книги из ГПНТБ / Карамов С.К. Машины для заготовки материалов и элементов инженерных конструкций учебное пособие

Рис . 13. Двухроторная дробилка с жестко закрепленными билами: 1 — корпус, 2 — колосниковая решетка верхняя, 3 — колосниковая решетка нижняя, 4 — ротор

30

§ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Сортировочные машины предназначены для сортировки продук­ тов дробления на фракции определенных размеров.

Существуют различные методы сортировки каменного материа­ ла, например грохочение, воздушная сепарация, гидравлическая классификация и магнитная сепарация. Грохочение совершается с помощью машин, называемых грохотами. Эти машины являются наиболее распространенными и применяются как при сортировке крупных материалов (250—500 мм), так и мелких (1—3 мм). Гид­ равлическая классификация и воздушная сепарация основаны на разделении материала в струе жидкости или воздуха, так как раз­ личные по весу и объему частицы движутся в этих средах с раз­ личными скоростями и траекториями. Эти два способа применя­ ются для сортировки мелких зерен, обычно не крупнее 2 мм. Ино­ гда применяется и магнитная сепарация, например при отделении частиц, содержащих железистые примеси. В соответствии с мето­ дами сортировки каменного материала существуют и машины — грохоты, воздушные сепараторы, гидравлические классификаторы и магнитные сепараторы.

Грохочением или просеиванием называется операция механи­ ческого разделения материала по крупности с помощью жестких просеивающих поверхностей с калиброванными отверстиями.

В зависимости от назначения грохотов их просеивающие поверх­ ности могут иметь различную конструкцию — листовые решета, ко­ лосниковые решетки или проволочные сита.

Колосниковая решетка состоит из набора отдельных металли­ ческих полос или брусьев, расположенных на определенном рас­ стоянии друг от друга. Листовые решета выполняются из листовой стали с отверстиями круглой или прямоугольной формы. Отверстия в листовых решетах располагаются в ряд, в шахматном порядке или в елку. Обычно толщина листов в конструкциях подобных гро­ хотов колеблется от 3 до 12 мм, а минимальные расстояния между круглыми отверстиями \,2b--\,bd (d — диаметр отверстия).

Проволочные сита выполняются из проволоки ст. 65 Г. Просеи­ вающая поверхность сит обычно имеет квадратные или прямо-

32

угольные отверстия. Сито с квадратными отверстиями имеет 60% полезной площади, а с прямоугольными до 70%.

На существующих грохотах с проволочными ситами диаметр проволоки выбирается в зависимости от вида просеиваемого камен­ ного материала и требуемой долговечности при крупном материале

Работа грохотов чаще всего характеризуется коэффициентом качества грохочения. Под этим коэффициентом понимается отно­ шение количества материала определенного размера, прошедшего через сито, к количеству этого же материала, которое в действи­ тельности находится в сортируемом продукте. В конструкциях со­ временных сортировочных машин применяются три способа гро­ хочения— от мелкого к крупному, от крупного к мелкому и ком­ бинированный. При производстве военно-инженерных работ' наи­ большее распространение получил второй способ.

Просеивающие элементы в конструкциях современных грохотов выполняются плоскими, цилиндрическими, коническими и много­ угольными. Наибольшее распространение получили плоские и ци­ линдрические.

Для более эффективного просеивания каменного материала не­ обходимо, чтобы он перемещался с определенной скоростью по ситу. При увеличении скорости движения по ситу до определенной величины, качество грохочения улучшается. Однако с некоторой критической скорости качество грохочения ухудшается. Это можно объяснить тем, что частицы материала проскакивают мимо отвер­ стий в ситах.

Если, для простоты рассуждения, принять, что частица камен­ ного материала шарообразной формы движется по ситу из поло­

Опыт показывает, что при D = d частица не может пройти через отверстие. Для прохождения частицы через сито ее размер дол­ жен быть меньше размера отверстия сита примерно на 20%, т. е. предельная скорость движения частицы по грохоту может быть определена по формуле

Выпускаемые в настоящее время грохоты разделяются по прин­ ципу действия на неподвижные и подвижные. Неподвижные грохо­ ты обычно имеют колосниковую решетку, установленную под уг­ лом к горизонту. Угол наклона грохота к горизонту должен быть

больше угла трения сортируемого материала по рабочей поверх­ ности грохота. Такие грохоты обычно применяются для грубой или предварительной сортировки каменного материала. Плоские под­ вижные грохоты в зависимости от характера движения их рабочей части разделяются на две основные группы — качающиеся и виб­ рационные.

Качающиеся грохоты имеют жесткую кинематическую связь между движущимся механизмом и рамой сита. Амплитуда колеба­ ний сита зависит от величины эксцентриситета движущего меха­ низма, а частота колебаний обычно зависит только от числа оборо­ тов двигателя. По характеру качаний плоские качающиеся грохо­ ты подразделяются на грохоты с прямолинейными и круговыми качаниями подвижной рамы.

34

§2. КАЧАЮЩИЕСЯ ГРОХОТЫ

Впроцессе работы плоских качающихся грохотов действуют си­ ла тяжести сортируемого материала, сила инерции его частиц и сила трения между частицами и поверхностью грохота. Эффектив­ ная работа по сортировке материала возможна лишь при соблюде­ нии определенного соотношения между этими силами. Частицы ма­ териала при возвратно-поступательном движении сита могут нахо­ диться в состоянии относительного покоя только при небольших

Рис. 15. Принципиальная схема качающегося грохота: 1 — рама, 2 — решетчатое дно, 3 — тяга подвески, 4 — эксцентри­

ковый вал

его ускорениях, но при этом не будет происходить сортировки ма­ териала. При определенных значениях ускорений частицы материа­ ла будут перемещаться по грохоту, т. е. начинается сортировка материала. Например, если мы имеем горизонтальную поверх­ ность, на которой расположен кусок камня, то непременным усло­ вием его движения будет

Таким образом, ускорение частицы (а) должно быть равно или больше произведения ускорения силы тяжести (g ) на коэффи­ циент трения материала о поверхность сита ([). Эти грохоты могут быть с качаниями вдоль наклонной плоскости и с качаниями под углом к наклонной плоскости. Грохот с качанием вдоль наклонной плоскости обычно состоит (рис. 15) из рамы (1) с бортами и ре­ шетчатым дном (2). Рама подвешивается на тягах или пружинах

После соответствующего преобразования формулы (43) полу­ чим выражение для определения числа оборотов эксцентрика (п)

Мощность двигателя на привод качающегося грохота затрачи­ вается на сообщение кинетической энергии качающимся массам и на преодоление вредных сопротивлений в элементах привода и шарнирах подвески

Тогда расход мощности может быть определен по следующей формуле:

Ап _ Gn%r2

(46)

60-75 ~ 4050000

§ 3 . ГРОХОТЫ ГИРАЦИОННЫЕ (ЭКСЦЕНТРИКОВЫЕ) с к р у г о в ы м .

КАЧАНИЕМ. ВИБРАЦИОННЫЕ ГРОХОТЫ

Гирационные грохоты с круговым качанием обычно состоят из следующих частей (рис. 16): неподвижной рамы (/), подвижной рамы (2) с установленными в нее 2—3 ситами, эксцентрикового вала (3), маховика (4) с дебалансом (5), пружинных подвесок

(6) и шкива привода (7).

Набор сит устанавливается под некоторым углом к горизонту. Рамы подвижная и неподвижная соединяются между собой через пружинные устройства.

С тем, чтобы уравновесить инерционные силы, возникающие при качаниях подвижной рамы грохота, применяются маховики с

36

дебалансами. Вес дебалансов Gi и расстояние их центра тяжести от оси вращения (Ri) могут быть определены из следующей зави­ симости:

где О — вес качающихся масс; г —эксцентриситет вала.

Рис. 16. Принципиальная схема грохота с круговыми качания­ ми (полувибрационный грохот): 1 —■неподвижная рама, 2 —• под­ вижная рама, 3 — эксцентриковый вал, 4 маховик, 5 — деба­ ланс, 6 — пружина, 7 — шкив привода

Вибрационные грохоты

Вибрационные грохоты можно разделить на механические (инерционные и ударные) и электромагнитные. Наиболее рас­ пространенными грохотами в настоящее время являются инерци: онные. Амплитуды колебания сит этих грохотов незначительны по величине и составляют примерно 1—6 мм, а частота колебания обычно очень большая.

Вибрационный механизм этих грохотов состоит из вала с наса­ женными на него дебалансами — маховиками с неуравновешенны­ ми грузами. При вращении вала (число оборотов 1200—- 3600 об/мин) возникают силы инерции, которые и вызывают коле­ бательное движение кузова грохота с ситами. Направление дейст­ вия центробежной силы непрерывно изменяется, а траектории дви­ жения точек сита, зависящие и от свойств подвески сит к непод­ вижной раме, приобретают форму эллиптических кривых. В не­ которых конструкциях инерционных грохотов применяются вибра­ торы направленного действия. Эти вибраторы обеспечивают дей­ ствие возмущающей силы, передающейся на кузов с ситами всегда

37

в одном направлении независимо от положения дебалансов при их вращении. Как показала практика эксплуатации таких грохотов, они имеют меньший расход энергии на 1 тонну отсортированного каменного материала и могут устанавливаться без наклона, что делает их конструкцию компактной, особенно в вертикальной плос­ кости.

Схема работы вибратора с направленными колебаниями при­ ведена на рис. 17.

Положение дебалансов / и III обеспечивает равенство центро­ бежных сил Ри1, а вследствие того, что эти силы направлены в

разные стороны, рама грохота остается в покое. Положение деба­ лансов II обеспечивает получение двух одинаково направленных

Р и с . 17. Схема работы вибратора с направленными колеба­ ниями

(под углом ф к горизонтали) центробежных сил, которые переда­ ются на раму грохота и перемещают ее вместе с ситами и каменным материалом, находящимся на них, — происходит сорти­ ровка.

Положение дебалансов IV таково, что часть центробежных сил действует на раму грохота, а часть взаимно уравновешивается. В этом случае центробежная сила, передающаяся на раму грохота, действует также под углом ф к горизонтали, что и в положении II, но только в другую сторону.

Величина центробежной силы может быть подсчитана по сле­ дующей формуле:

_ О0п2г

(49)

900

3 8

СО

О