CC BY
44
УДК 622 К. С. Назаров
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГРОХОТА С ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ МАТЕРИАЛОВ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЗЕРЕН ГРАНИЧНОЙ КРУПНОСТИ
дним из актуальных вопро-сов, в настоящее время яв-ляется классификация трудно грохо-тимого материала. Разработанное, как у нас, так и за рубежом, множество практических методов и просеивающих устройств, служащих для повышения эффективности просеивания трудно грохотимого сырья направлены на повышение эффективности прохождения частиц сквозь сито и снижение закупоривания ячеек сита зёрнами граничной крупности.
Перспективным, для интенсификации процесса грохочения, является комбинация непосредственного возбуждения сита и возбуждения короба грохота, создание на сите многочастотных полей колебаний или возбуждение пространственных колебаний короба грохота.
Для проведения экспериментальных исследований по разделению материала с большим содержанием частиц граничной крупности, на кафедре горной механики и транспорта под руководством проф. Картавого Н.Г. был спроектирован и изготовлен экспериментальный стенд (рис. 1). Экспериментальный стенд состоял из стальной рамы 7 размером 600х400х400, к которой на четырёх мягких цилиндрических пружинах 3 был подвешен жесткий вибрирующий орган. Жесткость пружин была выбрана на-
столько малой, чтобы частоты собственных колебаний вибрирующего органа не превышали 1/8 от угловой скорости вращения вибровозбудителей. Дебалансы вибровозбудителей 2 приводились во вращение от установленных на рабочем органе электродвигателей 1. Номинальная мощность каждого двигателя 180 Вт; номинальная частота вращения роторов двигателей: 1486 и 1494 об/мин соответственно. Синхронная частота вращения - 1490 об/мин. Двигатели были соединены между собою жёсткой связью 6, образуя жёсткий блок (вибрирующий орган), к жёсткому вибрирующему органу крепился короб грохота 4, с просеивающей поверхностью 5. Жесткость вибрирующего органа была обеспечена достаточно большая, для того, чтобы исключить возможность возникновения в нём существенных упругих колебаний. Массы т дебалансов могли изменяться в пределах от 0,01 до 1 кг. Эксцентриситет е дебалансов составлял 22 мм. Наибольшее значение возмущающей силы, развиваемой одним дебалансом вибровозбудителя, могло достигать, 430 Н. Оси дебалансных вибровозбудителей располагались в одной плоскости и были равноудалены от центра.
Вибровозбудители не были связа-ны между собой кинематически. При-вода дебалансов (электродвигатели) не были связаны электрически. Синх-ронное
синфазное или противофазное вращение дебалансов осуществлялось вследствие явления самосинхронизации.
В качестве рабочего органа стенда использовался короб с плетёным ме-
таллическим ситом размером ячейки 6 мм.
При проведении экспериментальных исследований производились измерения: амплитуды и частоты колебаний рабочего органа, частоты вращения дебалансов, количественных показателей процесса разделения, фиксировалась
Рис. 2
формы траекторий колебания точек рабочего органа, была разработана и изготовлена аппаратура бесконтакт-ного замера на основе цифровой съёмки и регистрации процесса.
Проведён ряд экспериментов для определения эффективности грохочения «трудных» и «затрудняющих» частиц идеально круглой формы (рис. 2). Опыты проводились с использованием сталь-
траектория колебаний рабочего органа. Для регистрации
ных шариков диаметром 5,5 мм -«трудное» зерно и 6,4 мм - «затрудняющее» зерно [1].
Привод стенда грохота монтировался по двум различным схемам (рис. 3): с соосным расположением дебалансов (схема 1 и 2) и с диагональным расположением дебалансов (схема 3). Для первой схемы соответствует режим вращения дебалансов, при котором вращающийся вектор ускорения направлен по ходу движения материала, а привод генерирует колебания близкой к круговой траектории. Для второй схемы соответствует режим, когда вращающийся вектор ускорения направлен против хода движения материала. Этот режим используется на грохотах с круговой траекторией колебаний именно для просеивания фракций с повышенным содержанием частиц граничной крупности. Вибрационный привод, смонтированный по диагональной схеме (схема 3) генерирует пространственные колебания сита.
Из полученных результатов видно (рис. 3), что эффективность грохочения для 2 и 3 схемы максимальна -количество зёрен подрешет-ного продукта в надрешет-ном всего лишь 1,5 и 1,1 % соответственно. Однако использование площади сита наиболее равномерно по его длине при работе по диагональной схеме (схема 3). Так, при работе для схемы 2 в последней трети площади сита практически не происходит разделение материала на фракции, тогда как ис-
Рис. 3
пользование площади сита по длине для диагональной схемы относительно равномерно.
Это объясняется специфической, зигзагообразной траекторией движе-ния частиц по ситу (рис. 4). В первой части сита дополнительная пространственная составляющая колебаний способствует наилучшему распределению материала по ширине сита. Это особенно важно при неравномерной подаче материала в питании. На выходе движение потока частиц замедляется за счёт увеличения длины пути частицы по ситу и увеличения числа точек их возврата. Это
Рис. 4. 1 - двигатель, 2 - дебаланс вибровозбудителя, 3 - сито
позволяет повысить эффективность прохождения частиц подрешетного материала сквозь сито, так как увеличивается время нахождения частицы на сите и число её контактов с ним, интенсифицируется процесс сегрегации.
Для определения траектории движения частиц по ситу был использован специально изготовленный датчик. На рис. 5 представлены смонтированные траектории для экспериментальных серий отражающих наиболее типичные случаи движения частиц по просеивающей поверхности стенда-грохота с диагональным расположением дебалансов вибровозбудителей (схема 3, рис. 3). Кроме
специфической зигзагообразной траектории частиц по ситу необходимо так же отметить большое число случаев изменение направления движения частицы в противоположную сторону (рис. 5 а, б, в, г, е), что значительно увеличивает время нахождения частиц на сите (рис.
Рис. 5. Примеры траекторий перемещения частицы по ситу
^ гр.» с
п
60
50
40
30
20
10
о
1 2 3 4 5 6 к
Рис. 6. Графики зависимостей времени 1гр нахождения частиц на сите от параметра К
. •
' \ • . П = -0,2 е0,74К+64,8<Г'\^
■■ в ^
1 \ •
П = -2,17 е0'36 к + 51,9 ■
\
П = 0,277 е0,67 К +21,67
1 2 3 4 5 6 К
схемы стенда-грохота: ♦♦♦ -1, ■■■ - 2,»«« ■ 3-
Рис. 8. Графики зависимостей числа п точек возврата частиц для одной серии из 50 опытов от параметра К
Из графиков зависимостей времени ^ нахождения частиц на сите от параметра относительного ускорения К [2]: для схем 1 и 2:
Аа 2
к а----------
д асов
и для схемы 3:
Аа 2авт( . )
Рис. 7. Точки возврата для серии из 50 опытов при диагональном размещении дебалансов вибровозбудителей
К □ ■
д асов
где а - угол наклона сита к горизонту; в - вектор направления ускорения сита; А и ш - соответственно амплитуда и частота колебаний короба, g - ускорение свободного падения приведённых на рис. 6 видно, что время нахождения частиц на сите для 2 и 3 схем (рис. 3) примерно одинаково. Однако преимущество диагональной схемы (схема 3) состоит в относительно равномерном использовании площади сита по его длине.
Во второй части сита, благодаря пространственной составляющей колебаний увеличивается количество точек возврата частиц. На рис. 7 по-казан пример рас-
пределения точек, в которых частица изменила направление
движение на противоположное для одной серии из 50 опытов при К = 5 и диагональном размещении дебалансов вибровозбудителей.
Число точек возврата частицы при возбуждении пространственных колебаний сита на 20 % превышает их число при работе грохота по 2 схеме (рис. 8). Однако время нахождения частиц на сите примерно одинаково. Это объясняется тем, что при пространственных колебаниях сита число точек возврата количественно увеличивается во второй части сита. Это позволяет более эффективно использовать просеивающую поверхность по её длине. Для схемы 3 эффективность уменьшается.
Из полученных результатов видно, что пространственные колебания сита
1. Перов В.А., Андреев Е.Е., Биленко Л.Ф. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: «Недра». 1990 г. 301 стр.
грохота могут служить повышению эффективности грохочения материа-ла с повышенным содержанием зёрен граничной крупности. Так же как и на грохотах с круговой траекторией колебаний сита при увеличении доли фракции трудно грохотимого сырья в исходном продукте используется ре-верс направления ускорений сита, так и для грохотов с линейной траекторией колебаний сита рационально применение дополнительных состав-ляющих колебаний сита, обеспечи-вающих пространственные его коле-бания.
Реализация предлагаемой диагональной схемы размещения самосин-хронизирующихся вибровозбудителей может обеспечить повышение эффективности вибромашин. Использова-ние этой схемы расширяет возможно-сти вибромашин для переработки по-лезных ископаемых.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Meinel A. Zur Fein-, Mittel- und Grob-komklassierung auf Wurfsiebmaschinen // Aufbe-reitungstechnik. Nr. 7. 1998. Стр. 317 -326.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------
Назаров Константин Сергеевич - аспирант, кафедра «Горная механика и транспорт», Московский государственный горный университет.
