SU1265001A1 - Способ грохочени сыпучих материалов на взаимно перемещающихс колосниках - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ГРОХОЧЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ НА ВЗАИМНО ПЕРЕМЕЩАЮЩИХСЯ КОЛОСНИКАХ путем воздействи  на колосники механическими колебани ми и возвратно-вращательным движением, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности грохочени  за счет увеличени  скорости движени  материала и предотвращени  забивани  просеивающей поверхности , механические колебани  и возвратно-вращательное движение осуществл ют синхронно с периодом, равньм периоду колебаний, при этом период колебаний опережает по фазе период возвратно-вращательного движени .

Description

Изобретение относитс  -к обогащению полезных ископаемых, а именно к разделению сыпучих материалов по крупности на вибрационном грохоте, и может быть использовано в горной,, металлургической и строительной промьгашенност х . Цель изобретени  - повышение производительности грохочени  за счет увеличени  скорости движени  материала и предотвращение забивани  просеивающей поверхности. На фиг.1 - 4 графически изображены силы, действующие на частицу А, наход щуюс  на колосниках; на фиг. 5 графическое изображение изменени  скорости частицы. Взаимодействие между плоскостью решета в виде колосников и частицей, лежащей на нем, ограничиваютс  силой трени . fG, где f - коэффициент трени  частиць по решету; G - вес части цы (дл  дальнейших расчетов примем ,4; кг), то ускорение грохота j передаетс  частице лишь до тах пор, пока вызьгоаема  им сила инерции этой частицы ,.j -5-j -l--i 0,in2j g y,oi не превзойдет силу трени  fG 0541 0,4. Как это только случитс , части ца отделитс  от грохота, так как сила инерции С преодолеет силу трени  и частица начнет свое самосто тельно движение, не завис щее, по крайней ере от части, от движени  грохота, неизменно св занного с движущим меха низмом. На основании изложенного заклю .чаем, что частица и грохот движутс  вместе, т.е. частица находитс  в относительном покое на решете лишь до тех пор, пока сила инерции, действующа  на частицу, меньше силы трени С fG или G -g-j fG, откуда ,49,81 -3.,924 м/с . Это предельное ускорение назовем критическим, т.е. это то наибольшее ускорение, которое частица может получить от грохота независимо от уско рени -движени  последнего. Ьсли уско рени  грохота j -3,924 и ,4, то частица остаетс  на решете в относительном покое. При ускорении грохота j 3,924 и 0,4 начинаетс  относительное перемещение частицы по решету , необходимое дл  процесса грохочени  и дл  подачи частицы вдоль грохота. Точно также наибольшее ускорение, сообщаемое силой трени  частице от быстрее движущегос  грохота в ту же сторону,, равно j F7;; 8 const независимо от ускорени  са.могЬ грохота . Таким же будет и замедление частицы от действи  силы трени  о решето грохота, движущегос  по тому же направлению или в противоположную сторону, совершенно независимо от скорости, последнего, движени . Рассмотрим зависимости производительности грохота от скорости относительного движени  материала. Пусть относительный путь частицы . по грохоту, пройденный ею в сторону подачи за врем  одного оборота вала, равен S м, тогда при п оборотах вала .в минуту скорость подачи равна, очевидно , „ S-n , V -g-- м/с. Если грохот установлен под некоторым углом к горизонту, то соответ-. ственно измен ютс  величины ускорений , необходимых дл  возможности относительного движени  частиць. В то врем , как при горизонтальном грохоте достаточно сообщить частице ускорение ,4.9,,924 . дл  возможности относительного движени  ее, при наклонном грохоте дл  движени  частицы вниз по уклону приходитс , очевидно, сообщить ей ускорение j, j. Именно, дл  движени  вниз по уклону потребуетс  сила Р| f G-cosoc-Gsinoc, следовательно, потребуетс  ускорение грохота, определ емое из G/g.j 5 fGcostiC-GsinDf;, откуда j , z gCfcosot-srnoi) . Было отмечено, что производительность грохота зависит от относительного перемещени  материала за врем  3 одного оборота вала механизма. основании закона сохранени  эне можем написать mV „ -2 FS. mV GV где кинематическа  эн ги , накопленна  частицей к менту его отделени  от грох V - начальна  абсолютна  скор частицы в этот же момент F - сила сопротивлени  относи ному движению частицы по шету. При горизонтальном грохоте со тивление равно силе трени  ,,4, при движении вниз по наклонному хоту (fcosot-sinoi) 1(0,4cos(v;-sin Относительный путь материала горизонтальном грохоте за один о рот вала определ етс  из ,p.o о V 5- -f G S S-2g. Дл  движени  вниз по наклонно грохоту ползгчаем соответственно CV I (fcosti- sinct), откуда относительный путь частиц вниз 2g TfcosoL- sinouj При посто нной скорости цапф . кривошипа, равной „ 2J-Rn V ---- const, скорость и ускорение грохота оп литс  по общеизвестным формулам II гт iiRn sin{| --- sintf; .COS( |-COSC((™)2x xRcostp, где (f - угол отклонени  кривоши от линии мертвых точек Очевидно, npHCf 90 получаем и V 30 014 а , т.е, в мертвых точках v j,, . С. Более подробно рассмотрим наклонный грохот, получающий качани  вдоль плоскости решета от обыкновенного эксцентрикового механизма. Итак, угол ОС наклона решета выбираем так, чтобы при неподвижном грохоте частица оставалась на нем в nor. кое. Дл  этого должно быть tgo или V ) где arctgf (2) - угол трени  частицы по решету. На частицу А (фиг.1 - 4) всегда действует вниз составл кица  сила т жести Gsinei const: нормальна  сила прижимающа  частицу к решету, тоже посто нна  и равна Gcos5i const, так что и сила трени  fGcosoi const, а направление последней всегда противоположно относительной скорости рассматриваемого тела (частицы)Л . Переменна  по величине сила инерции Р , направленна  всегда вдоль решета грохота, противоположно ускорению его С , действует то вверх - в первом и четвертом квадрантадс, то вниз - во втором и третьем квадрантах . По величине она вьфажа:етс  формулой cos(f, g g где cf - острый угол, составл ющий направлением эксцентриситета ОС с линией движени  06 (дл  упрощени  расчета вли ни  наклона эксцентриковой т ги пренебрегаем) .. Очевидно, скольжение частицы вниз по решету, угол наклона которого удовлетвор ет формуле (1), возможно лишь при положении механизма во втором и третьем квадрантах , когда сила инерции Р и составл юща  силы т жести GSinot действует вниз, в сторону подачи. Поэтому условие подачи частицы вниз по грохоту выражаетс  формулой P+Gsini ; fGcosoi (3) или -- со 2vcosU +Gsin fGcosoi. () Наибольша , действующа  вниз по решету сила инерции npH(, т.е. в правой мертвой точке 12, дл  ко торой получаем из (4) Q/g.Q. r+Gsine Gcosod или , tlv ,.,. 30 Ssinot fgcosei, откуда л л I1 n (fcoBot.- sinti) .(5) Подставл   (() и прин в 7 т.е. 9,,81, получаем при г в ме pax .. (Ш.ЗС) ) г COS(f 1 Г Т Формула (6) определ ет то наимен шее число оборотов вала в минуту, пр котором поДача частищ возможна лишь в один определенный момент, именно . в правой мертвой точке 12. Следовательно , на практике всегда надо брат ЫпДвижение частицы вверх против по дачи возможно в первом и четвертом квандрантах при условии Р5: Gsinoi+fGcosei. (7) Но это  вление нежелательно всле ствие уменьшени  производительности и безполезного расхода энергии. Отсюда получаем аналогичным путе дл  угловой скорости вращени , при которой возможно невыгодное подн ти частицы вверх по решету sin(V + rf) т«гЗО г costj cO§S(,i). Поэтому на практике всегда должн быть при рациональной работе грохот и .. На основании формул (6) и (. 7) получаем дл  нормальной угловой скорости вала грохота пределы 3oJ§isiti I n 30&. (9) Ir.cosoC j r-cosy Отношение nwflii J sin( г-cos If , при обычных на практике значени х углов (f (25-35°) и oi () колеблетс  в пределах 1,1-1,6, в среднем Очевидно, при малых, n „д, незначительно отличаетс  от , т.е. действие грохота ненадежное. Дл  движени  частицы вниз по грохоту предельное ускорение (fcos«ii-sine«) . (11) При ускорении грохота С j начиаетс  перемешение частицы вниз по решету. Предельное ускорение дл  двиени  частицы вверх по решету S (fcosoc+sinei.). (12) Кривые скоростей и ускорений грохота получаютс  в виде правильной синусоиды и косинусоиды, если только считать отношение эксцентриситета эксцентрика г к длине эксцентриковой т ги L равньм . ij Скорость грохота в любой момент равна г ..sintp - -.r. sincf (13) при посто нной скорости центра С эксцентрика „ 2«гп frn ., где cf - угол, составл емый эксцентриситетом ОС с линией движени  0& . Ускорение С грохота в любой момент : .cos(.cos(f()2,. r.costf, (15) где j - центростремительное ускорение центра эксцентрика: j Wr()2. r const. пример 1. Эксцентриситет эксцентрика ,П5 м, коэффициент трени  поко  ,4, так что 0,4 и угол трени  (р 22, угол наклона грохотаоб 8 . Наименьша  углова  скорость вала по формуле (7) n . 30Al-i2 li -4 Jsi 22-8) . r.cosy-3 0:05:co;2F 69 об/мин. Наибольша  по формуле (9) п 3oJSsSiSl,o 19() - Ч r.cosv- oTorcS IF 99 об/мин. так что отношение . Следовательно, действительна  угло ва  скорость вала должна быть 99 об/мин. При об/мин подача совсем прекращаетс , а при об/мин по чаетс  нерациональное действие гро хота с подн тием {материала вверх п решету. Из этого следует, что при опред лении нормальной угловой скорости вала грохота надо исходить из усло ви  п . принимаем в дальнайпю дл  нормальной угловой скорости гр хота 0,uiliL f.(,7 1 rCOS(f как практически наивыгоднейшую вел чину . Очевидно, во избежание нерацион льной работы грохоти должно быть , 1 r-COSV ГCOSU откуда 1600sin((-oi) 900sin(()6) 1600(fcoset-sinot) 900(f cosuy-sin и, наконец, ,28f.(18) Следовательно, формулой (17) мож но пользоватьс  при соблюдении усло ви  (18). Соедин   с условием (1), получаем окончательно дл  выбора угла наклона грохота 0,.(19) fl р и м е р 2. При прежних данны ( пример 1): г-0,5 м и ,4, так чтоу 22 , находим по формуле (19) дл  угла наклона грохота 0,280,4 . tgot :0,4, откуда 62o oi 22. Выбираем У 8 и находим нормальную угловую скорость вала .по фррмуле (19) „.4oJ5ia i-5 i 40Ap2 1i& Ц г.cosy 0,05.-cos22 90 об/мин. Наибольша  скорость грохота по (16) равна п 2.3.14-о, 05.90 It. а V --- «-g-- А . ..-tt 6060 -0,47 м/с. 0018 Наибольшее ускорение грохота по (17) 3.1490. jcosc(.V-)r()«x хО,,45 м/с2, coscf 1. Поэтому крива  скоростей грохота строитс  по закону синусоиды U V-sin(,47sin{;, (20) а крива  ускорений С - по закону косинусоиды , , . . ,45 cos(. (21) Выберем масштабы: дл  скоростей 1 мм, дл  ускорений 1 , тогда на основании (20) и (21) получаем Umai(0,47 мм; С-.-,4,45 ,5 мм. Дл  времен выбираем масштаб: 1 с 360 мм, тогда отрезок оси абсцисс 0-24 (фиг.5), выражающий врем  одного оборота вала, равен ,667 с 0,667х мм.(22) ,Лна  и„о,47 мм и ,44,5 мм строим синусоиду дл  U, косинусоиду дл  с по общеизвестному способу. Предельное ускорение дл  движени  частицы вниз (fcos«t-sinet)9,8l(a,4 cos8 -3 8 ) 2,52 м/с , а дл  движени  частицы вверх (fcoso +sinoi)9,81(0,4cos8 -b -i-sin8°)5,25 м/с2. Принимаем скорости и ускорени  положительными, когда они направлены в сторону подачи материала, т.е. вниз по решету, и отрицательными, когда они направлены в противоположную сторону (вверх по решету). Поэтому проводим пр мую (фиг.5) предельного ускорени  ,52 м/с внизу, под осью абсцисс 0-24, иа рассто нии от последней, равном ,52x ,2 мм, а пр мую предельного ускорени  ,25 м/с - над осью абсцисс О - 24, на рассто нии j 5,25 м/с, т.е. ,25.,5 мм. Так как пр ма  j не пересекает кривой ускорени  С, то при движении центра эксцентрика в первом.квадранте , от точки О до точки 6, частица вижетс  вместе с грохотом,-При движенш центра эксцентрика С во втором

квадранте , между точками 6 и 12, пр ма  предельного ускорени  j пересекает кривую ускорений С в точке а, так что в этот момент начинаетс  относительное перемещение частицы вниз по решету. Начальна  скорость i этот момент

39 мм ,39 м/с.

Поскольку частица имеет относительное движение по решету, сначала (от b до 12) движущегос  тоже вниз, но медленнее частицы, а затем (за точкой 12) движущегос  вверх, то замедление частицы все врем  вызываетс  силой

F fGcosoi-GsinoC const, (23) следовательно, закон изменени  скорости частицы выражаетс  пр мой bd (фиг.5), где отрезок времени d в течение которого абсолютна  скорость частицы доходит до нул , опре дел етс  по формуле

t

(24)

о d g(fcosot-sinoi) или в цифрах

t ,о .55 с о J 2,52

а в прин том масштабе времен Ь ,0,155360 55,7 мм. В точке е пересечени  пр мой bd (фиг.5) с кривой скоростей и грохота последний подхватьшает частицу, что происходит в четвертом квадранте (фиг,4), и отвозит ее назад. Относительное движение частицы за врем  одного оборота вала вьфажаетс  заштрихованной bmed площадью, величина которой равна (фиг,5)

5„ 1700 мм ,

Но при прин тых маси1та6ах 1 мм по ординатам выражает скорость в 1/100 мм/с, а 1 мм по абсциссам выражает 1/360 с, так что 1 KB,мм выражает путь, равньй уооЬбГзбЙОО

Поэтому вс  1гпощадь Sj. выражает

путь

с:- §Ь г,/7о 36000 36000

скорость подачи грохота

,000786 м/с, S-n

V

60

Итак, в точке е грохот подхватывает частицу и увозит ее назад, и везет ее от точки 20 (фиг.5) до точки 24 (при своем ходе назад), а затем при ходе вперед из точки О (24) грохот везет частицу вперед до точки Ь, в которой заканчиваетс  цикл (одного оборота) и начинаетс  его повторение , т.е. частица начинает относительное движение вниз по решету.

В точке Ь (момент начала относительного перемещени  частицы по решету коэффициент трени  поко  переходит в коэффициент трени  скольжени  и его численное значение становитс  меньшим (уже ,4, а например, ,25), следовательно, и сила трени 

(fcos(ii- sinot)g(0,25 cos8- -sinS)

у еньшаетс , что сцособствует увеличению скорости движени  и пройденного пути за один оборот вала.

Таким образом,(фиг.5), мы убеждаемс  , что половину периода грохот производит полезную работу по пере- . мещению материала вниз, а половину периода возит его на себе то в одну, то в другую стороны.

Очевидно, что наиболее рациональным будет, если бы грохот вообще при 1 ходе назад не только не увозил материал с собой (фиг.4) в четвертом kвaндpaнтe5 а наоборот, подавал его вперед, что обеспечивало бы более высокую производительность.

С этой целью предлагаетс  , устран ющий перечисленные недостатки и обеспечивающими значительное повышение производительности.

Согласно предлагаемому способу в момент, когда частица доходит до точки 6 (в этой точке скорость частицы равна наибольшей скорости 0,47м/с (фиг.5), колосникам сообщает синхронное возвратно-вращательное движение с периодом, равным периоду колебаний (качаний) .грохота.

Таким образом, по фазе колебани  опережают возвратно-вращательное

движение колосников на . В резуль

тате этого, когда грохот находитс  в крайнем правом положении (в правой мертвой точке 12) и его скорость равна нулю, а ускорение частицы (материала ) максимальное, то в это врем  колосники поворачиваютс  на вок11 1

руг своей оси, и линейна  (окружна ) скорость колосников максимальна, что резко способствует движению частицы вниз по решету.

«

При выходе грохота с точки 12 и подходе к точке 18 колосники вращаютс  в заданном направлении, а в точке 18 (фиг.5) направление вращени  колосников измен етс  на противоположное и в четвертом квандранте грохот не может вести частицу лазад, так как коэффициент трени  поко  находитс  в состо нии коэффициента трени  скольжени  и точка е прежнего подхвата частицы грохотом перемещаетс  в точку, например, е (точку 23) а лини , соедин юща  точки d (фиг.5) и е , выражает закон изменени  скорости частицы по предлагаемому способу .

65001.2

I

Суммарна  площадь bmed и dee выражает путь и скорость подачи грохота по предложенному способу.

Следовательно, путь, пройденный 5 материалом, составл ет

1700+1 660

0,093,

S ЗбООО

где 1660 - площадь (условного) треугольника dee при скорости подачи материала, равной

.. Sin 0,093 90 ,, ., , .-g- 0,14 м/с,

что превьшгает прежние показатели работы грохота почти в два раза.

Поскольку на грохоте находитс  не одна частица, а их множество, то движение общей массы несколько измен етс  , так как частицы оказывают взаимное вли ние на их движение.

O-tif

0-Ztf

Фиг. 5

Claims (1)

1. СПОСОБ ГРОХОЧЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ НА ВЗАИМНО ПЕРЕМЕЩАЮЩИХСЯ КОЛОСНИКАХ путем воздействия на ко- лосники механическими колебаниями и возвратно-вращательным движением, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности грохочения за счет увеличения скорости движения материала и предотвращения забивания просеивающей поверхности, механические колебания и возвратно-вращательное движение осуществляют синхронно с периодом, равньы периоду колебаний, при этом период колебаний опережает по фазе период возвратно-вращательного движения.

   Τ0Ό992Ι