Расчет параметров грохотов с плоскими ситами. Методические указания по дисциплине ''Механическое оборудование предприятий строительной индустрии''

Министерство образования Российской Федерации Восточно-Сибирский государственный технологический университет

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГРОХОТОВ С ПЛОСКИМИ СИТАМИ Методические указания по дисциплине «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии»

Составитель: Дамдинова Д.Р.

Издательство ВСГТУ Улан-Удэ 2001

Общие сведения Методические указания по дисциплине «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии» для студентов специальности 290600 – Производство строительных материалов, изделий и конструкций и направлений 550100, 653500 – Строительство.

Рецензент: Чимитов А.Ж.

Сортировкой называют разделение частиц материала по крупности или другим отличительным признакам с целью получения фракций или классов повышенной однородности. Механическая сортировка – это разделение частиц по крупности с помощью грохотов. Основной рабочей частью грохотов являются просеивающие поверхности. Грохоты квалифицируют по следующим признакам: по типу просеивающей поверхности – неподвижные, качающиеся, вибрирующие, вращающиеся; по форме просеивающей поверхности и ее положению в пространстве – плоские и изогнутые, горизонтальные и наклонные. Просеивающие поверхности конструктивно выполняют в виде колосниковых решеток (крупное грохочение от 200 до 500 мм), штампованных решет (среднее грохочение от 50 до 200 мм) и плетенных сит (мелкое грохочение от 1 до 50 мм и тонкое просеивание от 0,04 до 1 мм). При перемещении по просеивающей поверхности сит материал разделяется по крупности. Зерна материала, прошедшие через отверстия, называются нижним классом. Отношение (в процентах) массы зерен, прошедших сквозь сито, к количеству материала такой же крупности, содержащегося в исходном материале, называют эффективностью грохочения. Эталонное значение эффективности грохочения в зависимости от материала и типа грохотов составляют 86…91%. Основными технологическими показателями работы грохота являются качество продуктов грохочения и производительность.

1. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГРОХОТОВ С ПЛОСКИМИ СИТАМИ Важнейшими параметрами, определяющими эффективность и производительность грохочения являются размеры просеивающих поверхностей, частота и амплитуда колебаний, угол наклона грохота, направление вращения вала вибратора и траектория движения сита. Важную практическую роль играет способность грохота к самоочистке отверстий сит. Способность грохота к самоочистке определяется инерционными силами, приложенными к застрявшим в отверстиях зернам. Существует методика расчета, которая определяет оптимальную скорость колебания сит v, при котором происходит самоочищение отверстий сит: -для грохотов с просеивающей поверхностью, расположенной в горизонтальной плоскости и с направленными колебаниями: v0 = 7,72√h, (1) - для грохотов наклонных, с круговыми колебаниями: v0 = 4,28√h, (2) где h - высота подбрасывания зерен над поверхностью сита, м. Экспериментально установлено, что самоочищение сит происходит, если: h ≥ 0,4 В, (3) где В – размер отверстий, м; По вычисленной скорости колебаний сит определяют основные параметры колебаний грохота. (4) vo = Ха ω, м/с где Хa – амплитуда колебаний, м. ω – угловая частота колебаний, рад/с;

Если на грохоте установлено два или три яруса сит, то скорость рассчитывается по ситу с наибольшим размером отверстий. Амплитуда колебаний определяется следующим образом: Кд g cos α Ха = ---------------- , (5) 2 ω sin β где Кд – динамический коэффициент, представляющий собой отношение составляющей силы тяжести в плоскости, перпендикулярной ситам. Данный коэффициент учитывает режим работы грохота и нагруженность его конструкции. Для обеспечения приемлемой долговечности грохота должно быть Кд < 8. α – угол наклона сит к горизонтали (0-30°), β – угол между плоскостью сит и направлением действия инерционной силы: β = 90° для наклонных сит с круговыми колебаниями; β = 35°– 40° для горизонтальных грохотов с направленными колебаниями. При назначении амплитуды колебаний надо иметь ввиду следующее. Установлено, что ускорение грохота W, превышающее 80 м/с приводит к быстрому выходу из строя узлов грохота и возникновению трещин в коробе. Поэтому W = ω 2Ха ≤ 80 м/с (7) Выполнение этого условия при работе грохота является обязательным наряду с выполнением условия для самоочищения отверстий сит (см. формулу 4) Диапазоны значений частот, амплитуд и динамического коэффициента грохотов, изготовленных отечественной промышленностью приведены в [3].

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИВОДА ГРОХОТОВ Мощность двигателя грохотов определяется по формуле: N ср + Nтр а) Nдв =------------------ , Вт (8) 1000η где Nср – мощность, необходимая для поддержания колебаний системы: S ω3 Ха sin 2 ϕ (9) Nср =- --------------------- , 4 где S – статический момент дебалансов, кг⋅м, ϕ – угол сдвига фаз между вынужденными колебаниями и вынуждающей силой (ϕ = 145°…155°). Статический момент дебалансов: Хa (mk+ 0,15mм ) S = mдr = - --------------------------- , (10) cosϕ где mк - масса короба грохота, где mм - масса материала. Значение mк определяется из конструктивных соображений; m рассчитывают из того, что коэффициент загрузки короба грохота не превышают 0,5. Далее определяют статический момент одного дебаланса, задавшись предварительно количеством дебалансов (кг⋅м) S m′д⋅ r = ------, (11) e где е – число дебалансов.

Задавшись конструктивными размерами дебаланса по существующим методикам расчета (1,4) определяют расстояние от оси вращения до центра тяжести дебаланса r, его массу mд и толщину l д. Nтр- мощность, необходимая для преодоления трения в подшипниках, Вт: Nтр = М тр ω, (12) где Мтр = Fтр d/2 - момент трения, H⋅м; Fтр = μ⋅Q - сила трения в подшипниках, H μ - приведенный коэффициент трения качения (μ = 0,005…0,001) Q = m⋅ r ⋅w2 - вынуждающая центробежная сила, Н d = 0.06 …0,1м – диаметр беговой дорожки внутреннего кольца подшипника качения. Таким образом, d d Nтр = Fтр ω = Fтр ------ ω =μ Q ----- ⋅ ω = 2 2 2 3 μmrω ⋅ μ S⋅ω ⋅d = ---------- = ------------- , (14) 2 2 Суммарная расчетная мощность эл. двигателя, Вт: - для горизонтальных грохотов с направленными колебаниями: Nср + N тр Nдв = ---------------- , (15) η - для наклонных грохотов с круговыми колебаниями: 2Nср+Nтр Nдв = --------------- , η где η – к.п.д. привода (η = 0,85 ...0,9)

(16)

б) По методике, предложенной в (3) мощность, потребляемая гирационными грохотами (Nдв) определяют по формуле: 4 G1 r2 n3 Nдв = ----------------- Вт, (17) η где G1 - масса подвижной рамы с ситами и материалом в кг; r - эксцентриситет вала в м; n - число оборотов вала в 1 сек; η - к.п.д. грохота. Мощность, потребляемую инерционными грохотами определяют: 4 f M π3 n3 r′ d N′ = ----------------------- Вт, (18) η где f – приведенный коэффициент трения качения подшипников, равный 0.01 – 0.0025; М – масса дебаланса в кг; n - число оборотов вала в 1 сек; r′ – расстояние от центра тяжести неуравновешенной части дебаланса до оси вращения в м; d – диаметр цапфы вала в м., η - к .п.д. грохота. По значениям Nдв и числу оборотов в минуту ротора электродвигателя, которое следует определить из кинематического расчета привода следует выбрать стандартный электродвигатель. 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ГРОХОТА Производительность (м3/ч) виброгрохотов по В.А. Бауману и П.С. Ермолаеву определяется по формуле: Q = g F m К΄1 К΄2 К΄3, м3/ч

(19)

гдe g - удельная производительность сита, м3/ч (табл.2) F - площадь просеивающей поверхности грохота, м2; m - коэффициент, учитывающий неравномерность питания, форму зерен и тип грохота (табл.7); К΄1 - коэффициент, учитывающий угол наклона грохота; К΄2 - коэффициент, учитывающий содержание зерен нижнего класса в исходном материале, % ; К΄3 - коэффициент, учитывающий содержание в нижнем классе зерен, размеры которых меньше половины размера отверстий сита, % Значения К΄1, К΄2, К΄3 (табл. 3). Производительность работающего грохота с просеивающей поверхностью прямоугольной формы можно определить следующим образом: Q = 3600 B h v ρ k, м3/ч

(20)

где В - ширина грохота, м; h - условная высота слоя материала на грохоте, м; v - средняя скорость перемещения материала по грохоту, определяемая по графику, м/ч; g – насыпная плотность материала, кг/м3; k – коэффициент, учитывающий вид просеивающей поверхности: для каскадной к = 1, для плоской к = 0,85; для криволинейной к = 1,5. При определении производительности двух- и трехситных грохотов расчет следует производить по наиболее загруженному ситу. После определения производительности грохота оценивают эффективность грохочения – отношение массы материала, прошедшего сквозь отверстия сита к массе материала данной крупности, содержащейся в исходном продукте. Эф-

фективность грохочения отражает качественную сторону процесса грохочения и определяется следующим образом: Е = е К1, К2, К3 (21) где е - эталонная эффективность грохочения; К1 – коэффициент, учитывающий угол наклона грохота; К2 коэффициент, учитывающий процентное содержание нижнего класса в исходном материале; К3 – коэффициент, учитывающий процентное содержание в нижнем классе зерен, размером меньше половины отверстия сита. Значения е, К1, К2, К3 см. табл.4. В качестве оптимальной производительности грохота следует принимать ее максимальное значение , при котором эффективность грохочения для данных конкретных условий будет максимальной. 4. РАСЧЕТ ПРУЖИННЫХ АМОРТИЗАТОРОВ Общая жесткость стальных пружин С, Н/м W (22) С∑ = ---------- (m + 0.15m) 25 Жесткость одной пружины, С∑ С = ----------(23) n где n – количество пружин. Задаваясь геометрическими размерами пружины, находят число ее рабочих витков Z, соответствующих данной жесткости: Gст d4 Z = -------------- = 12…18, (24) 3 8D C

где Gст = 85000 МПа – модуль сдвига стали; d – диаметр проволоки пружины, м; D – 0.15…0,3 м – диаметр пружины (D/d > 4). Расчет открытой передачи привода и узлов грохота на прочность следует вести по методике, изученной в программе курса «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии» ч. 1. Рекомендуемая литература: 1. Константопуло Г.С. Примеры и задачи по механическому оборудованию заводов железобетонных изделий; М., Высш. школа 1986. 2. Морозов М.К. Механическое оборудование заводов сборного железобетона. Расчетно- практические упражнения и курсовое проектирование; Киев, «Высш. школа», 1982. 3. Борщевский А.А., Ильин А.С. Механическое оборудование предприятий сборного железобетона., М., Высш. школа, 1985. Таблица 7 Значения коэффициента, учитывающего неравномерность питания, форму зерен и тип грохота, m Тип грохота Виброгрохот горизонтальный Виброгрохот вертикальный

Форма зерен гравий щебень 0,80 0,65 0,60

0,50

5

6

Размер квадратного отверстия сит, мм Размер круглого отверстия сита, мм 12

10

10

18-20

14-16

15

24-26

18-20

20

30-32

25

25

47-52

35-40

40

89-90

70

70

К′1

0,45

0,5

0,7

13

11 Угол наклона сита, град.

9

37

23

Удельная производитель- 12 ность для горизонтальных грохотов и грохотов с углом наклона сита 180, м3/м2 час

16

10

0,8

15

43

20

0,9

17

56

35

1,1

19

62

40

Значения параметров Размер квадратного отвер- 5 стия в свету, мм

Параметр

1,3

21

80

60

1,4

22

82

70

Таблица 2 Значения коэффициентов, учитывающих угол наклона грохота и зерновой состав исходного материала

5

Размер граничного зерна фракции, мм

Таблица 1

0,58

10

0,63

К′2 Содержание в нижнем классе зерен, размеры которых меньше половины размера отверстий сита, %

К′3

0,72

20

0,66

20

0,7

13

37

16

0,91

40

0,84

40

0,8

15

43

20

1,1

60

1,0

60

0,9

17

56

35

1,3

21

80

60

1,4

22

82

70

1,2

70

1,1

70

1,3

80

1,17

80

1,4

90

1,25

90

Продолжение таблицы 3

1,1

19

62

40

Значения параметров

Для горизонтального грохота с направленными колебаниями К′2=1

10

Содержание зерен нижнего класса в исходном материале, %

К′1

0,5

11

9 0,,45

23

Удельная производитель- 12 ность для горизонтальных грохотов и грохотов с углом наклона сита 180, м3/м2 час Угол наклона сита, град.

10

Размер квадратного отвер- 5 стия в свету, мм

Параметр

Таблица 3 Значения коэффициентов, учитывающих угол наклона грохота и зерновой состав исходного материала

0 1,0

Эффективность е, % Угол наклона К1

0,86

20

0,9

К2 Содержание в нижнем классе зерен, меньших половины размера отверстий сита,% К3

20

1,07

89,0

Материал

Содержание зерен нижнего класса в исходном материале, %

9

Щебень

Тип грохота

0,95

0,98

40

0,95

0,9

30

40

30

1,05

12

Гравий 91,0

Горизонтальный с направленными колебаниями

Параметр

Таблица 4

1,01

1,0

1,0

60

1,0

18

60

86,0

50

0,97

50

1,03

15

Щебень

87,0

0,88

24

1,03

70

1,02

70

1,04

80

1,03

80

Продолжение таблицы 4

0,96

21

гравий

Наклонный с круговыми колебаниями

Грохот

Значение коэффициентов е, К1,К2, К3

Таблица 5 Техническая характеристика гирационных (эксцентриковых) грохотов Элементы характеристики Размер сит в м ширина длина Эксцентрисит ет приводного вала в мм Число обор. вала в 1 сек Размеры отверстий ,мм Мощность в квт Число оборотов электродвигат елей в 1 сек Производител ьность в м3/ч Максимальна я допустимая крупность кусков в мм Габаритные размеры в м длина ширина высота Масса грохота вт

СМ-571

Модель СМ-572 СМ652А

СМ653

1,25 3

1,5 3,75

1,5 3,75

1,75 5

2,5 21,7

4 14,6

4 14,6

4,5 13,3

22х22 7 24

-

135х135 26х26 75х75 14 10 16,3

250

16,3

140

10 16,3

-

Таблица 6 Техническая характеристика вибрационных инерционных грохотов Элементы характеристики Размеры просеивающей поверхности в м: ширина длина Число ярусов сит Угол наклона грохота в град Число оборотов вала вибратора в 1 сек Амплитуда колебаний в 10 м Мощность электродвигате-ля в квт Число оборотов вала эл-ля в 1 сек

С-785

1,75 4,5 2

Модель СМ-742 С-861

1,2 1,82 3

1,0 1,5

СМ-13

2

0,95 1,2 2

До 25

-

-

-

20

12,3

12,5

12,3

6

10

-

-

20

4,5

4,5

7

22,5

-

-

100 3,56 2,14 0,9 2,67

400 4,65 2,698 1,45 7,592

150 4,3 2,629 1,038 5,93

150 5,145 2,759 1,044 6,1

Производительность в м3/ч Габаритные размеры в м: длина ширина высота

-

50

40

40

5,42 2,53 1,43

3,97 1,55 1,35

2,85 2,05 1,22

3,15 1,92 1,23

1,03

80

1,04

1,02

70

1,03

1,0

60

1,01

Содержание зерен нижнего

80

70 60

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГРОХОТОВ С ПЛОСКИМИ СИТАМИ Методические указания по дисциплине «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии»

Составитель: Дамдинова Д.Р.

Подписано в печать 27.05.2002 г. Формат 60х84 1/16. Усл.п.л. 0,93, уч.-изд.л. 0,7. Тираж 50 экз. С. 139. Издательство ВСГТУ, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская,40,а ВСГТУ, 2002 г.