Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования Республики Беларусь
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Горные машины»
П.В. Цыбуленко
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ
И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ
Конспект лекций, часть I
Рекомендовано учебно-методическим объединением высших учебных заведений Республики Беларусь по образованию в области горно-добывающей промышленности для студентов специальности 1-36 10 01 «Горные машины и оборудование»
по направлению 1-36 10 01-03
«Обогатительно-перерабатывающее производство»
Минск 2010
УДК 622.2(075.8)
ББК 33.3я7
Ц 82
Р е з е н з е н т ы :
Н.И. Березовский, Г.А. Куптель
Цыбуленко, П.В.
Ц 82 Машины и оборудование обогатительных и перерабатывающих производств: конспект лекций, часть 1 / П.В. Цыбуленко.- Минск: БНТУ, 22010.- 60 с.
В конспекте лекций изложено назначение, устройство, работа и расчет оборудования приемных бункерных устройств, механизмов для разгрузки, дозирования и перемешивания горных пород.
УДК 622.2(075.8)
ББК 33.3я7
ISBN Цыбуленко П.В., 2010
БНТУ, 2010
Введение
Содержание дисциплины «Машины и оборудование обогатительных и перерабатывающих производств» включает изучение широкой номенклатуры машин и оборудования, применяемых при переработке и обогащении горных пород (калийная руда, торф, бурые угли, сырье строительных материалов).
Вследствие ухудшения горно-геологических условий добычи полезных ископаемых, а также снижения их качественных характеристик, возрастает роль процессов обогащения, что способствует созданию новых обогатительных и перерабатывающих машин и оборудования.
Задачей курса является приобретение студентами знаний в области комплексной механизации процессов обогащения и переработки горных пород, навыков расчета и конструирования машин и оборудования для получения продукции из горных пород.
В первой части методического пособия рассматриваются вопросы, касающиеся приемных бункерных устройств, оборудования для разгрузки, дозирования и перемешивания горных пород.
ПЕРЕРАБОТКИ И ОБОГАЩЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
Вопросы темы: Определение и виды машин. Классификация машин по функциональным признакам. Требования к машинам.
Машина –это устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, переработки материалов или информации.
Различают три вида машин:
– энергетические;
– рабочие;
– информационные.
Все рабочие машины можно разделить по функциональному признаку на перерабатывающие и транспортные.
Основным признаком перерабатывающих машин является наличие рабочего органа, который взаимодействует с перерабатываемым материалом непрерывно или периодически.
Основным признаком транспортных машин является перемещение исходного сырья или готовой продукции, в производстве не влияя на его свойства.
Отдельные машины в соответствии с технологией объединяются в группы, которые перерабатывают исходное сырье в готовый продукт. Такая труппа машин увязанных между собой транспортными машинами и представляет собой завод по обогащению горных пород или производству определенной продукции.
По функциональному признаку все машины и оборудование можно разделить на следующие группы, объединенные по одному принципу воздействия на перерабатываемый материал:
– машины внутризаводского транспорта;
– комплекс машин оборудования приемных бункерных устройств;
– машины дозирования сырьевых компонентов;
– машины для измельчения сырья;
– машины для разделения материалов на фракции;
– устройства для измерения массы сырья и готовой продукции;
– машины для уплотнения и прессования материалов;
– комплекс машин и оборудования для учета и хранения промежуточного продукта и готовой продукции;
– машины для расфасовки и упаковки материала и готовой продукции;
– машины для погрузки горных пород.
Горноперерабатывающие машины должны отвечать следующим требованиям:
– оказывать на перерабатываемый материал технологически обоснованное воздействие;
– обладать высокой технико-экономической эффективностью: большой производительностью; малыми размерами занимаемого объема; низким расходом энергии, воды, пара; низкой стоимостью изготовления, ремонта и эксплуатации;
– обладать высокой износостойкостью рабочих органов;
– иметь наименьшее количество передаточных звеньев от привода к рабочему органу;
– иметь надежную герметизацию рабочей части машины во избежание выброса пыли;
– соответствовать требованиям техники безопасности и производственной санитарии;
– иметь возможность автоматизации, контроля и регулирования рабочего органа;
– возникающий при работе шум машины не должен превышать допустимой нормы;
– вращающие части машин должны быть статически или динамически уравновешены.
Вопросы для самоконтроля
1. Что понимается под термином «машина»?
2. Какие виды машин применяются в производстве?
3. Перечислите группы машин, объединенные по функциональному признаку.
4. Сформулируйте основные требования, предъявляемые к перерабатывающим машинам.
Вопросы темы: Назначение и классификация бункеров. Истечение материала из выпускных отверстий бункеров. Давления на стенки бункеров. Определение эквивалентных давлений и условное преобразование листов стенок бункера. Расчет обшивки и опор бункеров.
2.1. Назначение и классификация бункеров
Бункеры – это емкости разнообразной формы, которые служат для приема и накопления исходного сырья, распределения промежуточного продукта и хранения готовой продукции. Выдача материала из бункера осуществляется самотечно через люки в дне или стенке. На заводах по переработке и обогащению горных пород применяются бункеры примерно одинаковой высоты и размерами в плане. Устройства такого же назначения, как и бункеры, в которых высота больше поперечного размера, называют силосами.
Применение бункеров в производстве вызывается необходимостью:
– увязки периодически работающего внешнего транспорта с непрерывной работой предприятия –для этого служат склады сырья и готовой продукции;
– обеспечения независимой работы отделений завода друг от друга –для этого предназначены промежуточные бункеры;
– составления смеси определенного состава –для этого используют дозировочные бункеры;
– обеспечения равномерного питания транспортирующих установок, загружаемых погрузочными устройствами периодического действия –для этого в узле загрузки используют перегрузочные бункеры;
– распределения материала от одного высокопроизводительного агрегата между несколькими менее производительными – для этого применяются распределительные бункеры.
По характеру расположения в производстве бункеры подразделяются на надземные, выполненные из листовой стали или легкого бетона, подземные –углубленные в грунт, выполненные из железобетона.
По форме бункеры подразделяются на прямоугольные и круглые. Наиболее широкое распространение получили следующие бункеры (рис. 2.1.).
Рис. 2.1. Виды бункеров
1 –прямоугольные: а –пирамидальные; б –прямоугольные; в –комбинированные;
2 –круглые: а –конические; б –цилиндрические; в –коническо-цилиндрические;
г –цилиндро-сферические
Для хорошо сыпучих материалов, не склонных к зависанию и сводообразованию, используют бункеры прямоугольной формы, так как они наиболее просты в изготовлении. Для других материалов предпочтительны бункеры круглой формы.
Наклон стенок бункеров выбирают таким образом, чтобы угол ребер или образующей был больше угла трения покоя материала о стенки бункера.
Объем бункера определяется
V = QV . t м3,
где QV –объемная пропускная способность бункера, м3/ч;
t –время срабатывания материала из бункера, ч.
2.2. Истечение материала из выпускных отверстий бункеров
Существует два основных вида истечения сыпучих материалов из бункеров. Это нормальное истечение, при котором материал движется в виде столба, расположенного над выпускным отверстием, и гидравлическое, при котором материал вытекает наподобие жидкости (рис. 2.2). Наиболее распространен первый вид истечения.
Рис. 2.2. Виды истечения материалов
а –нормальный вид истечения; б –гидравлический вид истечения
При истечении сыпучего тела из бункеров и воронок после открытия выпускного отверстия приходит в движение вертикальный цилиндрический столб материала, расположенный над отверстием, а на поверхности тела образуется воронка, по склонам которой скатываются частицы, пополняя убыль материала в зоне центрального движущегося вниз столба.
Такой вид истечения сыпучего тела из отверстия сосуда (бункера) называется нормальным.
На рис. 2.2 изображена схема сосуда, наполненного сыпучим телом, выгрузка которого происходит через отверстие. Выделим в столбе сыпучего тела, расположенного над отверстием, элементарный объем высотой Δh и площадью основания F0 равной площади выгрузочного отверстия. Будем считать, что высота этого элемента мала и что силой трения по боковой поверхности элемента и инерцией последнего можно пренебречь ввиду их малости по сравнению с силой давления Р вышележащих слоев материала на площадь F0.
Скорость выделенного элемента при выходе его из отверстия можно определить приравняв кинетическую энергию выделенного объема тела работе силы Р на пути Δh
, (2.1)
где m – масса выделенного элемента, кг;
– его скорость при выходе из отверстия, м/с.
Учитывая, что m = Δh . F0 ., из (2.1) находим
=, (2.2)
где –плотность сыпучего тела, кг/м3.
Отношение P / F0 представляет собой среднее давление на площади отверстия. Если обозначить его через , то уравнение (2.2) примет вид
=. (2.3)
Фактическая скорость истечения будет меньше, чем скорость, определяемая по формуле (2.3), так как при выводе ее не учитывались потери на трение частиц сыпучего тела о стенки отверстия, потери на трение внутри струи, возникающие вследствие неравномерности распределения скорости по сечению струи. Для учета этих потерь в формуле (2.3) вводится эмпирический коэффициент (– коэффициент истечения), меньший единицы. Тогда расчетная скорость истечения будет равна
. (2.4)
Применительно к идеально сыпучим телам местное вертикальное давление
,
где R0 – гидравлический радиус отверстия, м;
x – коэффициент, зависящий от межчастичного трения сыпучего тела;
q – ускорение силы тяжести, м/с2.
Для большинства сыпучих тел
x = ,
где f0 – коэффициент межчастичного трения сыпучего тела.
Подставляя в формулу (2.4) значение местного давления, получим
. (2.5)
Если принять среднее для распространенных насыпных грузов значение x = 1,6 то
. (2.6)
После подстановки в формулу (2.6) q = 9,81 м/с2 получим
, (2.7)
а коэффициент истечения
. (2.8)
Пропуская способность Qб (т/ч) непрерывно действующих бункеров определяется количеством материала, проходящего в единицу времени через выпускное отверстие
Qб = 3,6, (2.9)
где F0 – площадь выпускного отверстия, м2;
– скорость истечения материала, м/с;
– плотность материала, кг/м3.
2.3. Давления на стенки бункера
На стенки бункера, заполненного материалом, действуют давления от массы материала, которые зависят от физико-механических свойств материала (плотности, влажности, сыпучести), а также от коэффициента трения материала о стенки, способа формирования материала в бункере, формы бункера и др.
Давление на дно бункера
Если материал по своим физико-механическим свойствам близок к жидкости, то вертикальное давление Ру (Па), действующее на дно бункера, близко к гидравлическому
Ру =,
где h –глубина расположения рассматриваемой точки над уровнем материала, м;
– плотность материала, кг/м3;
q –ускорение силы тяжести, м/с2.
Для материалов хорошо сыпучих в результате действия сил внутреннего трения, а также сил трения материала о стенки бункера давление на дно уменьшается. Это влияние учитывает коэффициент зависания Кз. Тогда
Ру =. Кз.
Коэффициент Кз тем выше, чем большее значение имеет коэффициент бокового распора , который равен Рх / Ру , где Рх – боковое давление в рассматриваемой точке. Так для жидкости и Кз = 1. Для хорошо сыпучих материалов , тогда Кз можно принимать в пределах в пределах 0,8–0,9. Точное определение Кз находят по зависимости
К3 =,
где x = ;
f – коэффициент трения материала о стенки бункера;
R0 – гидравлический радиус (отношение площади дна бункера к периметру), м.
При загрузке бункера с большой высоты или возможности образования внутри бункера пустот и затем резкого падения материала давление на дно бункера значительно увеличивается. Это явление учитывает коэффициент динамики Кq. Для бункеров, оборудованных вибраторами, Кq = 1,31,5; при загрузке бункера с большой высоты Кq = 1,11,4; при зависании материала с образованием пустот Кq = 2.
Давление на дно бункера с учетом всех вышеизложенных факторов
Ру =. Кз . Кq.
Давление на вертикальные стенки бункера
Давление на вертикальные стенки Рx определяется
Рx = Ру .. Кз . Кq.,
где – коэффициент бокового давления, зависящий от свойств материала и может быть определен экспериментально или по зависимости ( – угол естественного откоса материала).
Давление на наклонные стенки бункера
Для определения давлений на наклонные стенки бункера пользуются теорией сыпучих тел, согласно которой давление в произвольной точке массы следует закону эллипса напряжений, главными полуосями которого является вертикальное давление Ру и горизонтальное Рx. Основываясь на этом полное давление Рп, нормальное Рн и тангенциальное можно определить графическим путем (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Схема давлений на наклонную стенку бункера
Возьмем на наклонной стенке бункера точку О, лежащую на кромке выпускного отверстия и определим величину полного давления считая, что бункер заполнен материалом по кромку СD. Приняв точку О за центр, построим на ней эллипс напряжений с модулями осей ОВ = Рx и ОА = РУ. Из точки О проведем перпендикулярно ОD нормаль n и радиусом равным длине ОВ засекаем на n точку Е, а радиусом ОА точку И. Из точек Е и И проводим линии параллельные полуосям до их пересечения в точке К, которая будет лежать на эллипсе напряжений. Отрезок КО представляет собой вектор полного давления в точке О (Рп = КО).
Нормальное и касательное давление Рн = КЛ и = ОЛ. Во всех остальных точках стенки О полное и нормальное давления имеют то же направление, что и в точке О и изменяются по закону прямой линии DM.
Кроме того, полное давление на стену бункера в точке О можно определить аналитически, зная угол наклона стенки бункера
Pп Па,
а нормальные и касательные составляющие
Па,
Па,
где – угол наклона стенки к горизонту.
2.4. Расчет обшивки и опор прямоугольных
металлических бункеров
Стенки бункеров изготавливаются из стальных листов, которые крепятся по углам каркаса бункера. Привести точное уравнение для
расчета этих листов нельзя в силу неопределенности их закрепления и переменного давления по высоте. При расчете листов прямоугольных панелей применяется метод расчета пластин нагруженных равномерным давлением. При использовании этого метода для расчета треугольных и прямоугольных листов применяется способ условного преобразования указанных контуров в прямоугольные, а переменное по высоте давление на листы приводят к среднему давлению, которое и используется в качестве расчетного.
Под действием массы загруженного материала стенки бункера подвергаются деформации изгиба и растяжения. Однако, составляющая растягивающих напряжений мала по сравнению с изгибом, что позволяет ею пренебречь.
Максимальный изгибающий момент от нормальных давлений Рн будет действовать относительно оси X–Х в середине длинной стороны (рис 2.4).
Рис. 2.4. Схема нагружения листа бункера
МИ = . Рн . . в Н·м,
где а –меньшая сторона, м;
в –большая сторона, м;
РН –нормальное давление на панель, Па;
– коэффициент пропорциональности, зависящий от соотношения сторон (табл. 2.1).
Таблица 2.1
|
|
1,00 |
1,25 |
1,5 |
1,75 |
2,0 |
2,25 |
|
0,0513 |
0,0665 |
,0757 |
,0813 |
,0829 |
0,0833 |
По МИ можно определить толщину листа обшивки бункера.
Момент сопротивления прямоугольного листа
.
Известно, что
,
отсюда
,
где К –коэффициент запаса, зависящий от степени коррозии металла (0,1–0,2), мм;
– допускаемое напряжение изгиба для листов из стали:
Ст. 2 – = 110120 мПа;
Ст. 3 – = 130140 мПа.
Нормальное давление, действующее на отдельные элементы стенок, изменяется по высоте бункера. Для расчета листа приводят переменное давление к эквивалентному, постоянному по высоте бункера. При этом для расчета эквивалентных давлений применяются следующие уравнения:
а – для прямоугольной панели – Па,
где и – соответственно нормальные давления в верхней и нижней кромках листа, Па;
б – для треугольной панели – Па,
в – для трапецеидальной панели –
Па,
Для расчета толщины треугольных и трапецеидальных листов обшивки необходимо произвести их преобразование в прямоугольную форму. Для этого пользуются следующей методикой (рис. 2.5, 2.6). Основой метода является равенство площадей исходного и преобразованного листа.
Преобразование треугольного листа в прямоугольный
Рис. 2.5.
Для этого параллельно основанию АВ проведем через центр тяжести треугольника прямую ЕF до пересечения с линиями АС и СВ.
Длина ЕF и есть расчетная ширина преобразованного прямоугольника. Из рис. 2.5. стороны
м;
м.
Преобразование трапецеидального листа в прямоугольный
Рис. 2.6.
;
.
Опоры металлических бункеров
Опоры служат для установки бункеров на фундаменты и несущие конструкции. Размеры и форма опор зависят в основном от величины и характера нагрузок, а также от расположения бункера в пространстве.
Если бункер подвержен сотрясениям или динамическим ударам, то его опоры делаются в виде массивной жесткой рамы, назначение которой не только передавать массу бункера на опорную поверхность, но и с помощью фундаментных болтов вовлечь всю массу фундамента для поглощения динамических усилий и вибрации.
Опоры бункеров изготовляются из кусков листовой стали или гнутся из стальной полосы. Применяются опоры в виде лапы (рис. 2.7).
Рис. 2.7. Опорная лапа бункера:
–стенка бункера; 2 –ребро; 3 –лист
Число ребер для нагруженных опор увеличивается до двух.
Для слабонагруженных опор применяются гнутые лапы (рис. 2.8).
Рис. 2.8. Гнутая лапа
Для достижения жесткости у тонкостенных бункеров применяют опоры с подкладками (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Опора с подкладкой:
–стенка бункера; 2 –ребро; 3 –лист; 4 – подкладка
Число опор подвесных бункеров может быть от 3 до 6. Количество ребер, ввариваемых в каждую, опору зависит от нагрузки на опору. Ребра бункеров испытывают сложное напряженное состояние, поэтому для их расчета пользуются упрощенной схемой, в которой находят некоторое условное напряжение, а затем сравнивают с допустимым [сж].
Ребро опоры, имеющее форму треугольника условно заменяют стержнем прямоугольного сечения АВDE при отношении катетов и длине , равной длине гипотенузы треугольника АВС (рис. 2.10).
Стержень рассчитывают на продольный изгиб, считая, что его концы шарнирно закреплены. Напряжение сжатия в условном стержне определяют полагая, что Рmax действует вдоль оси стержня
Па,
где Рmax –максимальное усилие от массы бункера и материала, Н;
Кз –,24 –коэффициент запаса;
–вылет опоры, м;
–толщина ребра, м;
n –число ребер в опоре;
i – число опор.
Рис. 2.10. Расчетная схема лапы
Толщина ребра опоры бункера
м.
Поверхность соприкосновения опор бункера с кирпичным или бетонным фундаментом должна быть достаточной, чтобы в фундаменте не возникали большие напряжения. Допускаемые напряжения для бетонов до 2 МПа, а для кирпичной кладки 0,7–0,8 МПа.
Площадь опоры
,
где Рmax –максимальная нагрузка на опору от силы тяжести бункера и находящегося в нем материала, Н;
[ф] – допускаемое напряжение для данного материала фундамента, Па.
Вопросы для самоконтроля:
1. Дать определение термину бункер и перечислить виды бункеров.
. Какие существуют виды истечения материалов из бункеров и выполните вывод скорости истечения материалов.
. Приведите аналитические зависимости давления на дно и боковые вертикальные стенки бункера.
4. Выполните графическим способом определения давления на наклонную стенку бункера.
5. Для чего выполняется условное преобразование формы листа бункера и определяются эквивалентные давления.
6. Перечислите и приведите схемы опор бункеров. Расчет ребра лапы.
Тема 3. ЗАТВОРЫ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
Вопросы темы: Назначение и классификация затворов. Устройство, работа и расчет шиберных затворов. Секторные затворы. Пальцевые затворы. Лотковые затворы.
Затворы –устройства, предназначенные для открывания или закрывания разгрузочных отверстий бункеров. Затворы чаще всего оборудуют механическими или гидравлическими приводами. Производительность (пропускная способность) затворов осуществляется либо изменением угла наклона выпускного лотка, либо частичным открыванием выпускного отверстия.
3.1. Шиберные затворы
Шиберные затворы имеют вид плоской задвижки, перемещающиеся в пазах, расположенных по сторонам прямоугольного выпускного отверстия. Приводятся в действие ручным рычажным одно- или двух- реечным механизмом с помощью механического привода или гидропневмоцилиндров. Затворы этого типа применяются для бункеров, работающих на хорошо сыпучих материалах.
Схема затвора с механическим приводом представлена на рис. 3.1. Для затворов больших размеров и воспринимающих большие нагрузки вместо направляющих скольжения применяют роликовые опоры.
Расчет шиберных затворов сводится к определению усилия, необходимого для открытия шибера затвора, которое наибольшее в начальный момент трогания с места.
При открывании затвора по направляющим скольжения действуют следующие силы сопротивления (рис. 3.2).
Усилие открывания определяется
Р = (Р1 + Р2) . К3.
Учитывая, что Р1 = Ру . а . в . f1 и Р2 = (Ру . а . в + mш . q). f2, получим
Р = [Ру . а . в . f1 + (Ру . а . в + mш . q) . f2] . K3,
Рис. 3.1. Схема шиберного затвора
1 –металлоконструкция; 2 –опорный ролик; 3 –шибер;
4 –рейка; 5 –вал; 6 - зубчатое колесо
Рис. 3.2. Схема действия сил на шибер
Р1 –сила сопротивления от трения материала по шиберу;
Р2 –сила сопротивления в направляющих шибера
где mш –масса шибера, кг;
f1 и f2 –коэффициенты трения материала по шиберу и шибера по направляющим;
q – ускорение силы тяжести;
Ру –вертикальное давление, действующее на затвор, Па;
К3 –коэффициент запаса, учитывающий возможность перекоса и заедания затвора, К3 = 1,25-1,5.
При движении шибера по направляющим качения усилие открывания (рис. 3.3.)
Р = (Р1 + Р3 + Р4 .) . К3,
где Р3 –сопротивление качению шибера по ролику,
Р3 = Р . а . в . К,
где К = 0,01–0,012 –коэффициент сопротивления качению стали по стали;
Р4 –сопротивление трения в оси ролика, которое определяется
Р4 = (Ру . а . в + mш . q) . f3,
где f3 –коэффициент трения в оси ролика;
d –диаметр оси, м;
D –диаметр ролика, м.
Скорость открывания затвора
,
где t – время перемещения затвора в крайнее положение, с.
Мощность, затрачиваемая на перемещение затвора
Вт.
Рис. 3.3. Схема действия сил на ролик
3.2. Секторные затворы
Секторные затворы делятся на односекторные и двухсекторные (челюстные). Простой секторный затвор (рис. 3.4, а) представляет собой сектор 1, вращающийся на пальцах, закрепленных на боковых стенках корпуса 2, который имеет квадратное сечение и крепится к отверстию бункера. Управляется с помощью гидравлических или пневматических цилиндров 3, а также механической передачей. Такие затворы применяются преимущественно в бункерах для хорошо сыпучих материалов с мелкими и средними кусками.
Челюстной затвор состоит из двух секторов или челюстей 1 (рис. 3.4, б), которые соединены между собой зубчатыми секторами 2, находящимися в зацеплении. Обе челюсти открываются и закрываются одновременно. Челюстные затворы лучше приспособлены для частых открываний и закрываний бункеров и регулирования подачи материала.
При расчете секторного или челюстного затвора учитывается, что наибольший момент необходимо приложить в начале открывания затвора. Суммарный момент сопротивления складывается из потерь на трение в цапфах или подвесках М1 и от трения материала о сектор М2.
М = М1 + М2.
Момент М1 = F1 . = (Ру . а . в + mc . q) . fц . Н.м,
где F1 –сила трения в цапфе, Н;
Р у –давление, действующее на затвор, Па;
mc –масса сектора, кг;
fц –коэффициент трения в цапфе;
dц –диаметр цапфы, м;
а и в –размеры выпускного отверстия, м.
Момент
М2 = F2 . R = Ру . а .в . f1 . R,
где F2 –сила трения материала о сектор, Н;
f1 –коэффициент трения материала о сектор;
R –радиус вращения сектора, м.
Усилие, необходимое для открывания секторного затвора
Р = М / R Н.
3.3. Пальцевые затворы
Применяются для выпуска из бункеров кусковых и мелкокусковых материалов.
Работает по принципу перекрывания выпускных наклонных желобов (поз 1, рис. 3.5) бункера. Рабочим органом пальцевого затвора является пальцевая решетка 2, шарнирно закрепленная в желобе. Элементы решетки (пальцы) выполнены из круглого прямоугольного профиля и изогнуты под углом . Подъем и опускание решетки 2 осуществляется гидро или пневмоцилиндром через проушину 3.
Расчет сводится к определению усилия Р, необходимого для подъема пальцевой решетки. Это усилие определяется при рассмотрении равновесия сил, действующих на затвор относительно точки О.
Сумма моментов относительно точки О должна быть равна нулю
.
Отсюда
Н,
где G –усилие, действующее на пальцы от давления материала, Н;
Gp –сила тяжести решетки, Н;
f –коэффициент трения материала о пальцы;
– плечи сил, м.
Усилие на пальцы
G = P . F м,
где Р –давление, действующее со стороны материала на пальцы, Па;
F – площадь соприкосновения пальцев с материалом, м2.
При расчетах рекомендуются следующие соотношения конструктивных параметров: Н = (0,6–0,9) . В, м; длина пальцев принимается (1,8–2,5) . Н, м.
3.4. Лотковые затворы
Применяются для различных по крупности материалов, из-за чего они нашли широкое применение. Рабочим органом лоткового затвора является шарнирно закрепленный под выпускным отверстием лоток (рис. 3.6). При закрытом положении затвора лоток 1 находится в горизонтальном положении. При перемещении лотка относительно шарнира О на угол больший угла естественного откоса материала, последний скользит по дну лотка и удаляется из бункера. Кроме этого с увеличением угла наклона лотка соответственно увеличивается скорость движения материала и его производительность. Подъем и опускание лотка осуществляется с помощью пневмо или гидроцилиндра, связанных с проушиной 2. Для уменьшения нагрузок на привод в затворе имеется противовес 3.
Расчет затвора сводится к определению усилия Р, необходимого для подъема лотка с находящимся на нем материалом.
Рис. 3.6. Схема лоткового затвора
Для расчета затвора принимаем следующие обозначения:
В –сторона квадрата выпускного отверстия, м;
В1 –ширина лотка, м;
L –длина лотка, м;
hср –средняя высота загрузки лотка, м;
–плотность материала, кг/м3;
q –сила тяжести одного погонного метра лотка, Н;
Q –сила тяжести сыпучего материала на лотке, Н;
G0 –сила тяжести контр груза, Н;
– плечи сил, м.
Рассматривая действие сил относительно оси поворота О получим
Н. м. (3.1)
Среднюю высоту загрузки лотка по его длине можно с запасом считать hср = 0,4 . В1, следовательно, сила
Q = B1 . L . 0,4 . В1 . = 0,4 . В12 . L . Н. (3.2)
Принимая ≈ 0,5L и коэффициент запаса К = 1,3 получим из (3.1)
Р = Н.
Вопросы для самоконтроля
Тема 4. ПИТАТЕЛИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
Вопросы темы: Назначение и основные требования к питателям. Пластинчатые питатели и их расчет. Устройство и расчет вращающихся питателей. Винтовые питатели и их расчет.
Питатели –это механические устройства, предназначенные для равномерной, регулированной подачи сыпучих и кусковых материалов в различные аппараты –дробилки, сушилки, реакторы и др.
По принципу действия питатели подразделяются на питатели с тяговым рабочим органом, колебательным и вращательным.
Основными требованиями, предъявляемыми к питателям, являются: стабильность по количеству выдаваемого материала; герметичность конструкции и минимальное влияние на физико-механические свойства материала.
Питатели с тяговым рабочим органом подразделяются на 3 основные вида: пластинчатые, скребковые и ленточные. Для подачи крупнокусковых материалов с размерами кусков 100 х 100 мм и более применяют цепные питатели, представляющие собой несколько бесконечных якорных цепей подвешенных на звездочках приводного вала. Якорные цепи образуют сплошное полотно, опирающееся на дно желоба. При вращении приводного вала цепи перемещают материал по дну желоба.
Пластинчатые питатели и их расчет
Пластинчатые питатели предназначены для подачи тяжелых, крупнокусковых материалов с размерами кусков более 100 мм, а также выдачи материала из бункера, где наблюдается большое гидростатическое давление на дно бункера.
Пластинчатый питатель (рис. 4.1, а) состоит из пластинчатого бесконечного полотна 4, огибающего приводные 3 и натяжные 1 звездочки. Располагается питатель непосредственно под бункером. Производительность питателя регулируется изменением частоты вращения ведущего барабана (используются двигатели привода постоянного тока или многоскоростные –переменного тока) и положением регулирующей заслонки –шибера 2 (по конструкции пластинчатый питатель аналогичен пластинчатому конвейеру).
Рис. 4.1. Схема пластинчатого питателя а и расчетная б
к определению сил трения материала о стенки бункера
У пластинчатого питателя для изготовления полотна применяют плосковыпуклые пластины, которые не защемляют куски материала при огибании звездочек. Опираются пластины на направляющие с помощью втулочно-катковых цепей. Для уменьшения пыления используется настил с подвижными бортами, причем борта располагаются снаружи бункера.
Скребковые питатели
Применяются для выгрузки материала из бункера. Верхняя ветвь питателя находится внутри бункера и перемещается по его дну. Скребки захватывают материал и передвигают его по дну к разгрузочному окну. Вследствие того, что высота скребков выше выступов на полотне пластинчатого питателя, сцепление их с материалом лучше и поэтому скребковые питатели используются для разгрузки волокнистых материалов.
Производительность (т/ч) пластинчатых и скребковых питателей определяется
Q = 3,6 . Впл . h . v . p . kобщ, (4.1)
где Впл и h –соответственно ширина и высота разгрузочного окна, м;
v = 0,020,15 –скорость перемещения цепей питателя, м/с;
kобщ –обобщенный коэффициент, учитывающий физико-механические свойства дозируемых материалов и параметры питателя, kобщ = 1,290,94. В основном коэффициент kобщ учитывает уплотнение материала за счет местного давления скребка или выступов полотна пластинчатого питателя на поток перемещаемого слоя и давления вышележащего материала. При высоте разгрузочного окна 20 мм kобщ = 1,29, с увеличением высоты окна до 100 мм коэффициент уменьшается до 0,94.
Мощность привода Рпл пластинчатого питателя, используемого в качестве дна бункера, отличается от расчета обычного пластинчатого питателя тем, что на подвижный слой передается давление вышележащего материала.
Вертикальное давление (Па) на подвижный слой определяется глубиной Н его залегания
рв = р . Н . q . kзав,
где kзав – коэффициент зависания, учитывающий трение материала при опускании о стенки бункера (см. расчет бункеров).
Горизонтальное давление (рис. 4.1, б) на боковые стенки (пренебрегая его изменением по высоте подвижного слоя)
pбок = рв,
где – коэффициент бокового давления.
При перемещении полотна пластинчатого питателя преодолеваются силы: трения F1 подвижного слоя материала о неподвижный; трения подвижного слоя о две боковые стенки бункера; сопротивление движению грузовой ветви Wгр питателя, воспринимающей вертикальное давление материала, и порожней
F1 = рв . Впл . L . fвн, (4.3)
, (4.4)
Wгр = (рв . В + q0 . q) . L . w, (4.5)
Wпор = q0 . q . L . w, (4.6)
где fвн и f – внутренний и внешний коэффициенты трения (торф о стенку бункера);
w – коэффициент сопротивления движению катков цепей питателя по направляющим;
L – длина бункера (при расчете питателей бункера сырья ТБЗ длину питателя принимают равной длине бункера, для схемы, приведенной на рис. 4.1, L = акт – длина зоны активного давления), м;
q0 – масса 1 м длины движущихся частей питателя, кг.
Мощность Рпл.пит (кВт) двигателя привода пластинчатого питателя
Рпл.пит =
где составляющие силы определяются по формулам (4.3)–(4.6).
При расчете мощности привода скребкового питателя следует учесть силу трения F3 подвижного слоя по дну бункера (увеличением общей высоты слоя материала на величину h можно пренебречь)
F3 = pB . B . L . f.
При вычислении Wгр по формуле (4.5) не учитывается давление материала на подвижные элементы питателя
Wгр = Wпор = q0 . q . L . w. (4.7)
Тогда мощность (кВт) двигателя привода скребкового питателя
(4.8)
Ленточные питатели отличаются от пластинчатых тем, что под бункером устанавливается короткий ленточный конвейер, но при этом длину акт участка активного давления материала на ленту стремятся выполнять минимальной.
Устройство и расчет вращающихся питателей
Вращающиеся питатели характеризуются тем, что их рабочий орган совершает вращательное движение вокруг неподвижной оси. Основными типами вращающихся питателей являются барабанные, лопастные (шлюзовые) и винтовые.
Барабанные питатели
Принцип действия барабанного питателя сводится к тому, что смонтированный на горизонтальной оси барабан перекрывает выпускное отверстие бункера. При вращении барабана материал увлекается силой трения и равномерно подается на приемный конвейер. Производительность барабанных питателей находится в пределах 10–150 м3/ч и регулируется с помощью частоты вращения барабана, а также высотой поднятия шибера (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Схема барабанного питателя
1 –бункер; 2 –барабан; 3 –рукав; 4 – шибер
Производительность барабанного питателя
кг/с,
где F = hш .В –площадь выпускного отверстия, м2 (hш –высота поднятия шибера; В –ширина питателя);
– окружная скорость барабана, м/с (D –диаметр барабана, м; n –частота вращения, с-1);
– коэффициент использования объема,
–насыпная плотность материала, кг/м3.
Давление, действующее на затвор, относят к так называемым «местным», зависящим от способа формирования материала в бункере, и определяют
Па,
где R –гидравлический радиус выпускного отверстия ( где S –площадь, П –периметр отверстия);
fвн – коэффициент внутреннего трения материала;
m –коэффициент подвижности;
kф –коэффициент формирования материала в бункере (kф = 2 при неподвижном материале; kф = 1 при движении).
Для большинства сыпучих грузов m . fвн ≈ 0,18, тогда
Рз = 5,6 . kф . . q = 55 . kф . p . R Па.
Мощность на работу затвора
N = (M1 + M2 + M3) . ω, Bт
где М1 –момент сопротивления при сдвиге материала на уровне шибера, Н.м;
М2 –момент сопротивления в цапфах барабана, Н.м;
М3 –момент сопротивления от трения материала о боковую поверхность, Н.м;
–угловая скорость, рад/с.
Н.м,
где F1 –сила сопротивления сдвигу материала, F1 = Pз . а .В . fвнт (fвнт –коэффициент внутреннего трения материала);
D – диаметр барабана, м.
Н.м,
где mб –масса барабана, кг;
fц –коэффициент сопротивления в цапфах;
dц –диаметр цапфы, м.
Нм,
где L –длина дуги, по которой движется материал, м;
f –коэффициент трения материала о внутреннюю поверхность барабана;
ε – коэффициент бокового давления;
Рб – боковое давление на боковую поверхность, Па.
Шлюзовые питатели
Шлюзовые питатели применяются для подачи материала в аппараты с повышенным или пониженным давлением (топки, сушилки, пневмотранспортные установки). Состоят из цилиндрического барабана 1 (рис. 4.3), на поверхности которого вдоль продольной оси закреплены лопасти 2. При вращении барабана лопасти захватывают материал и перемещает его к нижнему разгрузочному окну.
Производительность шлюзового питателя
кг/с,
где V –объем одной ячейки барабана, м3;
z –число ячеек, шт;
n –частота вращения барабана, с-1;
p – насыпная плотность материала, кг/м3;
–коэффициент использования объема.
Рис. 4.3. Схема шлюзового питателя
1 – бункер; 2 – барабан
Мощность на валу барабана определяется по аналогии с барабанным питателем при коэффициенте трения в опорах цапф (fц = 0,05 –для подшипников качения и fц = 0,15 –для подшипников скольжения).
Винтовые питатели
Широко используются на заводах благодаря главному их достоинству –герметичности. Винтовой питатель (рис. 4.4) состоит из вала с приваренным к нему винтом 1, концевых подшипников 2 и привода. Вследствие небольшой длины питателей 1–3 м промежуточный подшипник не применяется. Для уплотнения материала и создания герметичности винт питателя в средней части делается с меньшим шагом.
Рис. 4.4. Схема винтового питателя
1 –винт; 2 - подшипники
Производительность винтовых питателей
т/ч,
где Dв и dв –диаметры винта соответственно наружный и внутренний, м;
S –шаг винта (S ≈ Dв), м;
Ψ = 0,8 –коэффициент использования объема винта.
Мощность приводного двигателя
кВт,
где к3 = 1,11,2 –коэффициент запаса;
LГ –длина горизонтальной проекции питателя, м;
ω –коэффициент сопротивления (для неабразивных материалов ω = 1,21,5; для угольной пыли ω = 1,22,5);
Н –высота подъема (для наклонных питателей), м.
Если питатель установлен таким образом, что воспринимает часть веса материала, находящегося в бункере, то дополнительную мощность на преодоление этого сопротивления следует учесть аналогично, как в круглом затворе.
Крутящий момент на валу
Мкр = Р . 1000 / ω Н.м,
где ω – угловая скорость вала, рад/с.
Продольная сила на винт
,
где r = (0,70,8) – радиус действия силы, м;
= аrсtg – угол подъема винтовой линии (S –шаг винта);
φ –угол трения материала о винт.
Вопросы для самоконтроля
. Дайте определение понятию питатель.
. Как классифицируются питатели?
. Перечислите основные конструктивные элементы пластинчатого питателя.
. Выполните расчёт производительности и мощности питателя.
. Назовите отличие ленточного питателя от пластинчатого питателя.
. Устройство и расчёт барабанного питателя.
. Назовите область применения шлюзовых затворов и приведите его конструкцию.
. Устройство и расчёт винтового питателя.
Тема 5. ДОЗАТОРЫ
Вопросы темы: Назначение дозаторов. Ленточный дозатор с механической связью. Тарельчатый дозатор.
Дозаторы применяются для точной дозированной подачи материала при составлении смесей определенной рецептуры. Дозирование материалов может осуществляться по объему и массе. Объемный метод пригоден только для дозирования порошкообразных материалов, имеющих постоянный гранулометрический состав и не склонных к слипанию и комкованию. Точность дозирования по массе более высокая, так как в этом случае не влияет изменение плотности исходного материала. Объемные дозаторы проще по устройству, но их точность ниже, чем у весовых.
Ленточный дозатор
При непрерывном технологическом процессе широко используют автоматические дозаторы непрерывного действия, которые за определённый отрезок времени подают равномерным потоком заданное количество дозируемого материала.
Ленточный стационарный дозатор с механической связью датчика и регулятора (рис. 5.1) для сыпучих материалов состоит из приемной воронки 5, короткого ленточного конвейера, который служит весовой платформой дозатора, и весового рычажного механизма с грузоприёмным роликом, расположенным под весовым участком ленты. На раме 1 дозатора смонтирован ленточный конвейер, ведущий барабан 3, который приводится в движение от электродвигателя 2. Над лентой 9 дозатора на стойке 4 установлена приёмная воронка 5. Материал из воронки поступает на ленту дозатора, которая захватывает материал и вытягивает его из воронки.
Весовой механизм дозатора представляет собой рычаг с весовым роликом 8 на одном плече. На ролик действует сила тяжести ленты с находящимся на ней материалом. Другое плечо рычага тягой соединено с коромыслом 10, на котором имеется гиря 7. Если материал поступает равномерным потоком, то коромысло находится в равновесии. Как только масса материала изменится, изменится и давление на ролик. Когда количество материала на ленте увеличится, ролик начнёт опускаться, одновременно другой конец рычага через тягу будет поднимать правое плечо коромысла. Вследствие этого левое плечо коромысла и связанная с ним заслонка 6 начнут опускаться, уменьшая впускное отверстие приемной воронки. В результате выход материала на ленту будет уменьшаться до тех пор, пока не восстановится заданная производительность. При уменьшении количества материала на ленте произойдет обратное –грузоприёмный ролик поднимется и коромысло поднимет заслонку, вследствие чего увеличится подача материала на ленту.
Рис. 5.1 Ленточный стационарный дозатор с механической
связью датчика и регулятора
Производительность дозатора
Q = 3600 . v . m т/ч, (5.1)
где v –скорость ленты, м/с;
m –масса материала на 1 м ленты, т.
Тарельчатый дозатор
Тарельчатый дозатор представляет собой вращающийся диск 5 (рис. 5.2, а), на который высыпается материал из бункера 1. Неподвижным скребком 3 материал сгребается с диска и направляется в рукав 4. Регулирование производительности питателя осуществляется с помощью подвижной манжеты 2, которая перемещается гидроцилиндром 6. Тарельчатые питатели могут использоваться при работе с любыми материалами. Но из-за сложности герметизации на заводах по переработке торфа распространение получили только для дозирования различных минеральных компонентов.
Рис. 5.2. Схемы тарельчатого питателя (а), действующих
на частицу сил (б) и схема (в) для определения
производительности питателя
Частота n вращения диска питателя подбирается таким образом, чтобы сбрасывание частиц материала под действием центробежной силы не происходило (для организации правильной разгрузки материала в месте установки скребка).
Частица массой m находится под действием сил трения
Ff = m . g . f (5.2)
и центробежной силы
Fц = m . , (5.3)
где v –окружная скорость вращения диска, м/с;
n – частота вращения диска, с-1.
Для удержания частицы на поверхности диска должно быть соблюдено условие (рис. 5.2, б) Ff > Fц.
Используя формулы (5.2) и (5.3), получаем
, (5.4)
где R1 –радиус основания конуса, м,
f –коэффициент трения материала по диску.
Радиус (рис. 5.2, в)
R1 = D / 2 +│h / (tg φ)│, (5.5)
где D –внутренний диаметр манжеты, м;
φ –угол естественного откоса в движении;
h –зазор между манжетой и диском.
Производительность Qт.пит тарельчатого питателя при наибольшем съеме материала с диска (снимается кольцо, в поперечном сечении имеющее фигуру треугольника ABC –рис. 5.1, в)
Qт.пит = 3,6 ΩABC 2 π . Rц.т . п ., (5.6)
где Rц.т – расстояние от центра тяжести треугольника ABC до оси вращения Rц.т = R + h / (3 tgφ);
ΩABC – площадь поперечного сечения срезаемой фигуры
ΩABC = .
Тогда
Qт.пит = 3,6. 2π (R +) . п . =
= 3,6(R +) . п .. (5.7)
Мощность двигателя питателя складывается из двух составляющих:
т.пит –мощности на преодоление сил трения материала по дну диска;
т.пит – мощности на преодоление трения материала по скребку.
Сила трения (Н) материала по дну диска
= ΩABC 2π . Rц.т .. g . f1 , (5.8)
где f1 –коэффициент трения материала по дну диска.
Используя формулы (5.6) и (5.7), получаем
(5.9)
Скорость vм (м/с) перемещения материала вдоль скребка может быть прибавлена к скорости перемещения центра тяжести треугольника ABC, так как материал течёт сплошным непрерывным потоком
vм = 2π . Rц.т . n = 2π(R +). (5.10)
Тогда составляющая мощности (кВт)
т.пит = 10-3 . . vм . (5.11)
При перемещении материала на скребок действует сила, равная силе трения материала по диску. Скребок установлен на диске под углом β. Нормальная к скребку сила равна . cos β, а сила трения материала по скребку
= . cos β . f2 , (5.12)
где f2 –коэффициент трения материала по скребку.
Тогда т.пит = 10-3 . . vм = 10-3 . . f2 . vм . cos β.
Общая мощность (кВт) электродвигателя
Pт.пит = (т.пит +т.пит) / ηпр = 10-3 . . vм (1 + f2 . cos β) / ηпр.
Вопросы для самоконтроля
. Для чего предназначены дозаторы?
. Перечислите методы дозирования.
. Перечислите основные элементы ленточного дозатора.
. Вычертите схему тарельчатого дозатора.
. Выведите формулу производительности тарельчатого дозатора.
. Чему равна мощность на привод тарельчатого дозатора.
Тема 6. СМЕСИТЕЛИ
Вопросы темы: Назначение и устройство смесителей. Их классификация. Барабанные смесители. Лопастные смесители.
Под смешением принято понимать такой механический процесс, в результате которого первоначально находящиеся раздельно компоненты после равномерного распределения каждого из них в смешиваемом объеме образуют однородную смесь. Под термином «перемешивание» понимается следствие воздействия рабочего органа на сыпучий материал, которое не всегда приводит смесь к однородному состоянию.
Качество (однородность) смешивания зависит от длительности, физико-механических свойств смешиваемых материалов и конструкции смесителя.
Смесители сыпучих материалов можно классифицировать по одному из следующих признаков:
- по способу их установки (передвижные, стационарные);
- по характеру протекающего в них процесса смешивания (периодического или непрерывного действия);
- по скорости вращения рабочего органа (тихоходные, скоростные);
- по способу воздействия на смесь (гравитационные, центробежные, пневматические).
Барабанные смесители
Барабанные смесители с вращающимся корпусом относятся к наиболее распространенным в настоящее время машинам, применяемым для смешения сыпучих материалов. Различаются они формой корпуса и его расположением по отношению к оси вращения. В промышленности используются следующие типы барабанных смесителей: цилиндрический горизонтальный с осью вращения, совпадающей с осью цилиндра (рис. 6.1, б); биконический горизонтальный с осью вращения, совпадающей с осью корпуса (рис. 6.1, в); биконический вертикальный с осью вращения, перпендикулярной к оси вращения корпуса (рис. 6.1, г); граненый горизонтальный с осью вращения, совпадающей с осью корпуса (рис. 6.1, д); бицилиндрический, иногда называемый V- образным (рис. 6.1, е); кубический (рис. 6.1, ж); тетраэдрический (рис. 6.1, з); цилиндрический с осью вращения, наклоненной к оси корпуса, так называемая «пьяная бочка» (рис. 6.1, и).
Рис. 6.1 Схемы основных типов барабанных смесителей
Барабанные смесители относятся к тихоходным машинам, так как окружная скорость вращения их корпуса невелика и составляет 0,17–1 м/с. Рабочая скорость вращения, обеспечивающая оптимальное количество смеси, зависит в основном от типа смесителя и физико-механических свойств перемешиваемых компонентов. Устанавливается она экспериментально. Т. Яно (Япония) предлагает находить оптимальную рабочую скорость вращения по эмпирической формуле
nопт = (1500 2000) об/мин,
где dч –среднеарифметический диаметр частиц смешиваемых компонентов;
R max –максимальный радиус вращения корпуса смесителя.
Лопастные смесители
Лопастные смесители получили широкое распространение в промышленности. Они отличаются простотой конструкции, непрерывностью действия, большой производительностью и лёгкостью обслуживания.
Недостатки лопастных смесителей: 1) не обеспечивается тщательное смешение компонентов и 2) лопасти смесителя вгоняют воздух в смешиваемую массу, что ухудшает её пластичность.
Смесители бывают одно- и двухвальные. Остановимся на рассмотрении более совершенных –двухвальных смесителей.
Двухвальные лопастные смесители при меньшей длине лучше смешивают материалы, чем одновальные. Двухвальные смесители бывают с одинаковым и разным числом оборотов лопастных валов, прямоточные и противоточные.
Двухвальный лопастный прямоточный смеситель с одинаковым числом оборотов лопастных валов (рис. 6.2) широко распространен для смешивания как сухих, так и влажных пластичных материалов. Смеситель имеет широкое корыто 1, закрытое с двух сторон крышками, на кронштейнах 2 которых установлены подшипники 3 валов 4 и 5. Внутри корыта на каждом валу по прерывистой винтовой линии закреплены лопасти 6. Обычно лопасти обоих валов имеют общую прямую линию соприкосновения. Существуют также мешалки, в которых лопасти одного вала входят в промежутки между лопастями другого вала, что обеспечивает более тщательное перемешивание. Вал 4 мешалки приводится во вращение от электродвигателя 7 через редуктор 8, а вал 5 –от вала 4 через пару цилиндрических зубчатых колёс 9.
Материалы, непрерывно загружаемые в смеситель, смешиваются вращающимися навстречу друг другу лопастями валов 4 и 5. Лопасти измельчают также комья и подвигают массу к разгрузочному отверстию 10.
Техническая характеристика двухвальных и одновальных смесителей приведена в табл. 6.1.
Рис. 6.2 Двухвальный лопастный смеситель СМ-447
Таблица 6.1
Техническая характеристика лопастных смесителей
|
Показатели |
Двехвальные смесители |
Одновальные смесители |
|
СМ-447 |
СМ-440 пароувл. |
СМ-246 пароувл. |
ССМ-240 |
ССМ-241 |
|
|
Ширина корыта,м |
1,14 |
1,14 |
1,595 |
0,8 |
0,8 |
|
Длина корыта, м |
3 |
,5 |
|||
|
Угловая скорость лопастных валов, об/мин |
32 |
||||
|
Наружный диаметр лопастей, мм |
600 |
||||
|
Передаточное число редукторов |
23,34 |
,34 |
,8 |
- |
- |
|
Производительность смесителя, м3/ч |
20 |
||||
|
Мощность электродвигателя, кВт |
28 |
||||
|
Габариты (длина, ширина, высота), м |
5,6х1,6хх1,02 |
,7х1,6хх1 |
,6х1,6хх1,02 |
4,4х1,2х х1,1 |
,4х1,8х х1,1 |
|
Масса смесителя, т |
3,5 |
,2 |
,6 |
,4 |
,5 |
Для более тщательного перемешивания применяются двухвальные противоточные смесители. Конструктивно они идентичны смесителю СМ-447, но углы установки лопастей на валах противоположны. Такая схема создаёт встречные потоки частиц при общем движении частиц к разгрузочному окну, поскольку угловая скорость одного вала больше угловой скорости другого.
Расчёт основных параметров лопастных смесителей
Производительность лопастных смесителей может быть определена исходя из следующего: лопасти смесителя за один оборот вала продвигают массу материала на расстояние, равное проекции лопасти на горизонтальную плоскость.
За один оборот вала смеситель выдает объем массы
V1 = (D2 –d2) . b . sin α м3,
где D –диаметр окружности, описываемой концом лопасти, м;
d –диаметр вала, м;
b –средняя ширина лопасти, м;
α –угол наклона лопасти к вертикальной плоскости, α = 1215˚.
Производительность одновального смесителя
Q = 3600 . (D2 –d2) . b . n . k1 . k2 . k3 . sin α м3/ч,
где n –частота вращения вала смесителя, об/с;
k1 –коэффициент заполнения корпуса смесителя, k1 = 0,5;
k2 –коэффициент, учитывающий возврат массы, k2 = 0,740.8;
k3 –коэффициент, учитывающий неравномерность подачи сырья в смеситель и его разрыхленность, k3 ~ 0,6.
Затраты мощности (кВт) на преодоление сопротивления и на транспортирование определяют по формуле расчета мощности винтовых конвейеров, т.е.
N = ,
где Q –производительность, м3/ч;
ρ –плотность массы, кг/ м3 ;
1 –длина корпуса смесителя, м;
w –коэффициент сопротивления (w = 45,5 для глиняной массы);
g –ускорение свободного падения.
Производительность двухвального лопастного смесителя
Qсм = 6,3·10-3 . k . b . n .. ψ . (R2л –r 2). sin α т/ч,
где k –коэффициент, учитывающий зону действия лопасти, движущейся в перемешиваемом материале, при α =30˚ k = 1,8, при α = 60˚ k =1,1;
b –ширина лопасти, м;
n –частота вращения валов, с -1;
R л и r – радиусы соответственно вращения лопасти и вала, м;
ψ = 0,40,6 –коэффициент использования объема смесителя.
Мощность двигателя двухвального лопастного смесителя
Рсм = 8,6 ·10-6 . kп . n . ψ . I . R3л ,
где kп –удельное сопротивление перемешиванию, при 12 с-1 kп= 63,2 кг/м2;
i –общее число лопастей на валах.
Вопросы для самоконтроля
. Для чего предназначены смесители?
. Перечислите признаки, по которым классифицируются смесители.
. Перечислите типы барабанных смесителей.
. Устройство и работа лопастного смесителя.
5. Выполните расчёт производительности и мощности для одновального смесителя.
6. Выполните этот же расчет для двухвального смесителя.
Тема 7. ВАГОНООПРОКИДЫВАТЕЛЬ
Вопросы темы: Назначение и техническая характеристика вагоноопрокидывателя ВУ-1. Устройство и работа ВУ-1. Схема действия привода упорно-прижимной стенки ВУ-1. Мощность, необходимая на привод ВУ-1.
Вагоноопрокидыватели предназначены для разгрузки железнодорожных вагонов узкой или широкой колеи.
По способу разгрузки разделяются на роторные, консольные, круговые.
Применение вагоноопрокидывателей повышает уровень механизации, производительность и улучшает условия работы обслуживающего персонала.
Для полной механизации разгрузки фрезерного торфа из вагонов ТСВ-5 и ТСВ-6 на ряде торфобрикетных заводов установлены роторные вагоноопрокидыватели ВУ-1 конструкции БелНИИтоппроекта.
Техническая характеристика вогоноопрокидывателя ВУ-1
|
Угол поворота ротора, градус ……………… Частота вращения ротора, с -1 ……………… Время опрокидывания, с …………………… Время полного цикла, мин. ………………… Мощность электродвигателя, кВт…………… Частота вращения вала электродвигателя, с -1 Производительность, м3/ч: При разгрузке вагонов ТСВ-5 и ТСВ-6……... При разгрузке переоборудованных вагонов ТСВ-5 и ТСВ-6 ………………………………. Основные размеры, мм……………………… Масса, кг……………………………………… |
175 ,02 х5520х6410 |
Вагоноопрокидыватель ВУ-1
Вагоноопрокидыватель ВУ-1 состоит из ротора 2, опирающегося на каретки 3 (по две с каждого конца ротора) и поддерживающие ролики 10 (рис. 7.1). Каретки установлены на раме 4 вагоноопрокидывателя. На продольных балках 11 ротора закреплены двуплечий рычаг 9, изогнутый рычаг 6 и два простых рачага. Рычаги придают прижимной стенке 7 и упорно-прижимной стенке 12 плоскопараллельное движение. Со стороны прижимной стенки установлено по два рычага 6 и 5, а упорно-прижимной –по три рычага 9 и 5, так как через упорно-прижимную стенку и рычаги передается вес вагона с грузом на раму вагоноопрокидывателя.
Рис. 7.1 Схема вагоноопрокидывателя ВУ-1
Схема кинематики упорно-прижимной стенки представлена на рис. 7.2.
Рис. 7.2. Схема работы упорно-прижимной стенки
При включении привода вращения ротора он начинает поворачиваться. Ролики рычагов 9 и 6 выкатываются из специальных углублений –фиксирующих гнёзд на круговую часть направляющей 13, при этом рычаги 6 и 9 поворачиваются вокруг осей крепления и приводят в плоскопараллельное движение соответствующую прижимную стенку. Прижимные стенки Г-образной формы сжимают вагон с боков и прижимают к рельсам до полного сжатия пружин подвески. Фиксация вагона прижимными стенками происходит при повороте ротора на угол от 0 до 16˚.
Привод вращения ротора располагается сверху на раме вогоноопрокидывателя.
Вращение ротора осуществляется от электродвигателя через редуктор, транммиссионные валы, концевые звёздочки и две цепи 8, жестко прикрепленные обоими концами к противоположным сторонам обечаек ротора. С помощью специальных болтов производится натяжение цепей. Ограничение вращения ротора осуществляется конечным выключателем, с помощью которого ротор фиксируется в двух положениях: исходном и перевернутом. Для точной остановки ротора в определенном положении в приводе установлен электромагнитный тормоз ТКТ-200.
Для гарантированной остановки ротора в фиксированных положениях (при выходе из строя конечных выключателей) на раме 4 вагоноопрокидывателя установлены упоры 1.
Разработана новая модель ВУ-3, у которой масса снижена на 30 % и привод установлен не на верху, а на уровне земли, что упростило его обслуживание.
Расчёт мощности на привод ротора вагоноопрокидывателя
Для осуществления вращения ротора вогоноопрокидывателя необходимое усилие должно быть больше сил сопротивления, приведенных к точке касания бандажа и катка, а также инерционных сил.
Поэтому задача определения усилия для вращения ротора сводится к нахождению статического момента, необходимого для преодоления сопротивлений
М = М1 + М2 + М3,
где М1 –момент трения качения ротора по каткам;
М2 –момент трения скольжения или качения в цапфах катков;
М3 –момент для преодоления статической неуравновешенности и инерционных сил.
Рассмотрим действие сил на опорные катки в одной опорной плоскости вагоноопрокидывателя (рис. 7.3).
Рис 7.3. Схема действия сил: а –на опорные ролики; б –на ось ролика
Сила, действующая на ролики
Q = Н,
где mp –масса ротора, кг;
mм –масса вагона с материалом, кг;
g –ускорение силы тяжести.
Сила, действующая на ось каретки
Т = Н,
а сила, действующая на ролик
Т1 = Н.
Сила сопротивления качению ролика по бандажу
Fkf = T1·f Н,
где f – коэффициент сопротивления качению.
Момент качению роликов
М1 = 8 Fkf . R = Н.м,
где R –радиус ротора, м.
Сила сопротивления в цапфе ролика (рис. 7.3, б)
Fц = Т1 . fц . Н,
где fц –коэффициент трения в цапфе;
r1 –радиус цапфы, м;
r –радиус ролика, м.
Момент трения скольжения или качения в цапфах
М2 = 8 Fkf . R = 2 Н.м.
Момент М3 = 0,3 (М1 + М2).
Мощность на привод ротора
N = кВт,
где ω –угловая скорость вращения ротора, рад/с;
η –к.п.д. привода.
Вопросы для самоконтроля
. Назначение вагоноопрокидывателей.
. Опишите устройство и работу вагоноопрокидывателя ВУ-1.
. Приведите схему привода упорно-прижимной стенки ротора.
. Какие силы сопротивления возникают при повороте ротора вагоноопрокидывателя?
. Как определить мощность на привод ротора ВУ-1?
Тема 8. Машины для классификации горных пород
Вопросы темы
. Общие сведения о классификации.
. Определение оптимальной скорости движения частиц по
просеивающей поверхности.
. Грохоты
. Грохоты с плоским рабочим органом.
. Режим работы грохотов.
.Устройство грохотов с плоской просеивающей поверх-
ностью.
. Расчёт грохотов с плоской просеивающей поверхностью.
.1. Общие сведения о классификации
Классификация –процесс разделения сыпучих материалов по крупности кусков или частиц. Существует три вида классификации: механическая (грохочение), пневматическая (сепарация) и гидравлическая. На предприятиях по переработке пород применяют первые два вида классификации, причём пневматическая классификация в основном совмещается с процессом сушки, например, в сушилках с шахтной мельницей. Наибольшее распространение имеет механическая классификация при подготовке горных пород к различным технологическим процессам.
Грохочение осуществляется путём непрерывного движения материала по просеивающей поверхности грохота и прохождении через отверстия этой просеивающей поверхности частиц размером меньших, чем размер отверстий.
При механической классификации (грохочении) следует выделить частный вид этого процесса –сепарацию, под которой будем понимать выделение из материала кусков с размерами, резко отличающимися от размеров основной массы материала. Например, отделение кусков смерзшегося торфа или крупных древесных включений, для чего используются механические сепараторы.
Процесс классификации оценивается с помощью величин: качественно –эффективности грохочения, количественно –производительности грохотов и энергетически –затратами электроэнергии на классификацию материала.
Эффективность грохочения Е –отношение массы материала, прошедшего сквозь просеивающую поверхность грохота, к тому его количеству, которое могло пройти, выраженное в прцентах.
Эффективность Е (%) определяется по формуле
Е=- - 104 ,
где α и β –содержание нижнего класса соответственно в исходном и надрешетном материале, %.
Производительность и затраты электроэнергии на классификацию материала зависят от вида и конструкции грохотов.
На заводах по переработке торфа используются классификаторы, которые в зависимости от вида рабочей поверхности можно подразделить на плоские, барабанные и валково-зубчатые грохоты.
В качестве рабочей (просеивающей) части грохота используют обычно сетки, листовые решета или колосниковые решетки.
Проволочные сетки (рис.8.1,а) изготовляют ткаными или сварными с квадратными, прямоугольными или щелевидными ячейками из стальной, латунной, бронзовой, медной или никелевой проволоки. Последнее время начали изготовлять резиновые и капроновые сетки. Наибольшим распространением пользуются тканые сетки с квадратными ячейками и сборные сита с щелевидными отверстиями.
Рис.8.1 Просеивающие поверхности:
а-плетеные и тканые сетки; б-листовые сита; в-щелевые проволочные сетки; г-колосники; д-резиновые сита.
Решета применяются для крупного грохочения тяжелых материалов в барабанных или на плоских качающихся грохотах.
Проволочные сита по способу изготовления разделяются на тканные, изготовляемые на металлоткацких станках и плетеные из штампованных или волнообразных проволок.
Размер отверстий решет более 3 мм и более, сит менее 13 мм. В случае разделения материалов крупности свыше 100мм применяются неподвижные колосниковые системы.
Эффективность грохочения зависит от площади живого сечения просеивающей поверхности, которое определяется отношением площади отверстий к площади сита. Для сита живое сечение равно ≈ 70%, а для решет≈ 50%. Сита с прямоугольными отверстиями имеют наибольшую площадь живого сечения и рекомендуются для очень влажных материалов. Недостаток плетеных сит в том, что волокна в процессе работы сдвигаются и изменяются размеры отверстий.
.2. Определение оптимальной скорости движения частицы по просеивающей поверхности
На процесс грохочения влияют вероятность просеивания зерен через отверстия сита, скорость движения материала по ситу, угол наклона и форма отверстий просеивающей поверхности, физические свойства материала и условия грохочения.
Вероятность прохождения зерна через отверстия сита прямо пропорциональна живому сечению сита: просеивание зерна зависит от соотношения размеров зерна d и отверстия l и не зависит от их абсолютных размеров.
Предположим, что сферическое зерно диаметром d (рис.8.2) движется по ситу со скоростью v. Под влиянием этой скорости и силы тяжести зерно пройдет через отверстие только при условии, что траектория движения его центра тяжести пересечет верхнюю плоскость сита не дальше точки О1. Координаты точки О1
х1= vt; у1= gt2/2 (1)
где v –скорость движения зерна, м/с; t –время движения, с; g –ускорение свободного падения, м/с2.
Из рис.8.2 следует:
х1= l –d/2, у1= d/2. (2)
Из формулы (1) t = √ = √
d
g
Подставив в формулу (2) значения х1 и t, получим l –d/2= v√ ,
откуда v = ( l –d/2) √ .
Для зерна размером, приближающимся к размеру отверстия (d =l), получим скорость (в м/с)
v = 1, 56 √ d.
Рис.8.2 Схема к определению скорости частицы
.3 Грохоты
Грохоты можно разделить на следующие группы: неподвижные колосниковые, валковые, барабанные вращающиеся, плоские качающиеся, вибрационные –гирационные, инерционные, самобалансные, резонансные, электровибрационные.
В настоящее время все грохоты делят на три типа: легкие, средние и тяжелые, предназначенные для грохочения материалов с насыпной плотностью соответственно 1,0, 1,6 и 2,5 т/м3. Их обозначают буквами и цифрами. Буква Г обозначает грохот, И –инерционный, С –самобалансовый , Р –резонансный, Л –легкого типа, С –среднего типа, Т –тяжелого типа. Первая цифра за буквами указывает на ширину грохота (1 -750 мм, 2 –мм; 3 –мм, 4 –мм, 5 –мм; 6 –мм; 7 –мм; 8 –мм), вторая цифра - число сит. Например, ГИС 32 означает: грохот инерционный, среднего типа, шириной сита 1250 мм, двухситный.
8.3.1. Грохоты с плоским рабочим органом
Грохоты с плоским рабочим органом целесообразно классифицировать по отдельным, характерным для них признакам.
По положению рабочей поверхности грохоты можно разделить на неподвижные и подвижные.
По виду приводного механизма грохоты подразделяются на имеющие привод механический (эксцентриковый или клиноременная передача) и электромагнитный.
Характерные особенности грохотов:
. Перемещение сита вызывается динамическими причинами.
. Амплитуда колебаний просеивающей поверхности находится в пределах от 0,5 до 25мм, а частота колебаний 800-3000 колебаний в минуту.
. Грохоты характеризуются малым удельным расходом энергии.
. Обладают высокой эффективностью разделения материала.
К недостаткам можно отнести: большие габаритные размеры, шум и вибрация на фундаменты, пыление материала.
При использовании клоноременной передачи от электродвигателя на приводной вал грохота шкив вала может иметь неподвижную в пространстве ось –гирационные грохоты (рис.8.3) или ось шкива описывает окружность с определенным радиусом –качающиеся грохоты (рис8.4).
Гирационные грохоты отличаются тем, что вал 4 (см.рис.8.3) грохота закреплен в подшипниках 3, установленных на раме 2. Корпуса двух средних подшипников 5 укреплены на боковых стенках кооба 8, их внутренние кольца посажены на эксцентриных шейках вала. На валу насажены два маховика 7 со смещенным центром массы для уравновешивания центробежных сил инерции колеблющегося короба грохота. Короб с ситом 9 устанавливается на амортизаторах 1 наклонно под углом α к горизонтальной раме, равном 10-30 ˚ . В центральной части грохот совершает круговые движения с радиусом, равным эксцентриситету е вала, крайние точки короба движутся по замкнутым овальным кривым, форма которых зависит от отношения продольной и поперечной жесткости амортизаторов. Такой вид приводного механизма обеспечивает постоянную амплитуду колебания сита грохота, равную величине эксцентриситета е при неподвижной оси 6 шкива клиноременной передачи и отсутствии передачи вибраций на строительные конструкции.
Рис. 8.4 Схемы качающегося (а) и самоцентрирующего (б) грохотов.
При движении короба с находящимся на сите материалом по круговой траектории возникает центробежная сила
Fц = = 4 π2n2еm1 (3)
где m1 –масса короба с находящимся на сите материалом, кг; vo –окружная скорость кривошипа, м/с; е –эксцентриситет вала, м.
Для исключения передачи вибрации на опорные конструкции на маховиках устанавливают неуравновешенные грузики массой m2 –дебалансы на расстоянии от оси вращения, равном r. Массы двух грузиков подбирают так, чтобы при их вращении возникала центробежная сила, равная также Fц
Fц = 4 π2n2r 2= 8 π2n2r m2 (4)
Приравнивая уравнения (2) и (3), получаем
m1е = 2m2r (5)
Качающиеся грохота в отличие от гирационных имеют только два подшипника 1 (см.рис. 8.4, а), укрепленных на коробе 6 грохота. Для создания центробежной силы, необходимой для колебания сита грохота, устанавливаются маховики 3 с неуравновешенными грузиками –дебалансами 2. На валу 5 грохота закреплен щкив 4 клиноременной передачи. В некоторых конструкциях качающихся грохотов вместо маховиков с дебалансами используется неуравновешенный вал ( в средней части на длине между боковыми стенками короба вал имеет лыску) и шкив клиноременной передачи устанавливается с эксцентриситетом.
Промежуточное положение между гирационными и качающимися грохотами занимают самоцентрирующиеся грохота (см.рис.8.4, б). Колебание сита 6 вызвано эксцентричной установкой подшипников 5 вала 2, которые, как в качающихся, крепятся к коробу 3 грохота. Применение маховиков 1 с дебалансами 4 позволяет уравновесит колеблющуюся систему.
В самоцентрирующихся грохотах при загрузке соответствующей установленным дебалансам ось шкива клиноременной передачи будет неподвижной, как в гирационных грохотах. Практически считается, что небольшие круговые вращения вала при перегрузке или недогрузке грохота не оказывают существенного влияния на работу клиноременной передачи, поэтому нет необходимости в тщательном подборе дебалансных грузов. Эти самоцентрируюшиеся грохота выгодно отличаются от гирационных, в которых требуется тщательная балансировка дебалансов.
Для разделения частиц по классам крупности необходимо перемещение материала относительно сита. Промышленные грохоты работают при таких загрузках, что материал на сите лежит сравнительно толстым слоем. Для облегчения перераспределения мелких частиц в нижние слои, а крупных наоборот вверх (явление сегрегации) необходимо материал подбрасывать на сите. Поведение частиц на поверхности сита зависит от режима работы грохотов.
.4. Режим работы грохотов
Рассмотрим частицу, находящуюся на наклонном под углом α к горизонту сите, которое колеблется под действием неуравновешенных масс дебалансов с ускорением јсит.На частицу действует сила инерции со стороны сита Fц и вес G = mg. Нормальное к плоскости усилие
FN = mg cos α –mј сит sinβ
Ускорение сита в направлении, перпендикулярном его плоскости, равно ј׳ сит = ј сит sinβ= a ω2sinφ sinβ, где φ –фазовый угол; a –амплитуда колебаний; ω –угловая скорость; β –угол вибрации. Тогда
FN = m (g cos α – a ω2sinφ sinβ). (6)
Рис.8.5 Расчетные схемы к определению коэффициента С (а) и скорости материала υм (б).
Если первое слагаемое в уравнении (6) больше второго, то частица будет постоянно прижиматься к плоскости, если при каком-то значении φ второе слагаемое превысит первое, то частица оторвётся от плоскости сита и совершит свободный полет. Угол φ изменяется от 0 до 360 ˚. Второе слагаемое имеет максимальное значение при φ = 90˚ и sinφ = 1.
Отношение максимальной составляющей ускорения сита к составляющей ускорения силы веса называется коэффициентом режима работы С.
С = a ω2sinβ/ ( g cos α).
Значение коэффициента С характеризует динамический режим работы грохота: если С>1, то грохот работает в вибрационном режиме и частицы передвигаются по ситу с подбрасыванием, если С ≤1, то грохот работает в инерционном режиме и частицы от поверхности сита не отрываются.
Значение коэффициента Г в пределах 1< С<3,3. На заводах по переработке торфа практически грохоты всех применяемых конструкций работают в вибрационном режиме, т.е. С>1.
.5. Устройство грохотов с плоской просеивающей поверхностью
В горноперерабатывающей промышленности широко применяются гирационные грохоты.
Гирационный (эксцентриковый) грохот (рис.8.6) состоит из неподвижной сварной рамы 1, подвижного короба 9, оснащенного двумя ситами, эксцентрикового механизма 8 и привода. Ось эксцентрикового вала 3 проходит через центр тяжести короба. На боковых стенках короба расположены кронштейны 5, посредством которых концы короба опираются на цилиндрические пружины 10.
Рис.8.6 Гирационный (эксцентриковый) грохот
Привод грохота осуществляется от электродвигателя 7 клиноременной передачей. Рама грохота установлена на фундаменте или подвешена к опорной конструкции. Подвески 2 и 4 снабжены винтовыми стяжками, с помощью которых можно изменять угол наклона грохота от 0 до 30˚. Резиновые амортизаторы 6 служат для гашения резонансных явлений при пуске и остановки грохота.
Для разделения КСЕ на фракции по крупности на обогатительных фабриках получили распространение грохоты марки «RHEWUM».
Техническая характеристика.
. Производительность, м/н –-380
. Размер исходного материала, мм 0-20
. Количество сим, шт –-5
. Угол наклона сим, град –
. Размер сита, мм –х2600
. Мощность вибродвигателей, кВт -2х5,1
Грохот состоит (рис.8.7) из просеивающего агрегата 1 с пружинной опорой 2, корпуса 3. К корпусу примыкает впускная воронка 4 и выпускной лоток 5. Для пылеудаления имеется канал 6, подсоединяющийся к вентиляционной системе. На просеивающийся агрегат 1 установлены два вибропривода 7. Для очистки просеивающей поверхности предназначено устройство 8.
Рис. 8.7. Грохот “RHEWUM”
Вибропривод (рис.8.8) представляет собой асинхронный двигатель 1 на валу 2 которого установлены по обе стороны по два маховика 3 и 4, которые поворачиваются друг относительно друга. С помощью этих маховиков можно плавно устанавливать центробежную силу от 0 до максимума. Для этого необходимо отпустить болты 5 и маховики 4 повернуть на определенный угол, отмеченный рисками на капсуле корпуса 6. Вал двигателя установлен на роликовых подшипниках 7.
Рис.8.8 Схема вибропривода грохота.
Ситовая ткань со стороны впуска и выпуска имеет натяжные фальцы и натягивается в просеивающем устройстве посредством натяжных болтов .
Очистка ситовой ткани осуществляется при помощи высокочастотных колебаний звеньев цепи на ситовой ткани (эффект биения). Траверсы цепей передвигаются по всему ситу в поперечном направлении с помощью редуктора по роликовым направляющим.
.6. Расчёт грохотов с плоской просеивающей поверхностью
Расчёт производительности Qв. гр производится по формуле
Qв.гр = q o Ωсит k1k2k3k4,
где Qв.гр –производительность грохота, т/ч; q o –удельная производительность, т/ (ч.м2); Ωсит –площадь сита, м2; k1 –коэффициент, зависящий от угла наклона сита (выбирается по табл.8.1)
Табл. 8.1.
|
Угол накл. сита,α,град. |
9 |
|||||
|
Коэф. К1 |
0,45 |
,5 |
,56 |
,61 |
,67 |
,73 |
К2 и К3 –коэффициенты, зависящие от гранулометрического состава исходного материала.
Коэффициент К2 выбирается в зависимости от содержания фракций нижнего класса в исходном материале (см. табл.8.2)
Табл.8.2.
|
Сод.фрак- ций, % |
10 |
|||||||
|
Знач.К2 |
0,58 |
,66 |
,76 |
,86 |
,92 |
1,0 |
,08 |
,1 |
Коэффициент К3 выбирается по значению содержания в нижнем классе частиц, размером меньше половины размера отверстий ситв (см. табл.8.3)
Табл. 8.3.
|
Содерж. частиц, % |
10 |
|||||
|
К3 |
0,63 |
,72 |
,82 |
,91 |
,0 |
,09 |
Расчёт параметров колебания грохота. Работа грохотов в вибрационном режиме, как отмечалось выше, улучшает условия классификации за счёт сегрегации частиц.
Кроме этого, на основании экспериментальных данных установлено, что высота hr подбрасывания частиц должна иметь определенную высоту, равную hr≥0,4 D, где D –размер отверстия. В этом случае обеспечиваются наилучшие условия самоочистки сит. Из условия самоочистки максимальная скорость v сит сита в направлении колебания:
Для горизонтального грохота с направленными колебаниями рабочей поверхности
v сит=√2ghr/sinβ; (9)
для наклонного грохота с направленными колебаниями
v сит=√2ghr(cos αsinβ); (10)
где β и α - углы соответственно направления колебания к просеивающей поверхности и наклона плоскости сита к горизонту.
В момент отрыва частицы от поверхности сита её скорость равна амплитудному значению скорости рабочей поверхности
v = αω≤ vсит (11)
и должна иметь меньше необходимой с точки зрения самоочистки сита грохота скорости vсит , вычисленной по формулам (9) или (10).
Решая совместно уравнения (9) –(11) получаем выражение, из которого можно определить α или α ω.
Для наклонных грохотов с направленными колебаними имеем
α ω= √ 0,8 gD ( cos α/ sin β ) (12)
Для горизонтальных грохотов с направленными колебаниями
α ω= √ 0,8 gD / sin β (13)
В качестве второй зависимости, связывающей α и ω между собой, используют кривую оптимальных сочетаний амплитуд и частот колебаний при грохочении мелкозернистых материалов (рис.8,9) или данные табл.8.4.
Рис.8.9 Зависимость частоты n колебания грохотов от амплитуды а
Таблица. 8.4
|
Привод |
Частота колеб. короба n, с -1 |
Ампл.колеб. короба α (мм) для пылевидных мат. |
Ампл.колеб. короба α (мм) для кусковых мат. |
|
Центробежный |
45 |
,8-1,2 |
0,8-1,0 |
|
Дебалансный |
25 |
-3 |
,5-2,5 |
|
Центробежный направл. действия |
17-25 |
-4 |
-3 |
|
Эксцентриковый |
7,5 |
-15 |
-8 |
Размеры сита. По вычисленным значениям α и ω можно определить величину ускорения колебаний ј сит = α ω2 и скорость vм транспортирования материала по ситу
vм =H v =H α ω, (14)
где Н –коэффициент передачи скорости (рис.8.10); v –амплиудное значение скорости рабочего органа.
Рис.8.10 Зависимость коэффициента к передачи скорости от ускорения, а ω2 колебания рабочего органа.
Ускорение колебания ј сит рекомендуется принимать не более 80м/с2 во избежание быстрого выхода из строя узлов грохота при установке грохота на междуэтажном перекрытии значение максимального ускорения колебания снижается до 40-50м/с2.
При перемещении материала его скорость vм всегда меньше значения v. С одной стороны, скорость v направлена под каким-то углом β к поверхности сита( в этот момент сила, отрывающая материал от поверхности сита, становится больше силы веса), vм –вдоль сита.
С другой стороны, во время части периода колебания рабочего органа материал относительно сита не перемещается.
На рис.8.11 изображено перемещение плоскости грохота (Г=1) и частицы при Г=2; 3,3 и 6,28. При Г =2 время полёта частицы обозначено через t пол. Только время совместного движения материала и плоскости за период tп равно (tп –t пол). В течение этого времени, относительно перемещения материала по поверхности сита не происходит и поэтому
vм =0.
Отставание скорости транспортирования материала от скорости рабочего органа характеризуется коэффициентом передачи скорости
Н =vм/м, который при известном значении ускорения колебания α ω2 определяется по графику (см.рис.8.10).
Формулу производительности грохота
Qв.гр = 3,6 Bhм vм p (15)
Можно преобразовать относительно hм и вычислить высоту слоя материала (м) в месте загрузки.
Рис. 8.11 Схема перемещения частиц материала при разных значениях коэффициента Г.