Расчет инерционных виброгрохотов

Ведение

   Сырье, применяемое для изготовления различных  строительных материалов, в большинстве случаев неоднородно и состоит из различных по величине кусков, зерен или пылевидных частиц. Между тем при обработке материалов возникает необходимость разделения (сортировки) смеси на отдельные сорта (фракции) в каждом из которых размеры кусков (зерен, частиц) не выходили бы за определенные пределы. В ряде случаев нужно также выделить из обрабатываемого материала посторонние примеси или включения. 

   Классификация может иметь самостоятельное значение, если требуется приготовить продукты определенного сорта, или вспомогательное, когда отделенный материал предназначается для последующих технологический операций.

   Грохочение, сепарация и классификация материалов могут осуществляться механическим, воздушным, гидравлическим и магнитным способами.

   Наиболее  распространенный способ сортирования  материалов – механический, а машины применяемые для этой сортировки называются – грохотами.

   Грохоты обеспечивают:

• высокую эффективность разделения материалов по крупности;
• высокую надежность работы узлов;
• быструю замену просеивающих поверхностей;
• низкий уровень звукового давления;
• низкие вибрационные нагрузки на перекрытия при эксплуатации.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

1.Описание  конструкции и  принципа действия грохота.

   Сортировка  материала возможна лишь при относительном  движении материала по просеивающей поверхности (колосники, сита, решета) грохота. Применяемые в промышленности строительных материалов грохоты по характеру действия классифицируют на неподвижные и подвижные.

   

   Рисунок 1. Принципиальные схемы  механических грохотов.

   а - колосниковый неподвижный; б – плоский  качающийся с прямолинейными колебаниями; в- плоский  с круговыми движениями в вертикальной плоскости (эксцентриковый, гирационный); г – плоские вибрационные (инерционные) с круговыми колебаниями (в вертикальной и горизонтальной плоскости);

   д - плоский вибрационный (инерционный)  направленными колебаниями; е – барабанный (цилиндрический) с одновременной  мойкой; ж – роликовый колосниковый. 

   В неподвижных грохотах материал сползает по просеивающей поверхности под действием составляющей силы тяжести (рис.1, а).

   Подвижные грохоты по форме просеивающей поверхности разделяют:

• на плоские с горизонтальным или наклонным расположением сит (рис.1, б-д);
• на барабанные, в которых сито имеет цилиндрическую форму (рис.1, е) или многократную усеченной пирамиды (сито-бурат);
• на роликовые колосниковые (рис.1, ж), в которых параллельно установленные валки с закрепленными на них эксцентрично дисками круглой или треугольной формы вращаются в одну сторону, причем каждый последующий валок имеет скорость несколько выше предыдущего.

В свою очередь  плоские грохоты разделяют на качающиеся и вибрационные.

   К плоским  качающимся относят грохоты с  прямолинейными качаниями (рис.1, б) и с круговыми движениями в вертикальной или горизонтальной плоскости (эксцентриковые, инерционные – рис.1, в, г).

   Плоские вибрационные классифицируют:

• по конструкции вибромеханизмов: на эксцентриковые (рис.1, б и в); инерционные (рис.1, г и д); ударные и электромагнитные;
• по форме траектории движения: на грохоты с направленным (рис.1, д) и замкнутыми круговыми и эллиптическими колебаниями (рис.1, в, г).

   Наибольшее  распространение в промышленности строительных материалов, в частности  нерудных, получили эффективные быстроходные плоские инерционные (рис.1, г, д) и плоские эксцентриковые гирационные (рис.1, в) грохоты.

   Рабочей частью грохота является решето или  сито, через которое просеивается материалы, подлежащие сортировке.

   Колосниковые  решета применяют для крупного грохочения; изготавливают из стальных полос или из использованных рельс.

   Листовые  решета изготавливают со штампованными  отверстиями и используют для среднего для среднего и мелкого грохочения. Проволочные плетеные сита предназначены для среднего, мелкого и тонкого грохочения.

   Сита  или сетки изготавливают тканными (с отверстиями до 5 мм), сварными(с  отверстиями свыше 5 мм) или сборными из штампованной проволоки.

   

   

Грохот СМ-61 относится к вибрационным грохотам гирационного типа (рис.2).

   Разделение  материала на фракции (классы) происходит при перемещении его по наклонно установленным ситам, которые вместе с коробом 1 совершают круговые колебания в вертикальной плоскости. Колебания коробу сообщаются от эксцентрикового вала 2, проходящего точно в центре тяжести колеблющейся массы. Короб опирается на четыре пары цилиндрических пружин 3, расположенных на расстоянии радиуса инерции от центра тяжести. Центробежные силы инерции качающихся масс и материала уравновешиваются посредством двух маховиков с противовесами.

Рисунок 2. Вибрационный грохот гирационного типа. 
 
 

   Привод  виброгрохота осуществляется от электродвигателя 4 через клиноременную передачу. Короб устанавливается на неподвижной раме 5, которая при посредстве подпружиненных подвесок 6 крепится к металлоконструкции или к балкам перекрытия, однако при условии особо точной балансировки системы.

   Грохот  рассматриваемого типа может быть также  смонтирован и на фундаменте. На неподвижной раме устанавливаются  корпуса роликоподшипников 7 приводного вала 2 и цилиндрические пружины 3. 

   

   

   В коробе с помощью специальных захватов устанавливаются два яруса сит и, поскольку разделение предусматривается от крупного к мелкому, верхнее сито имеет более крупные ячейки, чем нижние. Ячейки верхнего сита, а также и нижнего — квадратные со сторонами соответственно 55, 80, 90 и 26, 35 и 42 мм. К боковым стенкам короба крепятся четыре кронштейна 8, при посредстве которых рама опирается на пружины. Под средней частью кронштейна установлены резиновые демпферы 9, служащие для гашения резонансных колебаний, возникающих при пуске и остановке грохота. Подвески б имеют винтовые стяжки, с помощью которых можно легко устанавливать требуемый угол наклона просеивающих поверхностей.

   Загрузочная течка должна обеспечить равномерную подачу материала на верхнее сито по всей ширине его с целью обеспечения наиболее полного использования площади сита и предупреждения неравномерного износа его.

   Основными условиями для работы грохотов являются: равномерная подача и распределение  исходного материала; правильное и равномерное натяжение сит; хорошее состояние и чистота сит; правильное направление вращения вала грохота; своевременная смазка подшипников; исправность частей   грохота. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Процессы протекающие в грохотах.

   Применяют грохочение для получения двух или нескольких сортов зерен, различающихся по крупности.

Рисунок 3. Принципиальные схемы  рассева. 

   Последовательность  механической сортировки (грохочения) материала зависит от расположения решет и сит. Различают грохочение от мелкого к крупному, от крупного к мелкому и комбинированное.

   При грохочении от мелкого к крупному (рис.3, а) исходный материал подается на решето (сито) с самыми маленькими отверстиями, затем на решето с отверстиями средних размеров и, наконец, на решето с самыми большими отверстиями.

    При грохочении от крупного к мелкому (рис. 3, б) верхнее сито имеет самые большие отверстия, а нижнее — самые маленькие.

    При комбинированном грохочении (рис. 3, в) сортируемая смесь подается сначала на решето с отверстиями среднего размера. Куски (зерна), прошедшие через отверстия в первом решете, поступают на расположенное под ним решето с самыми маленькими отверстиями, в то время как куски больших размеров поступают на второе решето с самыми большими отверстиями.

    Все частицы материала, прошедшие через отверстия в сите, представляют собой продукт так называемого нижнего класса, а все частицы, не прошедшие через сито,— продукт верхнего класса. Совершенной сортировку можно считать тогда, когда все частицы, размер которых несколько меньше размеров отверстий в сите, просеиваются через него. 

   Для функциональной зависимости между выходом отдельных  классов и их крупностью или между  суммарным остатком R на ситах и размером сит d_0, известен ряд формул.

   

   Для описания распределения частиц по крупности дробленых и измельченных

материалов  широко применяется экспоненциально-степенное  уравнение Розина — Раммлера :

R=100e^-bx,

где R - суммарный  остаток на сите d, %; e – основание  натуральных логарифмов; b и n -

постоянные, характерные для данного материала.

   Чаще  всего оценку крупности проводят по среднему диаметру. Например, для  частицы в форме параллелепипеда  с размерами: l-длиной; b-шириной; h-толщиной, то средний арифметический диаметр d_ср определяется по формуле:

   d_ср=(l+b+h)/3.

   Рассмотрим условие прохождения зерна через сито (рис.4) Пусть зерно формы, близкой к сферической. движется со  скоростью v. Диаметр отверстия сита D в несколько раз больше диаметра зерна d.

   

   Рисунок 4. Схемы к определению  скорости и наибольшего  ускорения зерна материала.

   Если  принять траекторию движения центра тяжести зерна при прохождении  через отверстие параболической (рис.4, а), то его вертикальное перемещение y ко времени t можно описать уравнением параболы:

   y=gt²/2.

   Принимая  y=0,5d   и x=D-0,5d=vt, соответственно после подстановки получаем:

   v=(D-0,5d)/t= D-0,5dÖg/d.

   В плоских  грохотах с прямолинейным качаниями  и вибрационных грохотах с направленными  колебаниями сила тяжести зерна  взаимосвязана с силами инерции  и трения. Рассмотрим движение зерна, лежащего на горизонтальном сите (рис.4, б).

   Сила  инерции Р_и равна:

   Р_и=ma=(G/g)a   (кгс),

   где G - вес зерна, кг; a - ускорение зерна , м/с²; g - ускорение силы тяжести, м/с²;

   Величина  силы инерции, которая может быть передана зерну, определяется силой  трения между зерном и ситом:

   F=Gf (кгс)

   где f-коэффициент трения зерна о сито.

   Р_и=(G/g)a= F=Gf (кгс)

   отсюда 

   а=fg.

   Это минимальная  величина ускорения грохота, ниже которой  зерно материала не будет перемещаться по ситу. При большей величине ускорения  зерно отделяется от сита и начинает двигаться, т.е. осуществлять процесс сортировки.

   При равномерном  вращении эксцентрикового вала грохота  нормальное (центростремительное) ускорение аⁿ может быть определено из уравнения:

   aⁿ=w^.2r (м/сек²),

   где w-угловая скорость рад/сек; r-радиус эксцентрика в м.