各星型支架臂可被描述为梁，该梁支撑着在星型支架的外缘内部的中心轮毂部。各星型支架臂可用一根位于中心轮毂部的衬套上的施力点与外缘上支撑区之间的直线来表示。以涉及工程力学的理论的术语来说，这条直线可以被作为梁来考虑。采用这种分析，图示该梁横截面上的剪力中心位置接近或略低于连接腹板96，并在图6中大体地以标记数字103示出。在回转碎石机操作过程中，回转的主轴生成了施加在星型支架上的力的横向分量。在图6中该力的横向分量大体地以箭头104示出。如图所示，该力的横向分量位置接近于剪力中心103。星型支架臂包括形成于那对隔开的凸缘90 和腹板96间的敞开的通道92。由于该横向力与剪力中心相接近，星型支架臂提供了所需的结构特征，以抵抗由于横向负荷造成的扭转变形和相关联的应力。具有位于那对隔开的凸缘90和腹板96之间的敞开的通道的星型支架72的结构极大地减少了制造工艺的复杂程度，减少了生产星型支架的成本。与图3a所示现有技术中包括封闭的星型支架臂46的星型支架44不同，本公开的星型支架不需要特别的型芯和开口以使封闭的腔室56成形，简化了制造工艺。采用一对隔开的凸缘90以限定敞开的通道的星型支架臂78的结构也允许更加容易地进入所有的润滑线路和连接处，而不必如前述图3a所示的现有技术的星型支架那样形成进入孔和进入开口。敞开的通道92允许至这些元件的更大的入口，同时还为星型支架72提供了所需强度和耐久性。图7a至图7j示出了各星型支架臂的横截面的多种不同的可替换的实施例。在图 7a_7j所示实施例中，各星型支架臂的横截面大致地为U形，其中那对隔开的凸缘90通过连接腹板96相连。连接腹板96大体位于横截面的下部，并在隔开的凸缘90之间延伸。虽然图7a-7j所示实施例被描述为大致地为U形，其应该被理解为术语“U形”指一种形状，其具有一对向上延伸的凸缘90，凸缘90被一个敞开的通道分隔开，并在低端通过横向的连接腹板96相连。图7a示出一个替换实施例，其一并包括了一个敞开的上通道106和一个敞开的下通道108，两者被连接腹板96分隔开。在图7a-7j所示各实施例中，星型支架臂包括具有一端敞开的通道，与图北所示现有技术的封闭的星型支架臂相反。在图7j的实施例中，凸缘 90不相互平行。虽然本公开所示和所述的星型支架72用于回转破碎机，其应该被理解为类似结构元件有时用在圆锥形轧碎机。预期本公开的设计也可用于圆锥形轧碎机。
本书面描述采用实例公开了本发明，包括其最佳实施方式，并也能够使任何本领域技术人员制造和使用本发明。本发明的可专利性的范围由权利要求限定，并可以包括那些本领域技术人员想到的其他实例。其它的这种实例应该落在权利要求的范围内，如果它们具有与权利要求字面语言没有不同的结构部件，或者它们包括与权利要求的字面语言没有实质差异的等同结构部件。
权利要求
1.一种用于回转破碎机的星型支架，包括中心轮毂部；和从所述中心轮毂部延伸至外缘的多个星型支架臂，其中各所述星型支架臂具有大致U 形的横截面，所述横截面由通过连接腹板而相互连接的一对隔开的凸缘所限定。
2.如权利要求1所述的星型支架，其中各星型支架臂的所述凸缘相互隔开，以限定通道，所述通道具有与所述连接腹板相对的敞开的顶端。
3.如权利要求2所述的星型支架，其中所述隔开的凸缘和所述连接腹板是一体成形的。
4.一种回转破碎机，包括壳体组件；由所述壳体组件支撑的星型支架，所述星型支架具有中心轮毂部和多个从所述中心轮毂部延伸至外缘的星型支架臂，各所述星型支架臂由一对相互隔开以限定通道并通过连接腹板相互连接的凸缘所形成；和多个星型支架臂护罩，各安装至所述星型支架臂之一。
5.如权利要求4所述的回转破碎机，其中各星型支架臂的所述凸缘相互隔开，以限定具有与所述连接腹板相对的敞开的顶端的通道。
6.如权利要求5所述的回转破碎机，其中各所述星型支架臂具有大致U形的横截面。
7.如权利要求6所述的回转破碎机，其中所述凸缘和所述连接腹板是一体成形的。
8.如权利要求4所述的回转破碎机，进一步包括在一端处由所述中心轮毂部支撑的主轴，其中所述主轴在所述壳体内的运动在所述星型支架上产生力。
9.如权利要求6所述的回转破碎机，其中所述星型支架臂的横截面的剪力中心位于所述连接腹板的下方。
10.如权利要求5所述的回转破碎机，其中各所述星型支架臂护罩覆盖由所述隔开的凸缘所形成的所述通道的所述敞开的顶端，以防止碎屑进入敞开的所述通道。
11.如权利要求10所述的回转破碎机，其中各所述星型支架臂护罩包括形成在所述星型支架臂护罩的上腹板中的凹陷的滞留床，所述滞留床积聚待破碎的物料，以减少在所述星型支架臂护罩上的磨损。
12.如权利要求11所述的回转破碎机，进一步包括安置于所述中心轮毂部上方的星型支架帽，所述星型支架帽包括凹陷的滞留床，所述滞留床积聚待破碎的物料，以减少在所述星型支架帽上的磨损。
13.一种用于回转破碎机的星型支架，包括中心轮毂部；和从所述中心轮毂部延伸至外缘的多个星型支架臂，其中各所述星型支架臂包括一对相互隔开并在一端通过连接腹板相连的凸缘，其中所述隔开的凸缘和所述连接腹板为各星型支架臂限定了大致U形的横截面，其中在所述隔开的凸缘对之间形成的通道在位于所述连接腹板的垂直上方的端部处是敞开的。
14.如权利要求13所述的星型支架，其中各星型支架臂的横截面的剪力中心位于所述连接腹板下方。
全文摘要
用于回转破碎机的一种星型支架。所述星型支架包括多个星型支架臂，各星型支架臂由通过连接腹板相连的两个隔开的凸缘所形成，以限定一个具有敞开的顶端的敞开的通道。所述星型支架臂的结构增加了可制造性，并提供了所述星型支架所需的强度和刚度。各星型支架臂中形成的所述通道被一个星型支架臂护罩所覆盖，以减少对所述星型支架臂的磨损。
文档编号B02C2/00GK102189014SQ20111003868
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年2月5日
发明者大卫·F·比金, 沃尔特·R·马克斯 申请人:美卓矿机工业公司