Учебное пособие 2078

Мощность, затрачиваемая в коренных подшипниках, нагруженных силами тяжести короба и вала со всеми установленными на нем вращающимися деталями, равна, кВт,

Мощность электродвигателя, кВт:

ДВ n

В приведенных формулах:

G0 – сила тяжести всех деталей и материала, действующая на коренные подшипники;

r1, r2 – радиусы беговых дорожек внутренних колец подшипников, м;n – КПД привода.

Все расчеты для эксцентрикового грохота осуществляются так же, как и для инерционного.

10.3. Барабанные грохоты

Частота вращения барабана. Для разделения сыпучего материала на классы на барабанном грохоте нужно, чтобы он двигался относительно сит барабанов. При этом важно, чтобы относительное движение материала происходило не только вдоль барабана, но и поперек. Как указывалось выше, движение материала вдоль барабана возникает из-за наклона барабана и сползания материала по его внутренней поверхности после достижения материалом верхнего положения при вращении его одновременно с барабаном.

При вращении барабана на частицу материала действуют сила тяжести G и центробежная сила инерции куска материала, определяемая по формуле

где m – масса куска;

ω – угловая скорость вращения барабана, рад/с; R – радиус барабана, м;

Силу тяжести G можно разложить на нормальную

= Gcos α

прижимающую частицу к барабану, и касательную S = Gsin α, которая стремимится увлечь частицу вниз (рис. 10.6).

91

Рис. 10.6. Схема к определению числа оборотов барабанного грохота

На частицу также действует сила трения

которая стремится увлечь частицу вверх. Для обеспечения движения материала по ситу должно соблюдаться условие

или

Gs α (Gcos α G ²/g )

где f – коэффициент трения материала о сито, значение которого с учетом отверстий в ситах принимается равным ≈ 0,7.

Вследствие суммирования сил F и Рu при вращении барабана кусок материала поднимается до точки Б. При этом положение куска весом G

Заменяя коэффициент трения f на tg φ = sin φ/cos φ , G на mg и ω на 2πn, получим после преобразования

s (α φ) = ²/g s φ = 4 ² s φ ,

откуда

Практически угол α при нормальной работе грохота принимается равным 40 – 45°. Угол трения φ определяется из расчета, что коэффициент трения куска о поверхность решета из-за наличия в нем отверстий увеличивается до 0,7:

φ = a ctg 0,7= 35°

Подставляя значения α и φ в формулу (10.2), получим:

Для технологических расчетов число оборотов барабанного грохота принимается равным

где R – радиус барабана, м.

Окружная скорость барабана составляет 0,7–1 м/с.

Производительность. Материал перемещается вдоль грохота тогда, когда его ось наклонена к горизонту под углом β. При вращении барабана по направлению, указанному стрелкой на рис.10.7, а, кусок материала, находящийся в точке А, поднимается до точки Б, определяемой углом α, после чего начинается скольжение куска в точку А1 по линии наибольшего ската, составляющей с вертикальной плоскостью угол γ. При малых углах наклона барабана β и угле α, равном 45°, можно приближенно принять γ = β. При дальнейшем вращении барабана кусок материала поднимается из точки А1 до точки Б и, двигаясь таким образом по винтовой линии АБА1Б1, будет перемещаться к выходному концу барабана. Угол θ подъема винтовой линии будет равен

θ = β γ = 2β .

Развернув на плоскость цилиндрическую поверхность решета вместе с винтовой линией, получим прямоугольник АБВГ (рис. 10.7, б), одна сторона которого АВ = ВГ = L , т. е. равна длине барабана, а вторая АГ = БВ = 2nRn, где п – число оборотов барабана за отрезок времени, в течение которого кусок материала, двигающийся по винтовой линии, пройдет всю длину барабана.

Длина пути S куска материала будет равна

= /s θ = /s 2β.

За одну секунду кусок материала пройдет по окружности барабана путь,

93

которому будет соответствовать путь куска по оси барабана:

= tg2β

Рис. 10.7. Схемы к определению производительности барабанного грохота:

а– подъём и опускание частицы; б – развёртка проекции барабана;

в– поперечное сечение материала в барабане; г – определение мощности

Поскольку путь l кусок проходит за одну секунду, то эта величина будет соответствовать средней скорости движения куска вдоль барабана v0 :

F1 23 ah ,

94

где h – высота слоя материала, м.

После соответствующих подстановок в формулу (10.11) и преобразований получим

где R и h даны в м, γм– в т/м3, n – в об/с.

При увеличении радиуса барабана производительность возрастает без снижения коэффициента эффективности, а увеличение длины барабана повышает эффективность грохочения без снижения производительности.

В формулу производительности грохота его длина не входит. Это означает, что поступающий на сито материал распределяется тонким слоем и ничто не препятствует мелким частицам проходить через отверстия в ситах. Иная картина получается, если материал лежит на сите в несколько слоев друг над другом.

Чтобы частицы из верхних слоев могли попасть на сито, материал необходимо перемешивать, что можно достигнуть только при удлинении барабана, увеличивающем продолжительность пребывания материала на сите. Это, естественно, приводит к увеличению расхода энергии на классификацию. Из сказанного следует, что излишнее форсирование подачи материала на грохот может привести к ухудшению классификации.

Определение расхода мощности. Мощность, потребляемая барабанным грохотом на роликоопорах, расходуется на преодоление трения качения бандажей барабана по роликам, трения скольжения цапф валов опорных роликов в подшипниках, трения скольжения сортируемого материала о поверхность решета при движении материала вниз и на подъем сортируемого материала.

Суммарный момент сопротивления вращению барабана, Нм,

где М1 – момент трения качения бандажей по роликам, Нм; М2 – момент трения скольжения цапф опорных роликов в подшипни-

95

ках, Нм; М – момент трения скольжения материала о решето, Нм;

М4 – момент, возникающий при подъеме материала, Нм; 1 – радиус бандажа, м;

r – радиус ролика, м;

– коэффициент трения качения, м; Gб – сила тяжести барабана, Н;

Gм – сила тяжести материала, Н;

f2 – коэффициент трения скольжения цапф роликов;

ρ– радиус цапфы;

–угол между вертикальной осью барабана и линией центров барабана и ролика (рис. );

f3 – коэффициент трения материала о решето;

Н – в данном случае высота подъема материала, м.

Высота подъема сортируемого материала может быть приближенно

определена по рис. 10.7, в:

H R 1 cosα .

При α = 45° Н ≈ 0,3R .

Мощность электродвигателя будет равна

ω – угловая скорость, рад/с.

Точно так же получим расход мощности для барабанных грохотов с центральным валом:

M M1 M 2 M 3 ,

где М1 – момент трения цапф вала в подшипниках; М2 – момент трения материала о поверхность решета; М3 – момент, обеспечивающий подъем материала:

М = 1 1(Gб + Gм) + f3GмR + 0,3GмR Нм.

Потребная мощность двигателя:

где ω – угловая скорость, рад/с.

96

Заключение

Широкое развитие различных видов строительства – транспортного, дорожного и железнодорожного, промышленного, гидротехнического, гражданского, аэродромного и др. – требует значительного увеличения выпуска нерудных строительных материалов, которые в дальнейшем подвергаются обязательному механическому разделению их на фракции (грохочение).

Существующие способы грохочения не в полной мере обеспечивают эффективность (качество) процесса, зависящего от конструкции рабочих органов, формы отверстий просеивающих поверхностей, скорости и характера их движения, задаваемого рабочим органом, влажности материала, а также силы трения, возникающей в результате перемещения материала по рабочим органам. Поэтому для улучшения технико-экономических показателей грохотов постоянно совершенствуются их конструктивные параметры и методы расчёта таких важных показателей, как размеры и форма отверстий, угол наклона, амплитуда и частота колебаний поверхности грохочения.

В связи с различными характеристиками перерабатываемого исходного материала, а также разными требованиями к конечному продукту необходимо выпускать самые разнообразные по типу и размерам грохоты, повышать надёжность и увеличение срока службы их, изыскать более износостойкие материалы для изготовления поверхностей грохочения.

Проводимые работы по повышению технического уровня сортировочного оборудования позволят улучшить качество нерудного строительного сырья.

Материалы, приведённые в учебном пособии, дадут студентам возможность овладеть навыками в выборе типа грохота для конкретных условий производства, конструировании узлов при модернизации серийной и разработке новой машины с учётом перечисленных выше проблем, будут способствовать качеству их инженерной подготовки.

Библиографический список

1.Вайсберг, Л.А. Вибрационное грохочение полезных ископаемых. Моделирование и расчёт /Л.А. Вайсберг, К.С. Иванов, И.Д. Устинов. – СПб.: Механобр-техника, 2013. – 40 с.

2.Вайсберг, Л.А. Моделирование и расчёт вибрационных грохотов / Л.А. Вайсберг, К.С. Иванов, И.Д. Устинов. – СПб.: Механобр-техника, 2013. – 42 с.

3.Федотов, К.В. Проектирование обогатительных фабрик /К.В. Федотов, Н.И. Никольская. – М.: Горная книга, 2012. – 536 с.

97

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рис. П.1. Конструктивная схема дебаланса

Таблица П.1

Основные геометрические параметры дебаланса

Геометрические параметры дебаланса

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рис. П.2. Конструктивная схема дебалансного вала

Таблица П.2.1

Основные геометрические параметры дебалансных валов

Таблица П.2.2

Значения эмпирических коэффициентов для расчёта производительности виброгрохотов

99

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………...…………………………….3

1.Общие сведения о сортировке материала……………...………………...4

2.Грохоты для механической сортировки……...…………………………..4

Конструкции поверхностей грохочения……….……………………...……..5

3.Колосниковые грохоты……………………….…………………………...11

4.Плоские качающиеся грохоты…………………………………………...14

5.Вибрационные грохоты………….………………………………………..16

5.1.Гирационные (эксцентриковые) грохоты……………………………..19

5.2.Инерционные виброгрохоты………………………………………...…22

5.3.Вибрационный самоцентрирующийся грохот…………...…….……..24

5.4.Вибрационный инерционный грохот с направленными колебания-

ми……………………………………………………………………………..26

5.5.Грохоты резонансные горизонтальные……...………………………..28

5.6.Вибрационный электромагнитный грохот………………..………….29

6.Валковые грохоты………………….……………………………………...30

7.Дуговые грохоты…………..……………………………………………….32

8.Барабанные грохоты……………….……………………………………...33

9.Основы расчёта технологических параметров грохота……..………..37

9.1.Плоские качающиеся грохоты…………………………………………37

9.2.Вибрационные грохоты………………………………………………...47

9.3.Расчёт гирационных (эксцентриковых) грохотов…………………...65

9.4.Расчёт инерционных грохотов………………………...………………68

Контрольные вопросы………………………………………………………73

10.Примеры расчётов вибрационных грохотов……..……………………73

10.1.Расчёт инерционного грохота………………………………...……...73

10.2.Расчёт эксцентрикового грохота…………………….……………...89

10.3.Барабанные грохоты………………………………………………….91

Заключение …………………………………………………………………….97

Библиографический список….………………………………………………97

Приложение 1……………………………………………..……………………98

Приложение 2………………………………………….….……………………99

100