Учебное пособие 2078

При С > 4 значение K можно определить достаточно точно по формуле

Напряжение в пружине при полном сжатии до соприкосновения витков,

МПа:

Кратковременное напряжение в пружине при полном сжатии витков может составлять 450 – 500 мПа.

Рис. 9.3. График зависимости коэффициента К от индекса пружины С

Пневмобаллоны. В последнее время в качестве упругих опор все чаще применяют резинокордные баллоны, которые имеют существенные преимущества перед винтовыми пружинами. Баллоны имеют прокладки из высокопрочного корда и обкладки из резины специальных сортов, обладающей высокой прочностью на разрыв и стойкостью к воздействию высоких температур. Они долговечны и обладают следующими преимуществами. Грузоподъемность и жесткость элементов можно изменять, меняя давление сжатого воздуха в них. Поэтому пневмобаллон одного и того же типа может с успехом применяться на разных по массе виброгрохотах, при различных параметрах их колебаний. Упругая характеристика пневмобаллонов нелинейна. По мере увеличения амплитуды колебаний короба грохота в период его остановки жесткость пневмобаллона, а следовательно, и собственная частота колебаний короба увеличиваются, в результате чего грохот быстрее выходит из режима резонансных колебаний при относительно меньших амплитудах колебаний. Пневмобаллоны не создают дополнительного шума.

61

Для виброизоляции виброгрохотов применяются следующие пневмобаллоны: двуполостные типа И – 01; однополостные типов И – 01 (одна из камер полностью исключена из работы) и И – 15. Характеристика пневмобаллонов дана в табл. 9.5.

Пневмобаллоны типа И – 01 могут работать в широком диапазоне нагрузок, и поэтому они предпочтительны для применения в качестве виброизоляторов грохотов. Пневмобаллоны рассчитаны на нагрузку до 12 кН при внутреннем избыточном давлении 0,25 МПа.

Основными параметрами пневмобаллонов являются наружный диаметр, рабочая высота без учета толщины фланцев, жесткость в вертикальном направлении и отношение жесткости в вертикальном Сy и горизонтальном Сx

направлениях (табл. 9.5).

Оптимальное давление в конкретном пневмобаллоне определяется статической нагрузкой с учетом устойчивости грохота в горизонтальном направлении и минимальных собственных частот колебаний. Для грохотов строительной индустрии оптимальное внутреннее давление Р(Па) в зависимости от статической нагрузки G(кН) на пневмобаллон, по рекомендациям ВНИИСтройдормаша, определяется для различных типов по следующим зависимостям:

И – 01 (двуполостного) – Р = 50G – 29400;

Я – 01 (однополостного) – Р = 25G + 68600;

62

И – 15 (однополостного) – Р = 50G + 4900.

Зависимость вертикальной жесткости Сy от нагрузки для указанных типов пневмобаллонов представлена на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Зависимость вертикальной жесткости Сy пневмобаллонов

от статический нагрузки: 1 – для типа И – 01 (двуполостного); 2 – для типа И – 01 (однополостного); 3 – для типа И – 15

Резиновые упругие элементы в вибрационных машинах находят широкое применение. Во многих случаях они служат в качестве виброизоляторов. Допускаемые напряжения в резине в 20 1000 раз меньше, чем у стали, а модуль

упругости в 104 2 105 раз ниже. Достоинства резиновых элементов определяются их нелинейной упругой характеристикой, связанной с высоким коэффициентом поглощения энергии, а также снижением уровня шума по сравнению с цилиндрическими винтовыми пружинами.

Для виброизоляции грохотов используются резиновые упругие элементы с мягкой характеристикой. Виброизолирующие опоры в виде резиновых элементов втулочного типа использованы в грохоте ГИСТ–72 (рис. 9.5). Резиновые опоры 1 имеют возможность смещаться в горизонтальном направлении, перекатываясь в углублениях гофрированных стальных пластин 2, жестко связанных с вибрирующим кронштейном 3 опоры и опорной плитой 4.

Рис. 9.5. Конструктивная схема резиновой виброизолирующей опоры грохота: 1 – резиновые упругие элементы; 2 – гофрированные фиксирующие элементы; 3 – кронштейн; 4 – опорная плита; 5 – направляющая втулка,

сопрягающаяся с цапфой грохота

63

Это позволяет уменьшать горизонтальные динамические нагрузки, передаваемые на строительные конструкции, в особенности в переходных режимах, вызывающих резкое возрастание амплитуды колебаний грохота.

Такие резиновые элементы обладают высокой работоспособностью. Наличие в них центрального отверстия повышает эластичность и способствует лучшему отводу тепла и охлаждению. Расчет резиновой втулки сводится к определению вертикальной жесткости Сy и величины осадки под статической

нагрузкой Gc. Параметры сжатия определяется по формулам

K y 12Gc R2 / Eб3 и K x / R ,

где R – радиус недеформированной втулки, м;

Е – модуль упругости, Н/м2; б – толщина стенки втулки, м.

Вычислив величину Кy по графику (рис. 9.6, а), находят соответствующее значение параметра Кx. Определив значение осадки , рассчитывают вертикальную жесткость элемента (Н/м) по формуле Cy Cc / .

Рис. 9.6. Характеристика деформации резиновой втулки: а – зависимость параметров Ky и Кx;

б, в – схемы деформации резиновой втулки

При / R 0,285 резиновая втулка из одной формы деформированного состояния переходит в другую (рис. 9.6, б, в).

Деформационному состоянию равновесия I (рис. 9.6, б) соответствует кривая 1 , а состоянию II (рис. 9.6, в) – кривая 2 на графике.

В небольших грохотах типа ГИТ нашли применение резиновые виброизолирующие опоры типа АР (рис. 9.7). Использование их обеспечило возможность уменьшить примерно в 3 раза по сравнению с цилиндрическими винтовыми пружинами амплитуду колебаний грохотов в резонансной зоне при выбеге и время прохождения через резонанс сократить до 2 – 3 секунд, а также значительно снизить уровень шума.

64

Рис. 9.7. Резиновый виброизолирующий элемент опоры типа АР:

1 – опорная рама грохота; 2 – опорная плита грохота

9.3. Расчет гирационных (эксцентриковых) грохотов

Расчет гирационных (эксцентриковых) грохотов сводится к определению оптимального числа оборотов эксцентрикового вала, производительности и потребляемой мощности.

На куски (зерно) материала (рис. 9.8) действуют сила тяжести G, центробежные силы инерции Pu и сила трения T :

где m – масса куска, кг;

ω – угловая скорость, рад/с; r – эксцентриситет вала, м.

Раскладываем силу тяжести G на ее составляющие Gcos α и Gsin α , из них сила Gcos α прижимает кусок к ситу, а сила Gsin α стремится сдвинуть его вниз. В свою очередь сила иsin β стремится оторвать частицу от сита, а сила

иcos β – сдвинуть вниз.

Сила трения Т препятствует движению куска материала вниз:

где f – коэффициент трения куска о сито.

65

Рис. 9.8. Схемы к расчету гирационных грохотов:

а, б – схемы движения материала вниз в I и II квадрантах

Для обеспечения движения материала вниз необходимо, чтобы

Во II квадранте, также и в III составляющая от силы Pu вычитается из составляющей веса. Наименьшее значение общей силы, вызывающей движение

Сила трения возникает только от действия силы тяжести и будет равна

66

Формула (9.85) показывает, что при β=180° (формула выведена для β=180°) движение материала по ситу возможно только в том случае, когда угол наклона сита будет больше угла трения, а число оборотов вала удовлетворяет выражению (9.87). В противном случае материал будет двигаться вверх. Аналогично получим:

При этом материал будет подбрасываться при

откуда

9.4. Расчет инерционных грохотов

При технологическом расчете вибрационного инерционного грохота определяют зависимости между весом грохота, радиусом, весом и частотой вращения дебаланса, а также между параметрами грохота и потребляемой им мощностью.

68

Рис. 9.9. Схема дебаласного вала

Вибрация грохота возникает при наличии на валу дебалансного груза m весом G (рис. 9.9). При вращении этого груза на вал действует центробежная сила инерции

P m 2r G / gv2 / r 2r G / gv2 / r 2r G / gr( nr / 30 )2 Grn2 / 900 . (9.94)

Если грохот на пружинных опорах, то пружины будут растягиваться при прохождении дебалансом верхней полуокружности, сжиматься – при прохождении нижней окружности, отклоняться влево – при прохождений левой полуокружности и вправо – при прохождении правой. Чаще всего грохот опирается на рессоры или подвешивается на них, что не позволяет ему отклоняться влево или вправо, и грохот вибрирует только в направлении, перпендикулярном к плоскости сита.

Определим зависимость между весом грохота GГ и амплитудой его вибраций e, весом вибратора G и радиусом его вращения r. Если грохот подвешен на z пружинах, то на одну пружину приходится вес, равный

Этот груз деформирует пружину на величину a(м).

При масштабе пружины (в качестве масштаба выбрана сила, растягивающая или сжимающая пружину на 1 м), кН:

Период упругого колебания массы грохота, подвешенного на пружинах, можно найти по формуле, известной из теории упругих колебаний:

Период колебаний грохота от возмущающей центробежной силы вибратора равен времени одного оборота вала вибратора, т. е.

где n – частота вращения, мин-1.

Затраты энергии меньше, если собственные колебания массы грохота совпадают с колебаниями, вызываемыми вибратором, т. е.

или

а величина деформации сжатия или растяжения пружины, вызываемая этой силой, соответственно равна

или

Из выражений (9.91) и (9.94) имеем

70