4.5. Вібраційні грохоти з круговими коливаннями сита

До вібраційних грохотів з круговими вібраціями короба відносяться грохоти з простим дебалансним вібратором (одновальним) і такі, що центруються.

Такі машини широко поширені на збагачувальних фабриках. Вони відрізняються простотою конструкції та легкістю регулювання, надійні в роботі. Установки цього типу виготовляються в опорному й підвісному варіантах. В обох випадках вживання амортизаторів невеликої жорсткості забезпечує значне зменшення динамічних навантажень на раму грохота та опорні будівельні конструкції.

Грохоти з простим дебалансним вібратором.

Вібрації короба викликаються відцентровою силою інерції, що виникає при обертанні неврівноваженої маси дебалансу.

Принципова схема такого грохота показана на рис. 4.28. Короб грохота 1 із ситом 2 підвішується або встановлюється на пружинах (ресорах) 3 під кутом 15–30° до горизонту. На коробі грохота укріплено два підшипники 4, у які встановлений вал 5 із закріпленими на ньому шківами 6, що мають неврівноважені вантажі – дебаланси 7. Вал приводиться в обертання від електродвигуна, установленого на нерухомій опорі, за допомогою клинопасової передачі.

Дебаланс при обертанні розвиває обертальну радіально направлену відцентрову силу інерції

,

де m – маса одного дебалансного вантажу, кг;

n – частота обертання вала, об/хв;

r – відстань від центру ваги дебалансного вантажу до осі обертання, м.

Рис. 4.28. Схема вібраційного грохота з простим

дебалансним вібратором

Відцентрову силу можна представити розкладеною на дві складові. Одна з них направлена перпендикулярно до площини короба грохота та за віссю пружин, а інша – уздовж площини короба. Перша складова стискає й розтягує опорні пружини короба, а друга гаситься їх жорсткістю в напрямку, перпендикулярному осі пружин. У результаті короб грохота описує еліптичну траєкторію. Весь приводний механізм бере участь у коливаннях короба, а тому радіус коливань залежить від співвідношення мас короба грохота та дебалансного вантажу.

В області, далекій від резонансу, справедливе співвідношення

; ,

де а – амплітуда коливань короба грохота (радіус кругових коливань);

m_Г – повна маса короба з навантаженням.

Амплітуду коливань короба можна регулювати зміною маси дебалансних вантажів m або радіусу їх обертання r. Якщо маса короба з будь-яких причин збільшилася проти розрахункової (наприклад, при збільшенні навантаження), то при незмінній масі дебалансів m і тому ж радіусі їх обертання r амплітуда повинна зменшитися. Тому при перевантаженнях грохота амплітуда коливань короба зменшується, коливання затухають, і ефективність грохочення погіршується. При зменшенні навантаження амплітуда коливань збільшується. У цьому випадку ефективність грохочення може також погіршати внаслідок вільного й швидкого скочування по ситу окремих зерен матеріалу та перелітання їх через отвори сита.

Конструкції інерційних грохотів відрізняються від конструкції гіраційних наявністю лише двох підшипників, укріплених на коробі грохота.

Грохоти можуть мати одне, два або три сита. Вони застосовуються переважно для дрібного грохочення (на сітках 2–6 мм). З колосниковими робочими поверхнями з щілиною до 250 мм можуть бути використані також для обробки крупного матеріалу. Частота коливань при грохоченні дрібного матеріалу. 1000 об/хв (діаметр кругової траєкторії 5–7 мм), при крупному матеріалі – 750 об/хв (діаметр кругової траєкторії 12 мм). Найбільш частий кут нахилу 15°.

Грохоти, що центруються.

Принципова схема грохота, що центрується, показана на рис. 4.29. Короб 1 грохота похило підвішується до нерухомих конструкцій за допомогою пружин 2 та 3. У підшипниках 4 й 5, жорстко укріплених у коробі, змонтований ексцентриковий вал б. На кінцях вала посаджені маховики 7 і 8 з дебалансними вантажами 9 і 10, розташованими діаметрально протилежно відносно ексцентрикових заточувань вала 11. На валу 6 також укріплений шків, що приводиться в обертання клинопасовою передачею від електродвигуна, установленого на нерухомій опорі.

Кругові коливання короба зумовлені взаємодією двох мас, що обертаються: одна з них представлена коробом грохота, підвішеним на пружинах, інша – дебалансними вантажами, укріпленими на валу, що обертається в підшипниках, сполучених з коробом.

Оскільки вал обертається в підшипниках, закріплених на коробі, а короб має еластичну підвіску, тиск ексцентрика вала на короб є внутрішньою силою системи.

За відсутності зовнішніх сил центр мас системи повинен залишатися нерухомим, тому при обертанні вала короб отримує кругові рухи деякого радіусу у вертикальній площині відносно центру мас системи.

Дебалансні вантажі 9 і 10 підбираються такими, аби їх відцентрова сила інерції врівноважувала відцентрову силу, що розвивається коробом грохота при обертанні на радіусі, рівному ексцентриситету, тобто

,

де М – повна маса короба з навантаженням;

е – ексцентриситет вала;

m – маса дебалансних вантажів;

R – відстань від центру маси дебалансних вантажів до осі обертання.

У цьому випадку короб описує кругові коливання довкола осі 0-0, а вісь вала (точніше вісь приводного шківа) залишається нерухомою в просторі. Тому ці грохоти називаються такими, що центруються.

Рис. 4.29. Схема грохота, що центрується

Якщо дебалансні вантажі недостатньої маси, тобто Me > mR, то короб грохота описуватиме кругові траєкторії малого радіусу, меншого, ніж ексцентриситет е. Якщо ж вантажі дуже великі, то короб отримає коливання, радіус яких буде більше ексцентриситету вала. В обох випадках вісь вала (шківа) описує деяке коло довкола центру мас системи.

Незначні відхилення від «рівноважної» (тобто від умови Me = mR) маси дебалансних вантажів викликають кругові рухи центру вала малого радіусу, які не впливають на роботу гнучкої передачі від електродвигуна. На цій підставі вважається: грохоти, що центруються, не потребують ретельного підбору дебалансних вантажів, і це є їх істотною перевагою перед гіраційними конструкціями, у яких ретельне балансування дебалансів обов'язкове.

При пуску та зупинці грохота до досягнення валом числа обертів, що відповідає резонансу, амплітуда вібрацій сильно зростає, й опорні пружини короба починають сприймати зусилля, що значно перевершують ті, які мають місце при роботі грохота в нормальних умовах, тобто при робочій частоті. Такі пускові та зупинні перевантаження можуть бути причиною поломки пружин.

Для усунення цієї небезпеки в грохотах останніх конструкцій застосовують так звані автоматичні дебаланси (рис. 4.30). При малому числі обертів вала, коли грохот уводиться в роботу або зупиняється, відцентрова сила, що створюється вантажем 1, мала й він стримується пружинами 2 близько до центру. Унаслідок цього збуджуюча сила дебаланса мала та грохот спокійно долає резонансне зону. При досягненні нормального числа обертів після пуску грохота пружини стискаються, і вантаж, віддаляючись від центру, розвиває достатню для створення вібрацій короба відцентрову силу.

Кінематичну схему грохота, що центрується, можна здійснити без ексцентричних заточувань на валу. Досить на кінці вала насадити ексцентрично шківи з дебалансними вантажами (рис. 4.31).

Рис. 4.30. Схема автоматичного дебалансу

вібраційного грохота

Рис. 4.31. Схема вібраційного грохота, що центрується,

з ексцентрично насадженими шківами

Зіставлення схем гіраційного грохота та вібраційного (такого, що центрується) дозволяє відзначити наступні їх основні відмінності. У грохотах, що центруються, відсутні два зовнішні підшипники й не рама грохота, а короб підвішується або встановлюється на пружинах. Гіраційні грохоти легко реконструювати в такі, що центруються, видаливши раму та два зовнішні підшипники й підвісивши короб на пружинній тязі.

Промисловістю виготовляються грохоти, що центруються, для легких умов роботи (ГІЛ), середніх (ГІС) і важких (ГІТ). Грохоти типу ГІЛ застосовуються головним чином для вугілля та солей, грохоти ГІС – для руд з насипною щільністю близько 1,6 т/м³, грохоти ГІТ – для важких руд з насипною щільністю 2,5 т/м³.

Грохот, що центрується, для важких умов роботи типу ГІТ показаний на рис. 4.32. Короб грохота із закріпленим в ньому ситом підвішується на пружинах до опорної конструкції. Короб зварний з листової сталі. Поперечні зв'язки виконані з труб.

Для стабілізації роботи та зменшення резонансних коливань у деяких типах важких інерційних грохотів використовуються наступні конструкції віброприводів із самоустановними дебалансами (рис. 4.33).

У центральній трубі 1 короба 2 грохота змонтований вал 3 з роликовими підшипниками 4 та їх конічними корпусами 5. На кінцях вала надіті й закріплені шпонками приводні шківи 6 з ексцентрично розточеними маточинами. У шківи вбудовані автоматичні дебаланси 7. Дебаланси шарнірно підвішені й при запуску грохота стискають пружину 8, вантажі віддаляються від осі обертання вала та викликають відцентрову силу, достатню для роботи грохота. Грохоти, що центруються, виготовляються розміром до 2500х5000 мм.

Рис. 4.32. Грохот ГІТ, що центрується,

з пилозахисним укриттям:

1 – грохот; 2 – коробка укриття; 3 – двері з гумовими ущільненнями; 4 – канатні пружинні підвіски; 5 – бризкала

Рис. 4.33. Вібропривод із самоустановними

дебалансними вантажами

У табл. 4.6 наведені технічні характеристики вібраційних (інерційних) грохотів середнього та важкого типів.

Таблиця 4.6