Вибрационные грохоты 2 страница

Так, диаметр круглого отверстия l_кр принимается равным 1,25l_гр, размер квадратного отверстия l_кв — равным l_гр, ширина прямоугольного отверстия l_пр — равной 0,8l_гр.

Расчет производительности грохотов с двумя и тремя ситами надо производить по наиболее загруженному ситу.

При грохочении влажных материалов, склонных к комкова­нию, на ситах с отверстием менее 15 мм они засоряются и даже залипают, в результате чего производитель­ность и эффективность резко снижаются.

Рис. 115. График скорости перемещения материала поколосниковой поверхности

В таких случаях следует применять мокрый способ грохочения. Приведенные формулы (58), (59) для определения производитель­ности и эффективности действительны и для мокрого способа грохочения.

При расчете производительности колосниковых грохотов сле­дует учитывать, что колосниковые грохоты используют в основном для предварительного грохочения, т. е. как грохоты-питатели. Для определения производительности грохотов-питателей необ­ходимо знать скорость перемещения материала по просеивающей поверхности (рис. 115). С учетом скорости перемещения материала по просеивающей поверхности производительность грохота-питателя можно определить по формуле:

где В — ширина грохота, м; h — условная высота слоя нерудного материала на колосниковом грохоте, принятая равной 0,24 м; υ — средняя скорость пере­мещения материала по грохоту, определяемая по графику на рис. 115 (при боль­шом содержании в горной массе камней диаметром более 700 мм и значительной загрязненности крупнокусковой глиной выбранную скорость следует уменьшить на 20%), м/с; ρ— насыпная масса материала, кг/м³; k— коэффициент, учиты­вающий вид просеивающей (в данном случае колосниковой) поверхности; k = 1 для каскадной поверхности; k = 0,85 для плоской; k = 1,5 для криволинейной.

Расчет основных элементов грохота

Нагрузки в инерционном грохоте. Нагрузки, возникающие от вращения дебалансов и движения короба, во многом зависят от траекторий движения одной массы относительно другой. На траекторию движения влияет характер упругих связей грохота.

Рассмотрим траекторию движения короба, когда упругие связи одинаковы во всех направлениях, т. е. К_х = К_у (здесь К_х и К_у — жесткость упругих связей в горизонтальном и верти­кальном направлении).

На рис. 116, а показано взаимное расположение массы дебаланса и массы короба, ког­да частота р собственных коле­баний короба грохота больше

Рис. 116. Схема расположения массы дебаланса и короба:

а — в дорезонансном режиме; б — в зарезо­нансном режиме

частоты ω вынужденных колебаний (дорезонанасный режим). Сила инерции F_m, развиваемая массой дебалансов т в абсолютном движении в этом режиме работы, больше, чем центробежная сила массы т в ее относительном движении, т. е.

где а—амплитуда колебаний короба грохота; r—эксцентриситет дебалансов.

Поэтому подшипники вала вибратора при дорезонансном режиме следует рассчитывать по величине т (а + r) ω².

Для зарезонансного режима, когда ω» p амплитуда колеба­ний короба отрицательна (рис. 116, б), сила инерции F_m разви­ваемая массой ротора т, будет меньше центробежной силы при ее относительном движении, т. е.

поэтому подшипник нужно рассчитывать на центробежную силу.

Отсюда следует, что зарезонансный режим имеет большие преимущества по сравнению с дорезонансным в отношении на­грузок на подшипники вибратора и реакций, передаваемых упру­гими связями на конструкции, поддерживающие грохот.

Вал вибратора, подшипники, поперечные связи и другие детали грохота рассчитывают по общеизвестным способам, исходя из максимальных сил.

Расчет пружинных амортизаторов. При расчете упругих связей частоту собственных колебаний грохота на опорах в вер­тикальном направлении выбирают равной 2—3,5 Гц.

Общая жесткость (Н/м) стальных пружин грохота в вертикаль­ном направлении

где G— суммарная нагрузка от массы колеблющихся частей и материала, на­ходящегося на грохоте, Н; р_у — частота собственных колебаний грохота на опорах в вертикальном направлении, Гц; g— ускорение свободного падения, м/с².

По значению К_общ подбирают число пружин z, а также верти­кальную жесткость пружин К_у и горизонтальную жест­кость К_х (Н/м):

где Е— модуль упругости при сдвиге материала пружин, Н/м²; d—диаметр проволоки пружины, м; п — число рабочих витков; D — средний диаметр пру­жины, м.

Горизонтальную жесткость пружин определим по формуле:

где α — коэффициент Рауша, учитывающий осевую нагрузку; h — рабочая вы­сота пружины, м.

Значения коэффициента а следующие:

Выбранные пружины подвергают проверочному расчету на прочность, усталость и соударение витков.

На соударение витков пружины рассчитывают по формуле:

где Н₀— высота пружины в свободном состоянии; Н_сж— высота пружины при сжатии до смыкания витков; А_р— резонансная амплитуда колебаний, которую рекомендуется принимать для наклонных грохотов, работающих на пружинах, равной 10 α, на пневматических опорах 8 α, для горизонтальных соответственно 5 α и 4α (здесь α — амплитуда колебаний); λ— осадка пружины от статической на­грузки.

Для уменьшения резонансных амплитуд колебаний на гро­хотах можно использовать различные устройства. Так, для лока­лизации резонанса на грохотах некоторые заводы-изготовители применяют резиновые ленты, охватывающие пружинную под­веску. Резонансные колебания гасятся также при использовании на грохотах пневмобаллонной подвески и демпферов сухого трения.

Для борьбы с резонансом используют вибраторы с выдвиж­ными дебалансами, а также торможение привода грохота. На рис. 117 показана экспериментальная зависимость изменения А_р/α от тормозного момента вала электродвигателя грохота. По данной зависимости можно определить необходимый тормозной момент для обеспечения заданного значения А_р.

Усилия, передающиеся на фундамент. При назначении жестко­сти упругих опор следует помнить, что эффективная виброизоля­ция грохота обеспечивается при условии, когда частота вынуж­денных колебаний со превышает частоту любой из форм собствен­ных колебаний р_с грохота на опорах не менее чем в 4 раза, т. е.

Поэтому при расчетах необходимо правильно определять максимальную частоту собственных колебаний грохота и сопостав­лять ее с частотой вынужденных колебаний в соответствии с фор­мулой (61).

При круговых колебаниях максимальной частотой собствен­ных колебаний грохота на опорах обычно является частота по­воротных колебаний.

В первом приближении при расположении опор грохота на одинаковом расстоянии b от вертикали, проходящей через центр его масс, частоту собственных поворотных колебаний с достаточ­ным приближением рекомендуется определять по упрощенной формуле:

Из анализа выражения (62) следует, что при удалении опор от вертикали, проходящей через центр массы короба грохота, на расстояние, превышающее его радиус инерции r_z наибольшей частотой собственных колебаний будет частота поворотных ко­лебаний р_с. Отношение b/r_z≈2. В этом случае выбирать упругую опору по частоте р_у неверно.

Для соблюдения заданной траектории и амплитуды колебания короба грохота, а также обеспечения эффективности виброизоля­ции, устойчивости грохота на опорах и достижения равенства собственных частот при всех формах колебаний желательно, чтобы:

а) вибратор располагался в центре масс грохота;

б) жесткости упругих опор в вертикальном и горизонтальном направлениях были бы равны между собой;

в) расстояния b₁ и b₂ от центра масс до точки пересечения оси NN (рис. 118, а, б) с вертикальной осью пружины равнялись радиусу инерции короба r_z относительно его центра массы в пло­скости чертежа, т. е. b₁= b₂ = r_z;

г) расстояние от оси до геометрического центра пружины равнялось бы нулю, т. е. с₁ = с₂ = 0.

Сила, передаваемая на фундамент, равна произведению же­сткости опоры на смещение массы от ее нейтрального положения, т. е. на амплитуду колебаний короба грохота.

Зная жесткости К_х и К_у и амплитуды смещений грохота а_х и a_y силу, передающуюся на фундамент, можно определить по формуле:

Чтобы рассчитать усилия, передающиеся на фундамент в пе­риоды резонанса (при пуске, остановке), значения а_х и а_у сле­дует заменить на значения резонансных амплитуд колебаний А_рх и А_ру.

Мощность электродвигателя. При грохочении материала про­исходят потери энергии на трение в подшипниках грохота, элек­тродвигателях, на транспортирование материала и прохождение зерен через отверстия сита, а также в опорах и местах соединения элементов.

Общие затраты энергии (Вт)

Энергия, расходуемая на трение в роликоподшипниках (Вт):

где М_тр = F_mμD/2—момент трения, Н·м; F_m—нагрузка на подшипники, рассчитываемая по формуле (60), Н; μ -—приведенный коэффициент трения; для подшипников качения μ = 0,005÷0,001; D — диаметр вала, м; ω — угловая скорость, рад/с.

Можно принять, что энергия (кВт), затрачиваемая на переме­щение и сортирование материала в колосниковом грохоте (при коэффициенте загрузки короба грохота, не превышающем 0,5), изменяется прямо пропорционально массе материала, находя­щегося на грохоте, и может быть аппроксимирована зависимостью:

где l— длина грохота, м; Q— производительность грохота по исходному пита­нию, м³/с; С _в— содержание верхнего класса в исходном материале, %; С _н — содержание нижнего класса в исходном материале, %; υ — скорость перемещения материала по ситу, м/с; Е — эффективность грохочения, %; ρ — плотность ма­териала, кг/м³.

Потери энергии в электродвигателе учитываются его КПД. Электродвигатель должен обеспечить пуск грохота. Время (с), в течение которого двигатель осуществляет пуск грохота:

где J _дв— момент инерции ротора электродвигателя, кг-м²; J_в— момент инер­ции вращающихся масс вибратора, кг-м²; J_к — момент инерции колеблющегося короба, кг-м²; i— передаточное число; ω — угловая скорость, рад/с; k— коэф­фициент кратности пускового момента электродвигателя (берется из паспорта электродвигателя); N _дв—мощность электродвигателя, Вт.

Время t не должно превышать 5 с.

Приведенные расчеты относятся к инерционным наклонным грохотам. При расчете энергии, потребляемой гирационными и самобалансными грохотами из-за различного конструктивного исполнения вибраторов, необходимо учитывать разное число под­шипников в этих грохотах, а также потерн энергии в зубчатом зацеплении у самобалансных грохотов.

Глава3. ПЕРЕДВИЖНЫЕ ДРОБИЛЬНО-СОРТИРОВОЧНЫЕ УСТАНОВКИ

В транспортном, сельскохозяйственном и других видах строитель­ства широко применяют передвижные дробильно-сортировочные установки (ПДСУ). Это позволяет значительно снизить стоимость строительных работ в результате использования местных строительных материалов из месторождений малой мощности и кратко­временного действия, на которых нерентабельно создавать ста­ционарные заводы. Например, при строительстве автомобильных дорог с асфальто- и цементобетонным покрытием стоимость камен­ных материалов составляет 50—70% от стоимости всего дорожного покрытия. Разработка притрассовых карьеров с использованием ПДСУ позволяет снизить эти расходы в 1,8—2 раза вследствие снижения затрат на транспортирование.

Отечественная промышленность выпускает ПДСУ следующей производительности: малой (до 10 м³/ч); средней (до 50 м³/ч); большой (свыше 50 м³/ч).

На рис. 150 показана схема передвижной дробильно-сортиро­вочной установки СМ-739/740 средней производительности, обеспе­чивающей производительность 25 м³/ч при выдаче трех фракций щебня крупностью до 25 мм. Установка состоит из агрегата СМ-739 для первичного дробления (рис. 150, а) и агрегата СМ-740 для вторичного дробления и сортирования (рис. 150, б).

На агрегате первичного дробления установлена щековая дро­билка СМ-741 со сложным движением щеки и приемным отверстие размером

400x900 мм, что определяет возможную максимальную крупность кусков в исходной горной массе, равную 340 мм.

Исходная горная масса с кусками указанной крупности загру­жается экскаватором, погрузчиком или автотранспортом в прием­ный бункер 1 агрегата и далее пластинчатым питателем 2 (размером 600x3000 мм) подается на наклонную колосниковую решетку 3. Материал, не требующий дробления, попадает в лоток, а затем на отводящий транспортер 5. Крупный материал подается в дробилку 4 а затем — на транспортер 5. Размер выходной щели дробилки выбирают таким, чтобы после первичного дробления через нее не могли пройти куски материала более 60 мм.

С транспортера 5 материал попадает в воронку 6 агрегата СМ-740 для вторичного дробления (рис. 150, б), далее по транспор­теру 7 поступает на самобалансный виброгрохот 8 (СМ-742), где рассеивается на фракции, которые поступают в соответствующие бункера 9. Надрешетный продукт верхнего яруса направляется в конусную дробилку 10 (СМ-561), после которой попадает на транспортер 11 и далее опять на транспортер 7 и виброгрохот 8. Так происходит замкнутый цикл дробления.

Из бункеров фракции щебня направляются специальными транспортерами на склад готовой продукции или в автотранспорт.

Оборудование агрегатов смонтировано на рамках, которые установлены на переднюю одноосную и заднюю двухосную те­лежки с пневматическими колесами. Передняя тележка имеет поворотную опору с прицепным устройством для присоединения к тягачу. На ступицах задних колес имеются тормоза, которые приводятся в действие системой рычагов, связанных с ручным тор­мозом тягача. При наезде агрегата на заторможенный тягач (например, на спуске) включается система тормозов и колеса агрегата затормаживаются, а при натяжении дышла автомати­чески растормаживаются. Такая конструкция ходовой части позволяет транспортировать агрегаты по автомобильным дорогам со скоростью 25 км/ч.

При эксплуатации установки агрегаты опираются на винтовые домкраты. Однако установлено, что при длительной эксплуатации на одном месте целесообразно ходовую часть демонтировать и установить рамы агрегатов на шпальные клетки или бетонный фундамент.

Каждая машина агрегатов снабжена электродвигателями. Всего в установке СМ-739/740 восемь электродвигателей. Пуско­регулирующая аппаратура расположена в двух шкафах, которые при транспортировании крепят к рамам агрегатов. Малогабарит­ные переносные пульты управления можно устанавливать в уни­версальной кабине управления или в другом месте, удобном для обслуживания (на расстоянии до 20 м от установки).

Установку можно комплектовать дизель-генераторной стан­цией, позволяющей эксплуатировать ПДСУ в районах, удаленных от линий электропередач.

Установки средней производительности являются узкоспе­циализированными, так как они работают в одном заранее задан­ном режиме и их трудно использовать при изменении требований к готовому продукту.

Для полной механизации процессов переработки горных пород при строительстве были созданы ПДСУ большой производитель­ности, более мобильные, допускающие применение экскаваторов для погрузки.

ПДСУ большой производительности по сравнению с установ­ками, оборудование которых монтируется на одном или двух агре­гатах, производящих несколько технологических операций, со­стоят из самостоятельных унифицированных агрегатов, выпол­няющих только одну технологическую операцию. Поэтому агре­гаты" ПДСУ большой производительности можно использовать как раздельно, так и в различных сочетаниях в зависимости от конкретных горно-геологических условий и требований к товар­ному щебню.

В качестве рабочего оборудования ПДСУ большой производи­тельности используют серийно изготовляемые дробилки и грохоты. Для переработки высокопрочных изверженных горных пород, а также гравийно-песчаных смесей применяют щековые и конусные дробилки, а для малоабразивных осадочных горных пород — роторные дробилки. Агрегаты монтируют на рамах, снабженных пневмоколесным ходом. Привод машин осуществляется от инди­видуальных электродвигателей. Комплект ПДСУ большой произ­водительности состоит из одиннадцати основных агрегатов, ком­понуя которые в различные варианты, можно получить двенадцать различных технологических схем в зависимости от конкретных требований.

На рис. 151 показаны основные компоновки технологических схем ПДСУ Схема на рис. 151, а предназначена для приготовления щебня крупностью до 40 мм из абразивных пород высокой проч­ности (300—500 МН/м²). По этой схеме предусмотрено трехстадий­ное дробление с замкнутым циклом на второй и третьей стадиях. Исходный материал поступает в бункер передвижного пластинча­того питателя 1 и далее направляется в агрегат первичного дробле­ния 2 со щековой дробилкой, размер загрузочного отверстия кото­рой 600×900 мм.

Раздробленный материал поступает на транспортер 3 (ширина ленты 800 мм), который направляет его на агрегат 5, имеющий грохот размером 1500×3750 для промежуточного сортирования. Грохот имеет два яруса сит. Надрешетный материал (размер кусков превышает 75 мм) с верхнего яруса направляется в агрегат 6 среднего (вторичного) дробления со щековой дробилкой размером 250×900 мм. После вторичного дробления материал опять посту­пает на грохот промежуточного сортирования. Средний продукт этого грохота размером 40—70 мм направляется в агрегат 4 мелкого (третичного) дробления с конусной дробилкой и после дробления также поступает

на промежуточное сортирование. Нижний про­дукт грохота размером 40 мм направляется на агрегат 7 с грохотом для окончательного сортирования. На этом агрегате установлен такой же грохот, как и для промежуточного сортирования, но с другими размерами отверстий сит. Этот грохот рассеивает посту­пивший материал на две товарные фракции: 5—20 и 20—40 мм и отходы 0—5 мм.

При рассмотренном варианте компоновки и выпуске щебня размером до 40 мм производительность ПДСУ достигает 65 м³/ч, установочная мощность 332 кВт, общая масса 113 т. Если требу­ется получить щебень крупностью до 70 мм (для железнодорожного строительства), то агрегат мелкого дробления заменяют вторым агрегатом для среднего дробления или исключают. Производи­тельность ПДСУ при такой компоновке оборудования будет со­ставлять примерно 100 м³/ч.

Для разработки гравийно-песчаных месторождений рекоменду­ется схема, показанная на рис. 151, б. Схема включает бункер с лотковым питателем 5, агрегаты среднего 6 и мелкого 4 дробле­ния, агрегаты для промежуточного 5 и окончательного 7 сортиро­вания и конвейеры. Исходная горная масса поступает в бункер-питатель и далее на грохот для промежуточного сортирования. Песок и мелкие фракции гравия затем направляются на агрегат для окончательного сортирования, минуя дробление. Крупные фракции гравия и валуны подаются в агрегаты для среднего и мелкого дробления. Раздробленный материал из этих агрегатов опять поступает на грохот для промежуточного сортирования, где отделяется готовый продукт (заданной крупности), а крупные куски направляются на дробление. Этим осуществляется замкну­тый цикл дробления. Готовый продукт поступает на грохот для окончательного сортирования, где разделяется на требуемые фракции. Производительность ПДСУ при данной схеме и круп­ности щебня до 40 мм составляет примерно 200 м³/ч, установочная мощность 240,8 кВт, общая масса 91,48 т.

Для переработки малоабразивных осадочных пород рекомен­дуется технологическая схема ПДСУ, показанная на рис. 151,в. Схема включает помимо бункера-питателя грохотов и конвейеров, применяемых и в других схемах, два агрегата с роторными дро­билками 9 и 10 соответственно для крупного и среднего дробления. Производительность ПДСУ при такой схеме составляет 70— 100 м³/ч при крупности готового продукта до 40 или 70 мм, уста­новочная мощность 254,5 кВт, общая масса 106,2 т.

На рис. 152 показан агрегат для мелкого дробления с ко­нусной дробилкой, на рис. 153 — общий вид установки с грохо­том.

За последнее время распространение получили так называемые быстромонтируемые сборно-разборные мобильные дробильно­сортировочные установки. Для перевозки и монтажа этих уста­новок используют обычные транспортные и грузоподъемные средства,

для особо тяжелого оборудования — иногда специальные тележки.

Эти установки не имеют специальных ходовых частей; они полностью укомплектованы как основным, так и вспомогательным оборудованием и автоматикой; их можно быстро монтировать на месте эксплуатации без больших капитальных затрат. Уста­новки особенно рационально применять в тех случаях, когда не требуется их частое перемещение.

Мобильные дробильно-сортировочные установки оборудуются применительно к конкретным условиям эксплуатации моечным и обезвоживающим оборудованием.

Интерес представляет выпускаемая в ЧССР сборно-разборная установка, называемая «Перемещаемый завод» типа РДТ.

Установка состоит из унифицированных агрегатов, на базе которых компонуют различные технологические схемы, позволяю­щие получать потребителю необходимый материал.

Благодаря наличию нескольких агрегатов возможно компоно­вать схемы для двух технологических линий: для получения круп­ного щебня до 63 мм и среднего — до 32 мм. При этом максималь­ная производительность линий в обоих случаях 110 т/ч.

На этих установках перерабатываются все виды горных пород с максимальным размером исходного материала 600×600×550 мм.

Установки типа РДТ отличаются от других установок мини­мальным комплектом оборудования (рис. 154). Установку можно монтировать в любой местности (независимо от ее рельефа) благодаря независимо расположенным агрегатам.

Установка имеет приемный бункер вместимостью 12 м³ сварной конструкции из листовой стали повышенной износостойкости. Днищем бункера является электромагнитный питатель шириной 1000 мм. В бункере-питателе предусмотрен автоматический кон­троль уровня загрузки питателя, что позволяет отключать его при уменьшении слоя материала ниже заданного значения и предохранить питатель от ударов крупными кусками материала. Питатель имеет колосниковую решетку, отделяющую мелкие фракции материала на разгрузочный конвейер, минуя дробилку. При большой загрязненности этот материал может исключаться из общей массы специальным транспортером.

Щековая дробилка с простым движением щеки этой установки имеет приемное отверстие размером 630×1000 мм (модель 1016). Масса дробилки 30,1 т. Установленная мощность электродвигателя 70 кВт. При диапазоне регулирования выходной щели 60—150 мм обеспечивается производительность дробилки в пределах 35—50 до 80—120 т/ч.

Под дробилкой установлен пластинчатый питатель, подающий материал на ленточный конвейер, который направляет его в бункер промежуточного склада.

Благодаря наличию бункера промежуточного склада вмести­мостью 65 м³ обеспечивается независимая работа дробилки первич­ного дробления в течение часа; равномерная подача материала на сортировочные агрегаты, а также проведение кратковременных ремонтов оборудования без остановки линии. Кроме того, наличие бункера позволяет не только улучшить качество сортировки, но и повысить производительность завода на 10—20% за счет четкой, равномерной работы линии. Бункер выполнен цилиндрическим из листового материала и установлен на четырех металлических опорах. Материал из бункера выдается вибрационным электро­магнитным питателем.

Установка типа РДТ имеет два или три сортировочных агре­гата, выполненных с вибрационными грохотами, принимающими куски размером до 150 мм. Грохоты выполнены герметически закрытыми. Для контроля за состоянием сит и их замены имеются смотровые люки. При наличии достаточного количества воды пре­дусмотрена возможность подключения оборудования с разводкой воды для промывки материала и устранения пыли. Грохоты смон­тированы на металлических опорах, под которыми можно устанав­ливать ленточные конвейеры и другое оборудование.

Для вторичного дробления применяют конусную дробилку с диаметром конуса 1220 мм, принимающую куски материала с максимальной крупностью 160 мм. Установленная мощность электродвигателя дробилки 70 кВт; масса дробилки 18,46 т. Дробилка установлена на металлической раме, унифицированной с рамой щековой дробилки и служащей одновременно площадкой для обслуживания механизмов.

Для обеспечения обезвоживания и промывки материалов мел­кой фракции 0—4 мм применяют спиральный классификатор. Если при промежуточном сортировании возможно подключение системы водоснабжения для промывки материала, то на последней ступени сортирования промывка материала является обязательной. Фрак­ции 8—16 и 4—8 мм обезвоживаются в процессе промывки и направляются непосредственно в бункера. Подрешетный материал размером 0—4 мм перед транспортированием в бункер обезвожи­вается в спиральном классификаторе.

Бункер готовой продукции объемом 65 м³ по конструктивному исполнению аналогичен промежуточному бункеру. Разгрузку производят двойным сегментным затвором, причем разгрузка — центральная непосредственно в автотранспорт.

Щековую и конусные дробилки установки типа РДТ транспор­тируют на место эксплуатации при помощи грузовых платформ, имеющих специальную опорную раму балочной конструкции с четырьмя гидравлическими домкратами грузоподъемностью по 15 т (рис. 155) для облегчения процессов разгрузки и по­грузки.

В СССР подготавливается к выпуску более мощная сборно­разборная дробильно-сортировочная линия, чем описанная выше.

Ее производительность 400 тыс. м³ щебня в год. Комплект оборудования этой линии будет содержать агрегаты с возмож­ностью их быстрого монтажа на металлоконструкциях для получе­ния различных технологических схем.

Для переработки прочных изверженных пород при первичном дроблении используют щековую дробилку 900×1200 мм, при вторичном и окончательном дроблении — конусные дробилки КСД-1750 и КМД-1750.

Дата добавления: 2015-04-24