4. Основи теорії коливного та вібраційного грохота
У якості сепаруючих пристроїв у картоплезбиральних машинах знайшли застосування також коливні та вібруючі решета.
Коливні
решета одночасно із сепарацією матеріалу
забезпечують його рух решетом вгору.
Для інтенсифікації процесу сепарації
і подрібнення великих за розмірами
грудок матеріал повинен переміщатись
з відривом від поверхні решета. Для
унеможливлення холостих коливань час
польоту частинки
повинен бути меншим періоду одного
коливання
.
Оскільки
,
де
- кутова швидкість обертання кривошипа
приводу решета, с-1.
То умова відсутності холостих підкидань матиме вигляд
.
Рух частинки після відриву від поверхні решета визначається рівнянням параболи (рис. 13.4)
де
- початкова швидкість польоту частинки,
м/с;
-
кут між площиною решета і напрямом
коливань, град.
Рис. 13.4. Схема робочого процесу коливного решета
Рівняння площини решета в момент відриву частинки має вигляд
.
Після
підстановки в рівняння (13.13) значень
та
із системи (13.12) та перетворень отримаємо
В рівняння (13.14) входить початкова швидкість , яка становить
.
Умова відриву частинок має вигляд
.
За
даної схеми роботи грохота відрив
частинки відбуватиметься в момент, коли
кривошип повернеться на кут
,
тому можна записати
або
.
Тоді вираз (13.15) набуде вигляду
.
Підставивши (13.14) в (13.11) з урахуванням (13.18) та після перетворень отримаємо
або
.
Вираз
(13.19) пов’язує між собою основні параметри
коливного решета із забезпеченням умови
відсутності холостих коливань. За
вибраних значень кута нахилу решета
,
кута спрямованості коливань
можна розрахувати показник кінематичного
режиму
,
який задовольняє умову (13.11).
Робота грохота у режимі з відривом частинок може відбуватись за різної висоти підкидання. Для кращого транспортування матеріалу висота підкидання матеріалу повинна бути більшою висоти підйому решета у крайньому верхньому положенні (положення І на рис. 13.4). Ця умова визначається нерівністю
.
Тоді відповідно до нерівностей (13.19) та (13.20) показник кінематичного режиму коливного решета повинен знаходитись у межах
.
Для
параметрів коливного решетам
,
,
мм
частота коливань розрахована за умовою
(13.21) знаходиться в межах:
Гц, або
хв.-1.
Вібраційні решета на відміну від коливних мають більшу частоту коливань за порівняно малої амплітуди. За конструкцією вібратора розрізняють чотири основних типи вібраційних решіт: інерційні, ударні, електровібраційні, граційні (кругові). Перші три типи мало придатні для для картоплезбиральних машин. Їх головним недоліком є залежність амплітуди коливань від навантаження. Коливання гіраційного коливного решета створюються ексцентриком і їх амплітуда не залежить від навантаження. Граційне вібруюче решето легко зрівноважується за допомогою противаг.
Всі вібраційні коливні решета працюють на режимах, що забезпечують рух матеріалу з підкиданням. Для відриву частинки ґрунту від решета нормальна складова прискорення решета повинна бути більшою нормальної складової прискорення сили ваги (рис. 13.5)
,
де - кутова швидкість обертання вала ексцентрика, с-1;
-
радіус ексцентрика, м.
Рис. 13.5. Схема гіраційного грохота: 1- пружини (підвіска); 2- решето; 3- ексцентрик
Кут повороту ексцентрика за якого відбувається відрив ґрунту від решета називається кутом відриву та визначається формулою:
,
де
- частота обертання вала ексцентрика,
хв.-1
За час польоту частинки ексцентрик повернеться на кут , який називають кутом польоту. Зв’язок між кутом польоту та кутом відриву має вигляд
.
Якщо
задатись кутом польоту
,
то вібраційне решето буде працювати на
першому критичному режимі. У такому
випадку матеріал рухається решетом з
неперервними стрибками без пауз.
Збільшенням кількості іобертів можна
отримати 2, 3 і т. д. критичні режими. За
цих режимів під час польоту частинки
ексцентрик робить 2, 3 і т. д. оберти.
Відповідна частота визначається за формулою:
,
де
.
Основними
параметрами, що визначають якість роботи
вібруючого решета є кут нахилу
,
амплітуда та частота коливань. Оскільки
граційне коливне решето має круговий
напрям коливань, то для того щоб
забезпечити пересування матеріалу,
решето має бути нахилене в сторону
сходження маси під кутом
.
Радіус ексцентрика приймають рівним
4...6
мм, оскільки встановлено, що коливання
меншої амплітуди затухають в шарі ґрунту
та не передаються частинкам, які
знаходяться у верхній частині пласта.
Найбільш ефективну сепарацію ґрунту за мінімальних пошкоджень бульб решето забезпечує при частоті обертання вала ексцентрика 1000...1200 хв-1. За легких умов роботи частоту обертання вала приймають рівною першому критичному числу, а за більш важких – другому.
Ширину решета встановлюють з урахуванням навантаження не більше 80 кг/с на 1 м ширини, а довжину не більше 1,5 м.
Для повного зрівноваження гіраційного решета на ексцентриковому валу розташовують противаги, вагу яких визначають за формулою:
,
де
- вага деталей вібруючого решета, що
здійснюють кругові рухи, Н;
-
плече встановлення вантажів, м.