Последовательность выделения классов при грохочении.
При грохочении сыпучего материала с выделением более двух классов последовательность их выделения определяется расположением сит. Различают три схемы выделения классов: “от мелкого класса к крупному”; “от крупного класса к мелкому”; смешанную или комбинированную схему.
Рис. 114 Схемы грохочения:
а – «от мелкого класса к крупному» (b1<b2<b3);
б – «от крупного к мелкому»;
в – комбинированная.
При грохочении “от мелкого класса к крупному” (рис. 114, поз. “а”) сита располагают последовательно в одной плоскости. Исходный материала поступает сначала на самое мелкое сито, затем на более крупное (размер отверстий b1<b2<b3). Преимущество этого способа – доступность сит для осмотра и ремонта; недостатки – низкая эффективность грохочения (крупные куски загораживают доступ мелким кускам к отверстиям), быстрое изнашивание мелкого сита, так как весь исходный материал поступает на мелкое, наименее прочное сито, недостаточное использование рабочего объема грохота и, соответственно, малая производительность.
При грохочении “от крупного класса к мелкому” (рис. 114, поз. “б”) обеспечиваются высокая эффективность грохочения, большая долговечность сит, достаточное использование рабочего объема грохота. К недостаткам этого способа относится затрудненный доступ для осмотра сит, их ремонта и замены, что в условиях непрерывных технологических процессов химических производств весьма существенно. Незамеченный разрыв сетки ведет к попаданию крупных зерен в мелкие и порче продукта в технологической цепи, следующей за классификацией.
При комбинированном способе грохочения (рис. 114, поз. “в”) исходный материал попадает на среднее сито. Этот способ обеспечивает достаточную эффективность грохочения, относительно большую долговечность сит при хороших условиях для осмотра и замены сит. Большая площадь мелкого сита и его расположение под крупными ситами обеспечивают высокую производительность грохота, так как на мелкое сито попадает только часть исходного материала, а производительность всего грохота обычно ограничивается пропускной способностью мелкого сита.
Конструкции плоских качающихся и инерционных (вибрационных) грохотов.
Ранее отмечалось, что наиболее широкое применение в химической промышленности благодаря своим высоким эксплуатационным качествам приобрели плоские качающиеся и инерционные (вибрационные) грохоты. Последовательно рассмотрим конструкции этих грохотов, конструктивные схемы которых приводятся на рис.115.
Рис. 115. Конструктивные схемы грохотов:
а – плоского качающегося;
б – гирационного;
в – самобалансного ( с направленными колебаниями);
г – вибрационного инерционного.
Плоский качающийся грохот.
На рис.115 поз. “а” приведена кинематическая схема плоского наклонного качающегося грохота, подвешенного к перекрытию на шарнирных подвесках. Подобные грохоты могут также устанавливаться на фундаментах на листовых рессорах или цилиндрических пружинах, на кривошипных опорах или на различных сочетаниях опор. Независимо от особенностей конструкции во всех случаях короб грохота с помощью приводного механизма совершает возвратно-поступательные движения, во время которых материал движется по ситу к выходному концу и рассеивается на классы или промывается (обезвоживается, обесшламливается) в зависимости от технологических требований. Следует отметить, что амплитуда качаний короба грохота определяется кинематической связью с приводом и не зависит от массы движущихся частей и веса классифицируемого материала.
Схема действия силовых факторов на кусок материала, находящийся на наклонной поверхности сита, приведена на рис. 116.
Рис. 116. Схема сил, действующих на кусок материала, находящийся на поверхности наклонного сита плоского качающегося грохота
Короб расположен так, что сила инерции Pи направлена в сторону уклона сита. На кусок действуют также сила тяжести mg и сила трения f (mg·cosα −Pи·sinα), где f – коэффициент трения сыпучего материала о поверхность сита, m – масса куска, g – ускорение свободного падения, α – угол наклона сита. При направлении силы инерции Pи в сторону уклона условие сдвига куска вниз имеет вид:
где Pи =mω²r (r – эксцентриситет кривошипного вала; ω=2πn – угловая скорость кривошипного вала; n – частота вращения кривошипного вала). После подстановки значений Pи и f = tgφ (где φ – угол трения куска материала о поверхность сита), а также сокращения на m·cosα преобразуем уравнение к виду:
Сдвиг куска вверх может происходить при направлении силы инерции Pи в сторону подъема при условии:
После аналогичных преобразований получаем:
При увеличении частоты вращения кривошипного вала возможен другой вид движения материала – с отрывом от поверхности сита. Условие отрыва: Pи·sinα>mg·cosα. Преобразование дает:
.
Необходимо отметить, что в настоящее время плоские качающиеся грохоты существенно уступают по производительности, материалоемкости, занимаемой площади и эффективности грохочения (не более 70÷80%) вибрационным инерционным грохотам, что обусловило ограничение применения этих машин.
Гирационный грохот.
На рис.115 поз.“б” приведена кинематическая схема гирационного грохота
Короб грохота подвешивается на эксцентриковых шейках гирационного приводного вала, вращающегося в коренных подшипниках и получающего вращение от электродвигателя через клиноременную передачу. При вращении приводного вала короб совершает круговые колебания в вертикальной плоскости относительно оси вала с амплитудой, равной эксцентриситету вала “е”, т.е. амплитуда и форма колебаний короба не зависит от массы движущихся частей и массы рассеиваемого сыпучего материала. Сита при работе грохота остаются параллельными самим себе в течение каждого полного оборота вала. Для разгрузки коренных подшипников от центробежных инерционных нагрузок, на валу устанавливают балансировочные грузы. В последние годы их также заменяют более простыми инерционными грохотами.
Самобалансный инерционный грохот с направленными колебаниями.
Конструктивная схема инерционного самобалансного грохота с вибратором направленного действия приведена на рис.115 поз.“в”. Грохоты этого типа несколько сложнее, чем грохоты с круговыми колебаниями. Но они при прочих равных условиях имеют меньшую строительную высоту и часто применяются на передвижных дробильно-сортировочных установках. Короб с ситами устанавливают на неподвижной жестко закрепленной на фундаменте раме при помощи рессорно-пружинных опор-амортизаторов. Вибратор самобалансного грохота показан на рис.117.
Рис.117Вибратор самобалансного грохота.
1 – шкив; 2 – зубчатая передача; 3 – дебалансные валы; 4 – корпус.
Корпус вибратора 4 жестко крепится к коробу грохота. Вибратор состоит из двух синхронно вращающихся в противофазе дебалансных валов 3. На конце одного из валов имеется шкив 1, соединенный клиноременной передачей со шкивом приводного электродвигателя. Приводной электродвигатель может устанавливаться в двух вариантах – либо жестко крепится к фундаменту, либо жестко крепится к вибрирующему коробу. При стационарной установке электродвигателя на фундаменте для сохранения межосевого расстояния при колебаниях короба ось ременной передачи ориентируют по направлению нормали к направлению действия возмущающей силы. Если такое решение невозможно, ось шкива вибратора необходимо сместить относительно оси вала вибратора на величину амплитуды колебаний. Второй дебалансный вал приводится от первого с помощью зубчатой передачи 2 с передаточным отношением, равным 1, что и обеспечивает строго синхронное вращение дебалансных валов. В любой момент времени составляющие центробежных сил Pи вращающихся масс “m” дебалансов (см. рис.115, поз. “в”), направленные по оси у, взаимно уравновешиваются, а составляющие Рх суммируются. Таким образом, вибрирующему коробу сообщаются направленные прямолинейные знакопеременные гармонические колебания вдоль оси х под углом γ примерно 35÷40° к плоскости вибрирующего сита. Такой наклон линии действия возмущающей силы объясняется необходимостью пересечения ею центра масс движущихся частей грохота. В противном случае колебания по длине грохота становятся неравномерными. При этом помимо направленных колебаний, появляются круговые колебания по отношению к центру тяжести движущихся (вибрирующих) масс грохота. Траектория движения различных точек сита по длине грохота становится переменной, что приводит к неравномерности потока классифицируемого сыпучего материала по просеивающей поверхности сит.
Инерционные грохоты с круговыми колебаниями.
В грохотах этого типа (конструктивная схема см. рис.115, поз. “г”) центробежные силы инерции, возникающие при вращении дебалансов, вызывают колебания, которые определяют траекторию движения короба.
Для инерционного грохота характерно отсутствие строгой кинематической определенности траектории движения короба. Траектория определяется такими факторами, как величина, направление и частота колебаний вынуждающей силы, масса движущихся частей и жесткость упругих элементов. В зависимости от направления вынуждающей силы колебания сита могут быть близки к круговым или близкими к линейным.
Рис. 118. Схема инерционного грохота с круговыми колебаниями, установленного на фундаменте.
1 – короб; 2 – приводной эл.–двигатель; 3- дебаланс; 4 – вал вибратора; 5 – шкив клиноременной передачи; 6- пружинные опоры; 7 – поддерживающая продольная балка; 8 – сито; 9 - дебалансные пластины .
Инерционный грохот с круговым движением (рис.118) состоит из короба 1, установленного на фундаменте на пружинах 6, вала 4 с закрепленными на нем дебалансами 3 (снабженными набором дебалансных пластин 9), вращающегося от электродвигателя 2 при помощи клиновых ремней и шкива 5. Вал 4 защищен от ударов тяжелых кусков трубой. Тяжелые инерционные грохоты обычно снабжают двумя или тремя пружинами на каждой опоре. Сито 8 поддерживается продольной балкой 7, создающей прогиб вверх. Подобная форма просеивающей поверхности обеспечивает относительно равномерное распределение потока материала по ширине сита. Инерционные грохоты обычно изготовляют на машиностроительных заводах по требованию заказчика в двух вариантах: для установки на фундаменте (см. рис.118) или для подвески на перекрытии (рис.119).
Рис. 119. Схема инерционного грохота, подвешенного к перекрытию.
1 – короб; 2 – гибкая тяга; 3- пружинное устройство; 4- эл.- двигатель, прикрепленный к коробу.
В последнем случае (рис.119) короб 1 подвешен к перекрытию на упругих тягах 2, снабженных пружинами 3 для снижения динамических нагрузок, передаваемых на несущее перекрытие.
Подвешенные к несущему перекрытию инерционные грохоты обычно снабжают электродвигателем 4, жестко прикрепленным к коробу грохота. Жесткое крепление электродвигателя к коробу обеспечивает плавную работу клиноременной передачи, т.к. межцентровое расстояние между валом вибровозбудителя и валом электродвигателя не изменяется. Но с другой стороны постоянная работа в условиях вибрации отрицательно влияет на ресурс электродвигателя, питающего электрокабеля и его электрических соединений.
При установке электродвигателя на фундаменте межцентровое расстояние меняется в ходе каждого полного оборота вала вибратора, что сильно ухудшает работу клиноременной передачи. С помощью простого приема межцентровое расстояние для этих условий можно поддерживать постоянным, смещая ось шкива вибратора относительно оси вала на величину амплитуды колебаний. С точки зрения надежности работы электрооборудования, установка электродвигателя на фундаменте более предпочтительна.
Инерционные грохоты обладают свойством “самозащиты” от перегрузок, так как при увеличении нагрузки амплитуда колебаний короба автоматически уменьшается и нагрузка на подшипники практически остается постоянной. Это свойство позволяет использовать их для грохочения крупнокускового материала.
Инерционный колосниковый грохот.
Рис. 120 Инерционный колосниковый грохот (общий вид).
1 – короб; 2 – колосниковые решетки; 3 – пружины; 4 – клиноременная передача; 5 – электродвигатель; 6 – вал вибратора.
Инерционный колосниковый грохот имеет мощный футерованный короб 1, внутри которого на разных уровнях размещены колосниковые решетки 2. Он предназначен для грохочения минеральной массы перед первичным дроблением. Короб установлен на опорные кронштейны рамы с помощью пакетов винтовых пружин 3. Конструкция опорных устройств позволяет располагать просеивающую поверхность под углом наклона к горизонту 0…30°. Сменные колосники из износостойкой высокомарганцовистой стали, устанавливают с просветом 70 или 200мм, крепят их специальными клиньями. Расстояние между колосниками в направлении от загрузки материала к выгрузке увеличивается, что предотвращает забивание решетки. Вал 6 вибратора (по конструкции вибратор аналогичен вибраторам, установленным на инерционных вибрационных грохотах) приводится от электродвигателя клиноременной передачей. Параметры колебаний грохотов такого типа назначают, исходя из условий обеспечения скольжения материала по поверхности колосников.
Применение унифицированных модульных виброблоков на крупноразмерных грохотах.
В связи с возрастающими требованиями к увеличению производительности оборудования создаются грохоты с большими площадями (до 15…18 м²) сит. С увеличением ширины грохота увеличивается расстояние между подшипниками вибрационных валов, их прогиб, снижается жесткость и частота собственных колебаний. При этом не исключено возникновение резонанса, что может привести к разрушению вибратора.
Рис.121 Схемы вибровозбудителей из унифицированных блоков:
а – виброблок; б – вибровозбудитель с круговыми колебаниями; в – вибровозбудитель с направленными колебаниями.
На крупноразмерных грохотах рекомендуется применять модульные виброблоки (рис.121, поз.“а”), а состоящие из короткого вала, на консолях которого устанавливают сменные дебалансы. Такое решение позволяет создавать грохоты с большими площадями сит с круговыми (рис.121, поз.“б”) и направленными (рис.121, поз.“в”) колебаниями, используя в различных комбинациях несколько типоразмеров унифицированных виброблоков. Применение виброблоков дает возможность регулировать вынуждающую силу как за счет массы дебалансов, так и установкой различного числа блоков; расномерно распределять нагрузки на короб; легко заменять виброузлы, практически без простоя машины.