Учебное пособие 2244

Отметим еще раз, что инерционные грохоты работают в зарезонансном режиме, и в периодах пуска и остановки (при nк n0 ) вступают в резонансные колебания с повышенной амплитудой A0. Поэтому необходимо убедиться в том, что выбранные пружины не допускают соударения (смыкания витков).

Это условие удовлетворяется при соблюдении одного из следующих неравенств:

где ∆t – суммарные зазоры между витками.

Наибольшее тангенциальное напряжение в сечении витка при рабочем режиме равно, МПа:

где K – коэффициент, учитывающий влияние формы и кривизны витков (K > 1); Pк – суммарная нагрузка на каждую из пружин;

D – средний диаметр пружины, м;

B – геометрический фактор, определяемый размерами и формой поперечного сечения.

Для витков круглого поперечного сечения

где β – угол подъема винтовой линии пружины.

Значение К для пружин из круглой проволоки (принимая условно β = 0) определяют по графику (рис. 30) в зависимости от индекса пружин С = D/d.

Рис. 30. График зависимости коэффициента К от индекса пружины С

60

Напряжение в пружине при полном сжатии до соприкосновения витков,

МПа:

Кратковременное напряжение в пружине при полном сжатии витков может составлять 450 – 500 МПа,

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.

Для виброизоляции виброгрохотов применяются следующие пнев- мобал-лоны: двуполостные типа И-01; однополостные типов И-01 (одна из камер полностью исключена из работы) и И-15. Характеристика пневмобаллонов дана в табл. 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. 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 p(Па) в зависимости от статической нагрузки G(кН) на пневмобаллон, по рекомендациям ВНИИСтройдормаша, определяется для различных типов по следующим зависимостям:

61

Зависимость вертикальной жесткости Сy от нагрузки для указанных типов пневмобаллонов представлена на рис. 31.

Рис. 31. 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 [5]

62

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. 32). 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. 32. 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 [5]

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

где R – радиус недеформированной втулки, м; Е – модуль упругости, Н/м2; б – толщина стенки втулки, м.

63

Вычислив величину Кy по графику (рис. 33, а), находят соответствующее значение параметра Кx. Определив значение осадки , рассчитывают вертикальную жесткость элемента (Н/м) по формулеCy Cc / .

Рис. 33. Характеристика деформации резиновой втулки:

а – зависимость параметров Ky и Кx; б, в – схемы деформации резиновой втулки [5]

При / R 0,285 резиновая втулка из одной формы деформированного состояния переходит в другую (рис. 33, б, в).

Деформационному состоянию равновесия I (рис. 33, б) соответствует кривая 1 , а состоянию II (рис. 33, в) – кривая 2 на графике.

В небольших грохотах типа ГИТ нашли применение резиновые виброизолирующие опоры типа АР (рис. 34). 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.

Рис. 34. Резиновый виброизолирующий элемент опоры типа АР:

1 – рамаопорная грохота; 2 – опорная плита грохота [5]

64

1.9.3. Гирационные (эксцентриковые) грохоты

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

На куски (зерно) материала (рис. 35) 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 Gcosα и Gsinα , из них сила Gcos α прижимает кусок к ситу, а сила Gsin α стремится сдвинуть его вниз. В свою очередь сила Pиsin β стремится оторвать частицу от сита, а сила Pиcosβ

– сдвинуть вниз.

Сила трения Т препятствует движению куска материала вниз.

где f – коэффициент трения куска о сито.

Рис. 35. Схемы к расчетугирационных грохотов:

а, б – схемы движения материала вниз в I и II квадрантах [5]

Для обеспечения движения материала вниз необходимо, чтобы

При направлении действия силы Pи под углом β во II квадранте (рис. 35, б) для обеспечения движения вниз необходимо, чтобы

65

Очевидно, что, когда сила Pи находится в I и IV квадрантах, сила G sin α складывается с силой Pиcos β . Сила, вызывающая движение куска вниз, будет наибольшей при β=0, так как в этом случае величина Pиcos β =Pи, т.е. максимальная.

Во II и в III квадрантах составляющая от силы Pu вычитается из составляющей веса. Наименьшее значение общей силы, вызывающей движение вниз, будет при β = 180º , так как в этом случае величина силы Pиcos (180−β), стремящейся задержать движение вниз, будет максимальной.

Проанализируем условия движения материала вниз при различных положениях.

1.При β=0

66

Формула (94) 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 (96). В противном случае материал будет двигаться вверх. Аналогично:

1.9.4. Инерционные грохоты

При технологическом расчете вибрационного инерционного грохота определяют зависимости между весом грохота, радиусом, весом и частотой

67

вращения дебаланса, а также между параметрами грохота и потребляемой им мощностью.

Вибрация грохота возникает при наличии на валу дебалансного груза m весом G (рис. 36). При вращении этого груза на вал действует центробежная сила инерции

Рис. 36. Схема дебалансного вала [5]

Если грохот на пружинных опорах, то пружины будут растягиваться при прохождении дебалансом верхней полуокружности, сжиматься – при прохождении нижней окружности, отклоняться влево – при прохождении 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 плоскостисита.

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), Н,

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

68

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.

Величина возмущающей центробежной силы Рu вибратора, приходящаяся на одну пружину, составляет, Н,

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

Выражение (105) устанавливает зависимость между величинами GГ, е, g и r. Обычно вес грохота GГ известен, а амплитуда вибрации е принимается по опытным данным от 1 до 3 мм.

Потребляемая грохотом мощность расходуется на преодоление трения в подшипниках вала. Действующая на подшипники сила трения, Н, составляет