Использование процесса грохочения при переработке строительных материалов

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

  • Введение
  • Раздел 1. Конструкторская часть
  • 1.1 Основы расчета процесса грохочения и обзор конструкции грохотов
  • 1.1.1 Основные показатели процесса грохочения
  • 1.1.2 Основы вероятностной теории процесса грохочения
  • 1.1.3 Конструкции грохотов и технические характеристики
  • 1.1.3.1 Грохоты с плоскими рабочими органами
  • 1.1.3.2 Вибрационные грохоты
  • 1.1.2.3 Виброударных грохотов
  • 1.1.3 Расчет размеров сита
  • 1.2 Описание технологической схемы
  • 1.3 Расчет и выбор основных технологических и конструктивных параметров оборудования
  • 1.3.1 Выбор автопогрузчика
  • 1.3.2 Выбор загрузочного бункера
  • 1.3.3 Выбор ленточного конвейера
  • 1.3.4 Расчет и выбор выброконвейера
  • 1.3.5 Выбор бункера
  • 1.3.6 Выбор вибросмесителя
  • 1.4 Разработка виброударного грохота
  • 1.4.1 Обоснование и выбор технических параметров грохота
  • 1.4.2 Цель
  • 1.4.3 Принцип работы
  • 1.4.4 Схема конструкции
  • 1.4.5 Выбор и расчет сита короба
  • 1.4.6 Расчет жесткости пружин
  • 1.4.6.1 Пружины, через которые взаимодействуют массы m1 и m2
  • 1.4.6.2 Опорные пружины
  • 1.4.7 Конструкция и расчет упругого ограничителя
  • 1.4.8 Расчет мощности электродвигателя
  • Раздел 2. Автоматизация
  • 2.1 Порядок работы
  • Раздел 3. Технологическая часть
  • 3.1 Обоснование выбора способа изготовления заготовки
  • 3.2 Маршрут обработки поверхностей детали
  • 3.3 Расчет режимов резания
  • 3.3.1 Выбор марки материала режущего инструмента и геометрических параметров режущей части резцов
  • 3.3.2 Определение режима обработки
  • 3.4 Выбор скорости резания
  • 3.4.1 Оптимальная скорость резания
  • 3.4.2 Оптимальная частота вращения шпинделя
  • 3.5 Расчет нормируемого времени
  • 3.5.1 Основное технологическое время
  • 3.5.2 Вспомогательное время
  • 3.5.3 Дополнительное время
  • 3.5.4 Штучное время
  • 3.5.5 Подготовительно-заключительное время
  • Раздел 4. Безопасность жизнедеятельности
  • 4.1 Безопасность жизнедеятельности в производственных условиях
  • 4.2 Классификация опасностей
  • 4.3 Декомпозиция опасных и вредных факторов
  • 4.4 Экологическая безопасность
  • 4.5 Пожарная безопасность
  • Раздел 5. Гражданская защита в чрезвычайных ситуациях
  • 5.1 Основные рекомендации по специальной обработке строительных машин в условиях чрезвычайной ситуации
  • 5.2 Основные рекомендации при проектировании по пожарной безопасности
  • Раздел 6. Экономическая часть
  • 6.1 Расчет эффективности использования грохота
  • 6.2 Определение производительности машины
  • 6.3 Определение себестоимости эксплуатации машины
  • 6.4 Определение экономического эффекта
  • Список использованной литературы

Введение

Процессы классификации широко используют в промышленности строительных материалов, так как исходный материал в большинстве случаев представляет собой неоднородную по крупности смесь, содержащую различные примеси и включения.

В процессе переработки сырья материал необходимо разделять на классы по крупности, удалять из материала примеси и включения, снижающие его качество. Оборудование для этих процессов основывается на механическом, гидравлическом и воздушном принципе действия.

Наиболее распространенный способ сортирования материалов — механический. Механическое сортирование, производимое на плоских или криволинейных поверхностях с отверстиями заданного размера, называется грохочением, а машины и устройства, служащие для этого — грохотами.

Сыпучая смесь, поступающая на грохочение, называется исходным материалом. Зерна материала, размер которых превышает размер отверстий поверхности грохочения, остаются на этой поверхности и называются надрешетным (верхним) классом; зерна материала, прошедшие через отверстия, представляют собой подрешетный (нижний) класс. Надрешетный класс обозначают знаком плюс, подрешетный — знаком минус. Например, если смесь зерен различной крупности разделялась на сите с отверстиями 40 мм, то верхний класс обозначается +40, нижний — 40, т. е. одна поверхность грохочения разделяет исходный материал на два класса. Если материал, подлежащий сортированию, будет последовательно проходить п поверхности грохочения, то в результате получится п + 1 классов.

Просеивающей поверхностью вибрационных грохотов является колосниковая решетка или сито, которые расположены в горизонтальной или наклонной плоскости и приводятся в колебательное движение. Благодаря колебательным движениям просеивающей поверхности материал, поступающий на нее, перемещается к разгрузочному концу грохота. Во время движения по просеивающей поверхности материал разделяется на подрешетный и надрешетный классы.

Просеивающие поверхности могут совершать круговые, эллиптические или прямолинейные движения. Обычно для наклонных грохотов характерны все три вида движения, а для горизонтальных — прямолинейные, направленные под углом 35−45° к просеивающей поверхности.

Скорость колебательного движения просеивающей поверхности выбирают такой, чтобы она обеспечивала периодический отрыв материала от просеивающей поверхности при его движении к разгрузочному концу.

При переработке строительных материалов, например, нерудных применяют следующие виды грохочения:

предварительное, при котором из исходной горной массы выделяется материал негабаритных размеров или материал, не требующий дробления в машинах первой стадии дробления;

промежуточное для выделения продукта, не требующего дробления в последующей стадии;

контрольное, применяемое за последней стадией дробления для контроля крупности готового продукта и выделения отходов; частицы крупнее заданного размера возвращаются на повторное дробление (замкнутый цикл);

окончательное или товарное для разделения готового продукта на товарные фракции.

Различают сухой и мокрый способы грохочения. При мокром способе исходный материал поступает на грохот в виде пульпы или в сухом виде и орошается водой из специальных брызгальных устройств. Мокрый способ применяют обычно для сортирования материалов повышенной влажности и загрязненных глиной, илом и другими примесями. В этих случаях при грохочении материал не только разделяется по крупности, но и промывается.

Процесс грохочения принято оценивать двумя показателями: производительностью, т. е. количеством поступающего на грохот исходного материала в единицу времени, и эффективностью грохочения — отношением массы материала, прошедшей сквозь отверстия сита, к массе материала данной крупности, содержащейся в исходном материале.

Эффективность грохочения отражает качественную сторону процесса грохочения. Качество получаемого продукта оценивается засоренностью (замельчением или закрупнением) которая равна процентному содержанию зерен посторонних фракций в данной фракции продукта.

Понятие фракция отличается от понятия класс тем, что пределы фракции определяются теми предельными размерами граничных зерен, которые требуется получить, а пределы класса определяются размерами отверстий сит, на которых происходит грохочение. Например, чтобы разделить гравийную породу на две фракции: гравий с размером частиц более 5 мм и песок, размер частиц которого менее 5 мм, применяют сито с отверстиями 6,5 мм в свету. Следовательно, зерна размером 5−6,5 мм относятся к верхней фракции, но к нижнему классу. Это обстоятельство не позволяет заменить показатель чистоты продукта показателем эффективности грохочения.

Раздел 1. Конструкторская часть

1.1 Основы расчета процесса грохочения и обзор конструкции грохотов

1.1.1 Основные показатели процесса грохочения

Эффективность грохочения оценивается показателем:

Е =* [С — d (100 — С)] 100/С, (%)

где С — процентное содержание массы зерен нижнего класса в общей массе поступающего на грохот исходного материала (определяется рассевом пробы исходного материала или по кривой ситового анализа этого материала);

d = (А — А') /А' - относительное содержание массы зерен нижнего класса, оставшихся после грохочения в верхнем продукте; А — масса пробы надрешетного материала; А' - масса той же пробы надрешетного материала после отсева из него на лабораторном сите с размером и формой отверстий как у исследуемого сита зерен нижнего класса.

Засоренность продукта рассчитывается по формуле:

3 = (А00') 100/А0, (%)

где, А о — масса пробы готового продукта;

А'0 — масса той же пробы после рассева ее на стандартном лабораторном сите с размером отверстий, соответствующих выбранной границе разделения.

грохочение грохот строительный материал

1.1.2 Основы вероятностной теории процесса грохочения

Рассмотрим теорию, поясняющую основы процесса грохочения, базирующуюся на вероятности прохождения зерна через отверстие просеивающей поверхности. Предположим, что шарообразное зерно вертикально падает на просеивающую поверхность с квадратными отверстиями. При этих условиях вероятность Р прохождения зерна через отверстие будет определяться как отношение числа случаев m прохождения зерна через отверстие к общему числу всех случаев n

Р = m/n.

При m = О Р = 0, т. е. ни в одном случае зерно не прошло через отверстие. При m = n Р = 1, т. е. при каждом попадании зерна на просеивающую поверхность оно проходило через отверстие.

Величина n, обратная вероятности Р, будет определять вероятное число случаев прохождения зерна через отверстие. Если принять, что толщина проволок сита равна, а (рис. 1), то вероятность прохождения зерна через ячейку сита

Величина характеризует отношение световой поверхности сита ко всей площади сита. Отсюда видно, что вероятность прохождения зерна прямо пропорциональна световой поверхности сита и просеивание зерна зависит от соотношения размеров зерна и отверстия и не зависит от их абсолютных размеров.

При прямоугольном отверстии вероятность прохождения зерна значительно возрастает, так как препятствием для прохождения в этом случае является лишь одно направление (ширина отверстия), а не два, как при квадратном отверстии. Для сравнения вероятности прохождения зерна через квадратное и прямо — угольное отверстия В рекомендуют зависимость

где KL,KQ — вероятность прохождения зерна через прямоугольное и квадратное отверстия; с = l'/m; l'-длина прямоугольного отверстия; m — ширина отверстия; d — диаметр зерна.

Риc. 1. Схема прохождения зерна через отверстие сита

Рис 2. Зависимость вероятного прохождения зерна через отверстие сита от диаметра зерна и размера отверстия

Исходя из вероятностной теории грохочения можно сделать следующие выводы:

1. Если построить график зависимости N = 1/Р от соотношения d/ I (рис2), то будет видно, что незначительное увеличение диаметра зерна d более 0,75l вызывает необходимость существенного увеличения числа отверстий на сите для прохождения этого зерна через него. Следовательно, согласно теории вероятности зерна размером менее 0,75l будут легко грохотимые, а зерна размером более 0,75l трудно грохотимые. Это подтверждает правильность деления зерен на легкие (при d < 0,75l) и трудные (при d > 0,75l), как это принято на практике.

2. Ввиду того, что вероятность просеивания не зависит от абсолютных размеров отверстий сита и зерна, можно утверждать, что при одинаковых просеивающих поверхностях и исходном материале одного и того же гранулометрического состава через каждое отверстие может проходить лишь определенное число зерен. Это число сохраняется примерно постоянным независимо от того, происходит ли грохочение крупного материала на ситах с большими отверстиями или мелкого материала на ситах с мелкими отверстиями. При одинаковой производительности число зерен в исходном материале с увеличением крупности будет уменьшаться прямо пропорционально третьей степени диаметра зерен, в то время как число отверстий на единицу поверхности сита уменьшится прямо пропорционально лишь второй степени размера отверстия сита. Следовательно, производительность грохота при прочих равных условиях с увеличением отверстий возрастает прямо пропорционально размеру этих отверстий.

Вероятностная теория процесса грохочения базируется на рассмотрении условий прохождения единичного зерна через отверстие просеивающей поверхности. В действительности процесс грохочения протекает значительно сложнее. Результаты изучения работы машин в эксплуатационных условиях, а также экспериментальные данные позволили установить закономерности этого процесса и определить параметры машины и ее технико-эксплуатационные показатели.

1.1.3 Конструкции грохотов и технические характеристики

1.1.3.1 Грохоты с плоскими рабочими органами

Рабочей частью грохота является просеивающая поверхность, которая может быть выполнена в виде сита — плетеной проволочной сетки, решета — стального листа с отверстиями или колосниковой решетки.

Показатели процесса грохочения во многом зависят от конструкции просеивающей поверхности, а именно от размеров поверхности, размера и формы отверстий. Просеивающая поверхность для грохотов обычно характеризуется соотношением ширины и длины, равным 1: 2,5. У колосниковых грохотов тяжелого типа это соотношение равно 1: 2, что объясняется более низкими требованиями к эффективности грохочения.

Производительность изменяется прямо пропорционально площади сита при соотношении его ширины и длины 1: 2,5.

К конструкции проволочных сит предъявляются следующие требования: отношение суммарной площади отверстий ко всей площади сита должно быть наибольшим; форма изгиба проволок должна обеспечивать большую точность размеров отверстий и их неизменяемость при грохочении; сито не должно коррелировать; сито должно быть износостойким. Наибольшую световую площадь имеют плетеные сита, от прочности плетения которых зависит качество грохочения и срок службы сит.

На рис. 3, a-г показаны проволочные сита. Сита различают по способу переплетения (рис. 3, а), по форме ячейки: квадратная и прямоугольная (рис. 3, б), по сечению проволоки: круглая и специального профиля (рис. 3, в), по форме проволоки: предварительно изогнутая (рис. 3, в) и прямая (рис. 3, г).

На рис. 3, г изображено сварное сито. Такое сито часто изготовляют на месте эксплуатации из стальных прутков диаметром 7−8 мм и размером ячеек 60−100 мм.

Формы отверстий решет показаны на рис. 4. Поверхности грохочения с прямоугольными отверстиями имеют значительно большее живое сечение (70−80%), чем с квадратными (около 60%) и круглыми (приблизительно 40%), а следовательно, обеспечивают и большую пропускную способность. Однако при прямоугольных отверстиях в подрешетный продукт может попасть значительное количество лещадных зерен.

Рис. 3. Проволочные сита:

a — с различными видами плетений; б — с квадратными и прямоугольными ячейками; в — из круглой проволоки и специального профиля; г — сварное сито из прямой проволоки

Рис 4. Формы отверстий решет

Так как поверхности грохочения могут иметь различную форму отверстий, возникает необходимость определить эквивалентность отверстий. Равноценными считаются отверстия, при которых обеспечивается один и тот же выход материала.

ВНИИСТРОЙДОРМАШ рекомендует для решет с круглыми и прямоугольными отверстиями применять следующие переходные коэффициенты: lкр = 1,25lкв при грохочении щебня; lкр = 1,15lкв при грохочении гравия; lпр = 0,8lкв (здесь lкр — диаметр круглого отверстия; lкв — размер квадратного отверстия; lпр — ширина прямоугольного отверстия).

Качество грохочения, производительность и срок службы просеивающей поверхности во многом предопределяются конструкцией ее крепления к коробу грохота. Таким образом, долговечность сита зависит не только от материала, из которого оно изготовлено. Слабое натяжение сита приводит к его быстрому выходу из строя. Поэтому особенно при использовании плетеных сит конструкция крепления должна обеспечивать постоянное и равномерное натяжение сита, исключающее излом проволок сетки.

Одно из натяжных устройств показано на рис 5.

Рис 5. Натяжное устройство сит Рис 6. Резиновое сито

В последнее время используют резиновые штампованные или литые армированные листы-решета или сетки из резинового шнура (струнные сита). При эксплуатации таких сит установлено, что при грохочении абразивных материалов резиновые сита (рис. 6) экономичнее сит с металлическими поверхностями грохочения. Кроме того, например, при грохочении материалов, склонных к налипанию, грохот, оборудованный струнной резиновой поверхностью, имеет более высокую производительность и эффективность грохочения, так как вследствие возбуждения дополнительных колебаний в резиновых струнах они почти не забиваются.

1.1.3.2 Вибрационные грохоты

В зависимости от размеров и плотности сортируемых материалов различают легкие, средние и тяжелые грохоты.

Легкие грохоты применяют в основном в угольной промышленности, средние и тяжелые грохоты — в промышленности строительных материалов.

Наибольшее распространение получили инерционные наклонные грохоты с круговыми колебаниями и инерционные горизонтальные грохоты с направленными колебаниями (рис. 7).

Наиболее простую конструкцию имеет грохот с круговыми колебаниями.

На рис. 8 показан общий вид грохота с круговыми колебаниями С-784 с размером просеивающей поверхности 1500Х2750 мм. Этот грохот предназначен для товарного грохочения.

Металлический короб грохота сварен из листов и труб и выполнен с расположенными внутри него в два яруса ситами, прикрепленными к нему деревянными клиньями и растяжками. В средней части короба установлен вибратор. Вал вибратора опирается на два роликоподшипника, которые прикреплены к коробу. Вал защищен от пыли и ударов трубой. На концах вала симметрично установлены дебалансы, допускающие бесступенчатое регулирование статического момента. На одном из концов вала имеется шкив, соединенный клиновыми ремнями со шкивом электродвигателя.

Рис 7. Основные кинематические схемы грохотов: a — с круговыми колебаниями; б — c направленными колебаниями

Рис 8. Грохот С-784 с круговыми колебаниями

Для уменьшения износа клиновых ремней и предотвращения передачи вибраций на вал двигателя приводной шкив насажен на вал вибратора с эксцентриситетом, примерно равным амплитуде колебаний грохота.

Центробежные силы инерции, возникающие при вращении дебалансов, вызывают круговые или близкие к ним колебательные движения короба грохота. Амплитуда этих колебаний зависит от сил инерции, характеристики амортизаторов и нагрузки на грохот.

Грохот опирается на фундамент или подвешивается при помощи пружинных амортизаторов. При увеличении нагрузки на грохот амплитуда колебаний его короба соответственно уменьшается, и нагрузка на подшипники остается практически постоянной, т. е. инерционный грохот обладает свойством «самозащиты» от перегрузок. Это свойство позволяет успешно использовать рассматриваемые грохоты для грубого грохочения крупнокускового материала, например, для отсева мелкого материала перед первичным дроблением. Для этого созданы инерционные грохоты тяжелого типа, в качестве просеивающей поверхности которых служат решета из тяжелых колосников.

Колосниковый грохот (рис. 9) имеет мощный футерованный короб, внутри которого на разных уровнях размещены колосниковые решетки. Короб установлен на опорные кронштейны рамы при помощи винтовых пружин. Благодаря конструкции опорных устройств просеивающую поверхность возможно располагать под углом наклона 0−30° к горизонту.

Рис 9. Общий вид колосникового грохота

Сменные колосники из высокомарганцовистой стали можно устанавливать с просветом 70 или 200 мм. Расстояние между колосниками в направлении от загрузки материала к выгрузке увеличивается, что предотвращает забивание решетки.

Вал вибратора приводится во вращение от электродвигателя клиноременной передачей. Параметры колебаний таких грохотов назначают исходя из условий обеспечения скольжения материала по поверхности колосников.

Инерционные горизонтальные грохоты среднего типа предназначены для окончательного грохочения (см. рис 7, б), эти грохоты по конструктивному исполнению сложнее, чем грохоты с круговыми колебаниями, так как в них применены вибраторы с направленными колебаниями. Однако в этих грохотах возможно установить просеивающую поверхность грохота горизонтально и тем самым уменьшить его размеры по высоте. Устанавливают такие грохоты на передвижных дробильно-сорхировочных установках, а также в местах, где высота ограничена.

На рис. 10 показан вибратор грохота с направленными колебаниями. Он состоит из корпуса 2, прикрепленного к коробу грохота. В корпусе на роликоподшипниках установлены два дебалансных вала 3. На конце одного из валов имеется шкив /, соединенный клиноременной передачей со шкивом приводного электродвигателя. Второй дебалансный вал приводится во вращение от первого дебалансного вала зубчатой передачи 4 с передаточным отношением, равным единице, что обеспечивает синхронное вращение дебалансных валов. Линия, соединяющая центры дебалансных валов, расположена под углом 55° к горизонту, вследствие чего коробу грохота сообщаются прямолинейные колебания, направленные под углом 35° к плоскости сита.

Рис. 10. Вибратор грохота с направленными колебаниями

В качестве упругих опор на отечественных грохотах использовались спиральные пружины или пластинчатые рессоры. Из-за специфической работы грохотов к их упругим опорам предъявляют высокие требования: при достаточной жесткости они должны передавать как можно меньше вибраций на основание, отличаться хорошей демпфирующей способностью и большим сроком службы. Как показала эксплуатация, металлические упругие опоры не соответствуют этим требованиям. Особенно сказывается несовершенство их конструкций при переходе через резонансную область колебаний при пуске и остановке грохота. Длительное время перехода резонанса и большие амплитуды колебаний при этом вызывают быстрый выход из строя упругих опор и снижают срок службы остальных узлов грохота. Недостатком таких опор является также их многообразие и сложность унификации, так как грохоты, отличаясь один от другого массой и размерами, требуют соответственно различных по конструктивному исполнению упругих опор.

Исследованиями ВНИИстройдормаша установлено, что наиболее эффективными опорами грохотов являются пневмобаллонные амортизаторы. Они имеют по сравнению с металлическими пружинами следующие преимущества.

Техническая характеристика инерционных грохотов.

1. Пневмобаллонные опоры имеют нелинейную упругую характеристику и с возрастанием амплитуды колебаний при резонансе их жесткость увеличивается. В результате этого в 2,5−3 раза сокращается время выбега после отключения электродвигателя и на 20−25% уменьшается максимальная резонансная амплитуда.

2. Одна пневмобаллонная опора при изменении внутреннего давления может быть использована для различных нагрузок при различных параметрах колебаний, т. е. для различных типоразмеров грохотов. Таким образом, применение пневмобаллонной опоры позволит устранить разнообразные металлические пружины на вибрационных грохотах и полностью унифицировать узел подвески грохота.

В связи с возросшими требованиями по повышению производительности оборудования для переработки горных пород наметилась тенденция создания грохотов с большими поверхностями просеивания.

Следует отметить, что при традиционной конструкции инерционного грохота увеличение его ширины связано с определенными конструктивными затруднениями, а именно: чем больше расстояние между опорами, тем больше прогиб приводного вала под действием собственной массы; самоустанавливающиеся роликовые подшипники не могут компенсировать прогиб в желаемых пределах; с увеличением расстояния между опорами значительно (в третьей степени) снижается жесткость вала и уменьшается частота собственных колебаний.

При этом возможно совпадение частот собственных колебаний вала и колебаний грохота под действием возбуждающей силы и наступление резонанса, что может привести к разрушению узла вибратора.

На грохотах с большими просеивающими поверхностями рекомендуется применять так называемые виброблоки, каждый из которых состоит из короткого вала, установленного в двух цилиндрических подшипниках и с закрепленными на его концах дебалансами.

Такое решение дает возможность выпускать грохоты с большими площадями просеивания с круговыми и направленными колебаниями, используя в различных комбинациях всего несколько размеров унифицированных виброблоков.

На рис 11 показан виброблок и различные схемы расположения виброблоков на грохотах с круговыми и направленными колебаниями.

Рис. 11. Виброблок и различные схемы расположения виброблоков на грохоте

На рис. 12 показан горизонтальный инерционный грохот с направленными колебаниями одной из зарубежных фирм. На этом грохоте направленные колебания создаются отдельными системами виброблоков и электродвигателей, т. е. по принципу самосинхронизации.

Рис 12. Инерционный грохот с направленными колебаниями

В грохотах с направленными колебаниями других зарубежных фирм применяют двухвальные виброблоки с передачей движения от приводного вала ко второму при помощи шестеренчатой пары (рис 13).

Рис 13. Двухвальные виброблоки:

а — схема; б — общий вид; 1 — ведомый вал с дебалансами; 2 — приводной шкив; 3 — ведущий вал с дебалансами; 4 — шестеренчатая передача; 5 — подшипники; 6 — масляная ванна

На рис 15 показан двухъярусный грохот с большой поверхностью просеивания с направленными колебаниями американской фирмы Аллис-Чалмерс.

Рис 14. Грохот фирмы Дллис-Чалмерс:

1 — короб; 2 — виброблоки; 3 — верхний ярус сит; 4 — нижний ярус сит; 5 — амортизационные пружины

Короб грохота приводится в движение сдвоенными виброблоками, установленными на мощную поперечную траверсу. Такое конструктивное исполнение привода грохота используют некоторые западногерманские фирмы, например, Крупп и Зибтехник.

Основные преимущества виброблока следующие:

больший срок службы подшипников благодаря центральной и равномерной нагрузке;

высокая собственная частота колебаний вала, что обеспечивается благоприятными соотношениями диаметра и длины вала;

возможность регулирования возбуждающей силы как внутри блока (регулировкой дебалансов), так и установкой различного числа блоков на грохот;

возможность равномерного распределения нагрузки на короб грохота и создания грохотов с большими поверхностями просеивания;

легкая замена, практически без простоя грохота.

Другим направлением в создании привода виброгрохотов является применение специальных мотор-вибраторов, устанавливаемых непосредственно на коробе грохота.

Мотор-вибраторы имеют те же преимущества, что и виброблоки. Кроме того, привод не имеет внешних вращающихся частей и при компоновке из нескольких мотор-вибраторов они почти не зависят друг от друга, как виброблоки. Их не обязательно располагать по одной прямой, а можно, например, один закрепить на верхней части грохота, а другой на нижней части.

На рис 15, а, б показаны схемы крепления мотор-вибратора к коробу грохота, а также конструкция мотор-вибратора. В зависимости от способа крепления мотор-вибраторов к коробу грохота можно сообщать его просеивающей поверхности различные виды колебания: круговые, эллиптические, прямолинейные (рис 15, в-д).

Рис. 15. Мотор-вибратор и схема его крепления на грохоте:

а — общий вид мотор-вибратора; б — разрез мотор-вибратора; о — схема крепления на грохоте с круговыми колебаниями; г — то же, с эллиптическими колебаниями; д — то же, с прямолинейными колебаниями

Необходимо отметить, что мотор-вибраторы сложнее и тяжелее виброблоков, а создание их с большими статическими моментами при сравнительно низких частотах связано с трудностями. Поэтому мотор-вибраторы применяют преимущественно на вибро-грохотах малых типоразмеров и для грохочения мелких фракций материала, а также для привода тяжелых колосниковых грохотов, где требуется лишь обеспечить скольжение кусков материала по поверхности колосников и не предъявляются жесткие требования к параметрам колебаний.

Мотор-вибраторы высокой надежности имеют виброустойчивую обмотку, снабжены двухрядными сферическими подшипниками с принудительным воздушным охлаждением. Вал мотор-вибратора выполнен из высоколегированной хромоникелевой стали.

Следует отметить, что мотор-вибраторы так же, как и виброблоки, имеют свои области рационального применения. Они как виды привода грохотов не исключают, а дополняют друг друга.

В некоторых случаях, в основном при грохочении мелких материалов, применяют грохоты, у которых колебания просеивающей поверхности создаются электромагнитным вибратором (рис 16).

Рис 16. Электромагнитный грохот

При пропускании тока через катушку электромагнит 1 притягивает якорь 2, соединенный тягой 3 с планками, между которыми зажато сито 4. При движении вверх якорь ударяется об упоры, что вызывает резкий толчок, при этом подача тока в катушку прекращается и якорь пружиной 5 отжимается. При помощи маховичка 6 можно изменять зазор между якорем и упорами, а следовательно, и амплитуду колебания сита.

Электромагнитный вибратор закрепляют над средней частью просеивающей поверхности, поэтому амплитуда колебаний последней неравномерная: наибольшая в средней части и минимальная по краям, что является недостатком грохота с электромагнитным вибратором. К преимуществам таких грохотов можно отнести отсутствие вращающихся и трущихся частей, а также то, что колебания сообщаются только просеивающей поверхности, а короб (рама) остается неподвижным. Электромагнитный вибратор сообщает просеивающей поверхности 3000 колебаний в минуту и амплитуду, равную, примерно, 0,3 мм.

1.1.2.3 Виброударных грохотов

При классификации материала на классы менее 5 мм, значительно (в разы) снижается производительность грохотов. Особенно это наблюдается при классификации влажных материалов (карьерных песков), с наличием примесей глинистых и илистых частиц.

При классификации строительных песков по граничному зерну 3 мм и ниже эффективный процесс возможен только на высушенном материале, но и в этом случае просеивающая способность остается низкой.

Главными признаками снижения просеивающей способностью грохотов при рассеве мелкодисперсных сред (карьерных песков со средним диаметром частиц менее 0,5 мм) являются две причины: забивка сит и снижение сопротивлению движению частиц в воздушной среде. В частности, превалирующее действие аэродинамических сил над инерционными наблюдается при вибрировании на сетке слоя массой 50−100 мм кварцевого песка с частицами 0,25 мм. При вибрировании основного слоя наблюдается насосный эффект так называемого виброкипящего слоя, т. е. воздух начинает двигаться снизу вверх через сетку и слой вибрируемого материала и при этом воздух выносит мелкие частицы в верхнюю часть слоя, препятствую их выпадению вниз через слой и сетку грохота.

1.1.3 Расчет размеров сита

Расчеты производится по источнику [23]

Для сита, с размерами ячейки 5 мм

Из формулы расчета производительности стр. 44 [23]

, (1. 1)

F — площадь сита, м2

Q = 20 — производительность, м3

c = 1 — коэф, учитывающий использование поверхности сита (1 для первого сита, 0,85 для второго сита)

q = 11 — удельная производительность сита, зависящая от его отверстий, м3/ (ч·м2)

l =0. 91 (при 5)

k = 1,6 (при 70)

m = 0,9 (при 92)

n = 1,25

o =0,75

p = 1 — поправочные коэф.

Коэффициенты приведены в табл.6 на стр. 45 [23]

м2

Для сита, с размерами ячейки 2,5 мм

Из расчета производительности грохотов находим площадь сита

F — площадь сита, м2

Q = 20 — производительность, м2

c = 0,85 — коэф, учитывающий использование поверхности сита (1 для первого сита, 0,85 для второго сита)

q = 6,3 (при 2,5) — удельная производительность сита, зависящая от его отверстий, м3/ (ч·м2)

l =1 (при 25)

k = 0,9 (при 35)

m = 0,9 (при 92)

n = 1,25

o =0,75

p = 1 — поправочные коэффициенты.

Коэффициенты приведены в табл.6 на стр. 45 [23]

м2

1.2 Описание технологической схемы

Рис. 1.3.1 технологическая схема линии классификации песка

С помощью автопогрузчика (2) из штабеля (1) песок подается в приемный бункер (4), где происходит отделение негабаритных кусков размерами более 40 мм. Негабарит (3) скапливается рядом с приемный бункером и убирается по мере необходимости погрузчиком. Из приемного бункера через питатель (5) песок по ленточному конвейеру (6) поступает на грохот (7), где происходит его разделение на 3 фракции — 0−2,5 мм, 2,5−5 мм и 5−40 мм.

Каждая фракция песка поступает в соответствующий бункер (9,10,11).

Фракция 5−40 мм из грохота поступает на виброконвейер (8), а из него в бункер (11).

С помощью дозаторов (12, 13, 14) фракции определенными порциями из бункеров через конвейеры (15, 18, 19, 20, 21) поступает в штабеля 0−2,5 мм (24), 2,5−5 мм (23), 5−40 мм (22).

Надрешетный продукт поступает в отдельный штабель (22).

Перемешивание готового продукта размером 0−5 мм происходит на виброконвейере (19).

Готовый продукт складируется на открытом участке откуда производится его погрузка в автотранспорт с помощью погрузчика.

1.3 Расчет и выбор основных технологических и конструктивных параметров оборудования

Главная машина — виброударный грохот. Следовательно производительности остального вспомогательного оборудования должны быть на 10−20% больше производительности виброгрохота, для того чтобы обеспечить необходимы запас материалов для беспрерывной его работы.

1.3.1 Выбор автопогрузчика

Для загрузки исходного материала в приёмный бункер, принимаем фронтальный пневмоколесный погрузчик ТО-30 (см. [21]).

Объем ковша, м3 — 1,07

Ширина режущей кромки, мм — 2300

Наибольшая высота разгрузки, мм — 2830

Мощность двигателя, кВт — 50

Максимальная транспортная скорость, км/ч — 11

Необходимая производительность погрузчика:

, (1. 2)

где n — число циклов в час

V — объём ковша

м3

1.3.2 Выбор загрузочного бункера

Размеры приемного отверстия бункера должны быть не меньше ширины режущей кромки ковша погрузчика. Исходя из этого условия конструктивно принимаем бункер с емкостью 4. 63 м3 с размером приемной части 2,3×1,8 м. Угол наклона ребра бункера, у=59°. Минимальная площадь выходного отверстия [4]

, (1. 3)

Где dср — поперечный размер типичного куска; ц — угол внутреннего трения (см. стр. 225 [4]).

м2

Принятая площадь выходного отверстия

м2,

Имеющаяся площадь F=0,12 м2 › 0,09 м2, то есть условие размерности соблюдается.

Для обеспечения свободного истечения материала из бункера должно быть выполнено следующее условие:

(1. 4)

гдеу — угол наклона ребра бункера, у=59°;

— приведенный коэффициент трения;

f5 — коэфф. внешнего трения материала о стенку бункера,

f 5= 0,84 [4];

в — угол между наклонными гранями, в=42°,

,

.

Таким образом данная форма бункера удовлетворяет требованиям нормального истечения материала. Скорость истечения песка

, (1. 5)

где л=0,22 — коэфф. истечения [5]; R — гидравлический радиус отверстия [4],

, (1. 6)

гдеF — площадь отверстия м3;

A — периметр отверстия м,

м,

м/с

Расход материала из бункера определяется по формуле:

(1. 7)

м3

Что удовлетворяет нужной производительности.

Под бункером располагается желобчатый вибропитатель.

Ширина желоба, мм — 350

Производительность, т/ч — 30.

1.3.3 Выбор ленточного конвейера

Производительность ленточного конвейера определяется по следующей формуле:

, (1. 8)

где F — площадь поперечного сечения материала

v — скорость движения ленты, принимаем v = 0,5 м/с;

с — плотность песка, т/м3

Площадь поперечного сечения груза складывается из площадей треугольника и трапеции. Площадь треугольника рассчитывается по формуле [23]:

, (1. 9)

где b — грузонесущая ширина ленты, b = (0,9B — 0,05) = 0,22 м

Кв — коэффициент уменьшения сечения груза на наклонном конвейере (см. табл.4. 10 [23]), Кв = 0,9;

ц1 = 0,35ц — угол свободного расположения насыпного груза в поперечном сечении движущеёся ленты (ц — угол естественного откоса в покое), ц1 = 0,35·55 = 19,25 град.

Поперечная площадь сечения материала складывается из площади треугольника площади трапеции. Площадь

м2

Площадь трапеции будет равна

м2

F = 0,0075 + 0,0036 = 0,0111 м2

т/ч.

По производительности подбираем ленточный конвейер (6), со следующими характеристиками:

Расстояние между центрами барабанов, м11,5

Ширина ленты, мм300

Скорость движения ленты, м/с0,5

Угол наклона, град 25

Ленточный конвейер (15) по производительности принимаю такой же как и конвейер (6).

Длина первой (горизонтальной) секции, м 7

Длина второй (наклонной) секции, м 8

Угол наклона второй секции, град 25

Ленточные конвейеры (18, 20, 21) по производительности принимаю такой же как и конвейер (6).

Расстояние между центрами барабанов, м4,5

Угол наклона второй секции, град20

1.3.4 Расчет и выбор выброконвейера

Расчет приводится в источнике [18] на стр. 396.

Находим амплитуду колебаний грузонесущего органа

, (1. 10)

где Г — динамический коэффициент виброконвейера; (по табл. 93 [18] Г=3 при частоте n=1500 кол/мин)

g — ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2

б — угол наклона конвейера к горизонту, =0

в — угол между осью грузонесущего органа и направлением колебаний; принимаем =25

(м)

скорость движения материала

, (1. 11)

где kп. с. - коэффициент передачи скорости;

k1 — коэффициент, учитывающий толщину слоя транспортируемого материала;

k2 — коэффициент, учитывающий наклон грузонесущего органа к горизонту.

По табл. 95 стр. 396 [18] принимаем kп. с. = 0,8 (при n=1500), k1 = 0,95 (при толщине слоя 100 мм), k2 = 0,85 (при угле наклона до 5)

(м/с)

Определяем площадь сечения потока материала:

, (1. 12)

где Q — требуемая производительность (при 20 м2/ч),

м2

Зная площадь поперечного сечения и толщину слоя материала, найдем ширину грузонесущего лотка, при толщине слоя материала h = 10 см:

м

Принимаем следующие характеристики виброконвейера:

Производительность, м3/ч 20

Амплитуда колебания, мм 2,8

Толщина слоя материала, см 10

Длина транспортирования, м 2,96

1.3.5 Выбор бункера

Т.к. виброударный грохот классифицирует материал на 3 фракции, по целесообразно унифицировать бункеры. Выбираем бункер 3-х секционный.

Назначение: прием, хранение и дозированная подача на ленточный конвейер классифицированного песка 3х фракций для подачи на место промежуточного хранения.

Фракции классифицируются в соотношении 70: 25: 5, следовательно объём бункера должен быть не меньше получасовой производительности грохота по наибольшей по объёму фракции, т. е. м3

Габаритные размеры приемного отверстия, м — 2,9×2,9

Габаритные размеры выходного отверстия, м — 0,45×0,45

Угол наклона ребра бункера, град — 59

Общий объем, м3 — 3×7 = 21,0

1.3.6 Выбор вибросмесителя

В качестве вибросмесителя использую виброконвейер (8) той же, но с уменьшенным расстоянием между приемным и выходным отверстием — 2,15 м. Расчеты приведены в п. 1.4.5.

1.4 Разработка виброударного грохота

1.4.1 Обоснование и выбор технических параметров грохота

Согласно заданию, проект базируется на следующих положениях:

техническая производительность установки не менее 30 тоннчас (20 м3ч) по готовому продукту;

процентное соотношение фраций 5% - 5−40 мм, 25% - 2,5−5 мм, 70% - 0−2,5 мм в качестве расходного материала используется песок строительный для бетонных работ;

режим работы — двусменный (16 ч).

1.4.2 Цель

Конструирование виброударного грохота, который обеспечивает высокую производительность работ на мелких фракциях песка в следствии очистки сит ударным способом.

1.4.3 Принцип работы

Конструкция грохота и режим его работы должны обеспечивать вибротранспортирование слоя материала по ситу и передавать ударные импульсы коробу с натянутым в нем ситом, для его очистки, т. е. грохот должен работать с подбрасыванием материала, для разрыхления слоя и прохождения через этот слой мелких частичек песка; грохот должен работать как вибротранспортер для того чтобы убирать верхний и нижний слой материала с сита. По условию обеспечения виброперемещения слоя, по рекомендациям в источнике [18], стр. 408, амплитуда перемещения массы m1 должна находиться в пределах А1 = 2,5-4,5 мм при частоте вынужденных колебаний n = 750 - 1000 об/мин. Принимаем А1 = 2,5 мм, n = 1000 об/мин, что соответствует частоте вращения щ = 104,7 1рад

(1. 13), 1рад

Отрыв материала от сита возможен только при соблюдении условия:

, (1. 14)

где

А1 — амплитуда колебания короба, мм

— частота вращения, рад/с

g — ускорение свободного падения, м/с2

Из полученного соотношения следует, что обеспечивается виброперемещение материала с отрывом его от просеивающей поверхности.

Рис. 1.4.2.

На рис. 1.4.2 изображена сплошной линией (1) схема движения сита грохота в установившемся режиме, а пунктиром (2) схематично показана траектория движения слоя материала. Показан фрагмент только двух периодов движения системы.

Участок — период удара массы m2 об упругий ограничитель с0;

и — соответственно первый и второй момент отрыва слоя от грузонесущей поверхности грохота;

и соответственно первый и второй момент падения слоя материала на сито.

При движении слоя материала относительно днища, характерными являются два основных движения: перемещение слоя в контакте с ситом (например: с момента до) и перемещение слоя полетом (без контакта слоя с грузонесущим органом) с момента до , после которого опять слой перемещается совместно с виброорганом.

В период совместного движения слоя с ситом виброоргана происходит проваливание мелких частиц через отверстие в сите, а в период полета его над ситом происходит период ударного импульса на сито, при ударе ограничителя с0 (рис. 1) по массе m2.

Таким образом за каждый период колебаний виброоргана m2 происходит ударная очистка сита (в период до ) и процесс прохода частиц через отверстие сита при совместном движении слоя с грузонесущим органом.

1.4.4 Схема конструкции

Рис. 1.4.3.

На рисунке показана схема двухмассного виброгрохота, на которой:

m1 — активная масса (приведенная);

m2 - реактивная масса;

с1 — жесткость опорных пружин;

с3 — жесткость упругого ограничителя;

с2 — суммарный коэффициент продольной жесткости пружин, через которые взаимодействуют массы m1 и m2;

е — смещение — основной параметр настройки режимов колебания системы;

F (t) = A·sinщt — возмущающая сила.

Для того чтобы произошел удар, необходима мгновенная остановка движущихся во встречном направлении масс m1 и m2. Из этого следует, что импульсы их тел должны быть равны:

(1. 15)

из этого соотношения можно найти А2 амплитуду колебания массы m2:

(1. 16)

1.4.5 Выбор и расчет сита короба

Исходя из того, что производительность виброударного грохота будет в 2−2,5 раза больше обычного, то вместо расчетных 5 м2 (см. расчет 1.1.3 на стр. 31) примем площадь сита равную 3 м2. Такому ситу удовлетворяет грохот ВНИИСтройдормаша, который представлен на чертеже. Из конструктивных данных следует, что масса m1 = 1140 кг.

Конструктивно принимаем соотношение масс равным

,

откуда следует что кг.

По условию обеспечения виброперемещения слоя принимаем А1 = 2,5 мм амплитуду колебаний массы m1. А из соотношения

находим значение амплитуду колебания массы m2, равную:

мм.

Для обеспечения максимальной эффективности виброударный грохот работает в околорезонансном режиме, которому соответствует условие:

,

Из следующего выражения []

(1. 17)

следует, что

где С2 — жесткость пружин, Н/м

m1 — масса короба грохота, кг

m2 — масса ударной части, кг

р — собственная частота приведенной массы грохота, 1/рад.

Тогда

Жесткость пружинных опор грохота, представляющую собой отношение общей нагрузки на пружины к величине их деформации од этой нагрузкой, выбирают по возможности меньшей. В общем случае жесткость упругих опор грохота определяется из следующего выражения [] стр. 432:

(1. 18)

где

G — вес короба грохота, кг;

g — ускорение силы тяжести, м/с2;

f0 — минимально допустимая частота собственных колебаний короба грохота (в направлении продольной оси пружины);

Тогда

Рассмотрим уравнение движения двумассной системы виброгрохота.

Рис. 1.4.4.

Уравнение Лагранжа II рода:

, (1. 19)

, (1. 20)

, (1. 21)

где

Т — кинетическая энергия

П — потенциальная энергия

— статическое перемещение (от ненапряженного состояния пружины)

Расчетом по методу Лагранжа и подстановками приходим к окончательному виду уравнений:

(1. 22)

Частное решение неоднородной системы уравнений

(1. 23)

где

F — вынуждающая сила;

с1 и с2 — коэффициенты жесткости;

а1 и а2 — коэффициенты инертности;

щ — частота;

y1 и y2 — коэффициенты перемещения.

Уравнения y1 и y2 можем получить графиком, задаваясь значениями m1, m2, c1, c2, щ, F, p.

Тогда график движения будет выглядеть следующим образом:

/

/

График 1

Из графика 1 видно, что движение масс m1 и m2 происходит синхронно и в противофазе.

Для того что бы произошел удар (см. график 2) требуется подобрать ограничитель. Если ограничитель будет слишком мягким, то удар будет продолжительным. Если слишком твердым, то удар будет распространяться на это ограничитель

Удар должен происходить в тот момент времени, когда материала на сите нет, чтобы не было большего засорения сита. На графике, удар происходит в (+) части. В данном случае под ударом подразумевается резкое изменение жесткости.

При ударе происходит разрыхление слоя материала и выпадение из него мелких частичек на сито.

С помощью компьютера, методом подбора значений собственной частоты колебаний (Р) были найдены рациональные условия выполнения удара.

Табл.1.4. 1

M1

m2

c1

c2

щ

F

P

Д

t

перемещ m1

перемещ. m2

1

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

4,5243E+11

0

-0,0024

0,1 220

2

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,007

-0,0014

0,741

3

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,014

8,09 E-06

-4,08 E-05

4

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,022

0,148

-0,747

5

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,029

0,0020

-0,1 050

6

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,037

0,145

-0,735

7

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,044

-2,42 E-05

0,12

8

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,052

-0,149

0,753

9

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,059

-0,208

0,1 050

10

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,067

-0,144

0,729

11

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

4,5243E+11

0,074

4,70 E-05

-0,23

12

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

4,5243E+11

0,076

0,42

-0,214

13

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

4,5243E+11

0,077

0,79

-0,400

14

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

4,5243E+11

0,079

0,114

-0,576

15

1140

200

200 000

2 658 582

105

3000

125

-1,14723E+13

0,08

0,7

0,42

16

1140

200

200 000

2 658 582

105

3000

125

-1,14723E+13

0,082

0,8

0,50

17

1140

200

200 000

2 658 582

105

3000

125

-1,14723E+13

0,083

0,9

0,57

18

1140

200

200 000

2 658 582

105

3000

125

-1,14723E+13

0,085

0,10

0,62

19

1140

200

200 000

2 658 582

105

3000

125

-1,14723E+13

0,086

0,11

0,66

20

1140

200

200 000

2 658 582

105

3000

125

-1,14723E+13

0,088

0,11

0,68

21

1140

200

200 000

2 658 582

105

3000

125

-1,14723E+13

0,0899

0,11

0,69

22

1140

200

200 000

2 658 582

105

3000

125

-1,14723E+13

0,0914

0,11

0,68

23

1140

200

200 000

2 658 582

105

3000

125

-1,14723E+13

0,0929

0,11

0,65

24

1140

200

200 000

2 658 582

105

3000

125

-1,14723E+13

0,0944

0,10

0,61

25

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

4,5243E+11

0,0959

0,192

-0,969

26

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

4,5243E+11

0,0974

0,166

-0,840

27

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,1049

-0,240

0,1 220

28

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,1124

-0,151

0,764

29

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,1199

-0,208

0,1 050

30

1140

200

200 000

1 840 334,3

105

3000

104

5,25363E+11

0,1274

-0,142

0,718

График 2

Из графика видно, что в момент удара происходит резкая остановка масс m1 и m2. Так как выполняется условие, то момент удара — фактически отсутствие относительного перемещения масс за время t удара.

1.4.6 Расчет жесткости пружин

Из пункта № 1.3.5 мы знаем значение коэффициента С2 жесткости.

Предварительный выбор пружин

Следовательно жесткость одной пружины

Зная коэффициент жесткости, перейдем к геометрическим параметрам пружины:

(1. 24)

(1. 25)

(1. 26)

(1. 27)

где

c — жесткость пружины,

d — диаметр проволочки,

D — внешний диаметр пружины

n — число витков

1.4.6.1 Пружины, через которые взаимодействуют массы m1 и m2

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой