CC BY
4
УДК 621.928.26
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-649-653
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЖЕЛОБООБРАЗНОЙ ВАЛКОВОЙ СОРТИРОВКИ
С ПОДВИЖНЫМИ ФАРТУКАМИ
А.В. Кондратьев, Т.И. Лысенко, В.Ю. Анцев, А.В. Анцев
Приведены результаты исследований влияния конструктивных и кинематических параметров на эффективность и время процесса грохочения гравия на валковой желобообразной сортировке с подвижными фартуками. Получены зависимости эффективности и времени процесса просеивания гравия от углов наклона желобообразной поверхности сита, частоты вращения валов с дисками, скорости движения фартуков и шага их расстановки. Определены рациональные параметры желобообразной валковой сортировки, обеспечивающие высокую результативность процесса грохочения каменных материалов.
Ключевые слова: желобообразная валковая сортировка, подвижные фартуки, продольный и поперечный углы наклона сита, частота вращения валов с дисками, скорость движения фартуков, эффективность и время грохочения, гравий.
Основной операцией при производстве нерудных строительных материалов является разделение каменного материала по крупности. Фракционирование гравия и щебня в основном осуществляется на вибрационных и барабанных сортировках, которые постоянно модернизируются для оптимизации процесса грохочения [1-3]. С этой же целью проводятся работы по созданию новых конструкций разделительных устройств, обеспечивающих высокую производительность и эффективность классификации материала [4-6].
Одним из вариантов таких устройств является желобообразная сортировка с подвижными фартуками [7-11]. В связи с этим планируемые исследования на желобообразном грохоте были направлены на обоснование рациональных его параметров, исходя из наибольшей результативности процесса фракционирования каменного материала.
Схема стендового оборудования желобообразной сортировки с подвижными фартуками представлена на рис. 1. Устройство состоит из валов 1 с дисками 2, образующими желобообразную поверхность сита. Над дисками 2 вдоль валов 1 установлены подвижные фартуки 3.
Сортировка работает следующим образом. С торца желобообразной поверхности на вращающиеся диски 2 подается исходный материал, который подхватывается подвижными фартуками 3 и транспортируется вдоль валов 1 желобообразной поверхности в сторону выгрузки. Зерна материала при этом двигаются по сложной траектории, постоянно поднимаясь и скатываясь по стороне желоба, обеспечивая тем самым распределение материала по поверхности сита, что, в свою очередь, способствует просеиванию мелкой фракции между дисками 2. Частицы материала верхнего класса выгружаются с устройства в конце желоба.
Fraction 40.,.140 mm
Fraclion 0...40 mm
Кгас1юп 0...40 тш
Рис. 1. Схема желобообразной сортировки с подвижными фартуками
Техническая характеристика стендового оборудования была следующей: количество валов - 5, длина вала - 600 мм; диаметр вала - 50 мм, расстояние между осями соседних валов - 240 мм; форма дисков - восьмигранная, диаметр дисков - 340 мм; толщина дисков - 8 мм; промежуток между соседни-
649
ми дисками вала - 30 мм; ширина просеивающей поверхности - 900 мм. Продольный угол наклона желоба (угол наклона валов) по ходу движения материала у = 0— 8° , а поперечный угол установки верхнего вала по отношению к предыдущему (наибольшая крутизна поверхности желоба) атах = 55°.70°, шаг расстановки фартуков - 150 и 300 мм; частота вращения валов с дисками п = 70.141 об/мин; скорость движения фартуков уф = 0,2.0,7 м/с. Подача материала на валковое
сито изменялась в интервале 90...630 кг/мин. Материал подавался на грохот с ленточного транспортера со следующими техническими характеристиками: длина ленточного конвейера - 1,3 м, ширина ленты -0,2 м; скорость ленты - 0,17 м/с.
На первом этапе изучали влияние углов наклона валкового сита на эффективность процесса грохочения гравия. Качественные показатели и время процесса фракционирования в зависимости от продольного угла наклона желоба представлены в табл. 1. Полученные результаты показывают, что с увеличением наклона сита сначала происходит повышение эффективности грохочения Е, а затем снижение. Наибольшее значение эффективности грохочения соответствует углу у = —6°. С увеличением наклона сита по ходу выполнения технологического процесса скорость движения материала увеличивается, поэтому время его просеивания уменьшается.
Результативность процесса грохочения
Таблица 1
Показатели Продольный угол наклона поверхности желоба у, град
0° -2° -4° -6° -8°
Эффективность грохочения, % 98,29 98,59 99,08 99,31 97,70
Время грохочения, с 9,12 8,98 8,82 8,46 7,93
В табл. 2 отображено влияние поперечного угла наклона стороны желоба на интенсивность просеивания материала. Из представленных данных можно заключить, что самый высокий показатель эффективности Е = 98,87 % получен при атах = 60°. Повышение времени процесса с ростом атах
объясняется уменьшением распределения материала по ширине желоба, вследствие чего скорость его перемещения по устройству снижается.
Результативность процесса грохочения
Таблица 2
Показатели Поперечный угол наклона поверхности желоба атах, град
55° 60° 65° 70°
Эффективность грохочения, % 97,84 98,87 98,31 97,40
Время грохочения, с 8,42 9,06 9,11 9,35
Далее изучали влияние частоты вращения валов с дисками на эффективность процесса грохочения (рис. 2).
Частота врашешш валов с дисками и, об/мин
Рис. 2. Зависимость эффективности грохочения от частоты вращения валов с дисками
Результаты эксперимента показывают, что с ростом П сначала происходит повышение эффективности грохочения, а затем после 106 об/мин снижение. При этом распределение просеивания материала по длине желоба представлено в табл. 3, а по ширине сита в табл. 4. Из табл. 3 видно, что на первой половине длины желоба наибольшее количество материала просеивается при П = 105,7 об/мин, когда материал просеивался по ширине сита наиболее равномерно (табл. 4). С увеличением частоты вращения валов с дисками возрастало количество материала, смещаемого в сторону верхних валов желоба, где в
650
силу большой крутизны сита уменьшались просеивающие промежутки, что несколько замедляло проход между дисками мелкой фракции материала. Уменьшение частоты вращения валов с дисками относительно 105,7 об/мин приводило к скоплению большей части материала на нижних валах желоба. Вследствие этого крупная фракция материала перекрывала отверстия в сите, препятствуя тем самым просеиванию зерен нижнего класса.
Таблица3
Просеивание материала по длине желоба в зависимости от частоты вращения валов с дисками
Частота вращения валов с дисками П , об/мин Просеиваемость гравия по длине желоба, %
0,07 м 0,22 м 0,37 м 0,52 м
70,3 61,11 29,17 4,63 3,24
84,7 62,96 28,7 4,17 2,96
105,7 64,35 28,24 3,70 2,78
126,7 64,81 26,85 3,29 2,31
141 65,74 25,93 2,78 2,08
Таблица 4
Просеивание материала ^ по ширине желоба в зависимости от частоты вращения валов с дисками
Частота вращения валов с дисками n , об/мин Просеиваемость гравия по ширине желоба, %
0,075 м 0,225 м 0,375 м 0,525 м 0,675 м 0,825 м
70,3 14,35 17,59 26,39 32,87 4,41 2,78
84,7 12,96 15,74 25,01 34,72 6,02 4,17
105,7 12,5 14,81 24,07 35,65 7,41 5,09
126,7 10,19 12,27 22,69 36,57 9,72 6,02
141 8,33 10,65 21,76 37,96 11,11 6,48
100
99
97
С>
96
0,15
0,3 0.45 0,6
Скорость движения фартуков v Ф. м/с
0,75
Рис. 3. Зависимость эффективности грохочения от скорости движения фартуков: А - шаг фартуков 150 мм; ▲ - шаг фартуков 300 мм
11,4
я
о о. с
m
10,6
9,8
8,2
0,15
0,75
0,3 0,45 0,6
Скорость движения фартуков v Ф, м/с Рис. 4. Зависимость времени грохочения от скорости движения фартуков: А - шаг фартуков 150 мм; ▲ - шаг фартуков 300 мм
Влияние на эффективность грохочения скорости движения фартуков и частоты их расстановки показано на рис. 3. Из представленного графического материала можно наблюдать, что с увеличением
Уф от 0,22 м/с до 0,46 м/с происходил рост E, а последующее повышение скорости до 0,7 м/с приводи-
ло к снижению эффективности грохочения. Поэтому скорость движения фартуков уф = 0,46 м/с можно
считать оптимальной. При этом расстояние между фартуками 150 мм является наиболее предпочтительным, поскольку эффективность грохочения в среднем была на 2 % выше по сравнению с промежутком между фартуками 300 мм.
Представленная на рис. 4 зависимость времени процесса грохочения от скорости уф подтверждает преимущество промежутка между фартуками 150 мм, когда / в среднем на 11 % было ниже по сравнению с шагом 300 мм во всем диапазоне изменения скорости движения фартуков.
Распределение просеиваемости материала по длине и ширине валкового сита в зависимости от
Уф при шаге расстановки фартуков 150 мм представлено в табл. 5 и 6 соответственно.
Таблица 5
Скорость движения фартуков уф, м/с П росеиваемость гравия по длине желоба, %
0,07 м 0,22 м 0,37 м 0,52 м
0,22 62,51 31,94 3,01 0,69
0,32 61,57 31,11 4,63 1,25
0,46 60,23 30,56 6,48 2,18
0,60 59,26 29,63 7,41 2,78
0,70 57,87 28,71 7,87 3,47
Таблица 6
Просеивание материала по ширине желоба в зависимости от скорости движения фартуков
Скорость движения фартуков уф, м/с Просеиваемость гравия по ширине желоба, %
0,075 м 0,225 м 0,375 м 0,525 м 0,675 м 0,825 м
0,22 11,11 15,51 25,93 37,50 5,56 1,85
0,32 12,04 15,05 24,54 36,57 6,94 3,24
0,46 12,51 14,81 24,07 35,65 7,41 5,09
0,60 12,96 14,35 23,15 33,80 7,87 5,56
0,70 13,43 13,89 21,30 32,41 9,26 6,94
Из табл. 5 видно, что по мере возрастания скорости движения фартуков количество просеянного материала на первых участках желоба уменьшается и все большая часть материала просеивается в конце валкового сита. При этом скорость фартуков уф = 0,46 м/с создавала наиболее рациональное
распределение просеянного материала по длине сортировки, что привело к максимальному показателю эффективности.
Анализируя данные табл. 6 можно заметить, что большая часть материала просеивалась в средней части ширины желобообразной поверхности. Увеличение уф приводило к ещё большему количеству зерен просеиваемых на нижних и верхних валах желоба, а интенсивность грохочения в средней части сита падала. Наиболее благоприятные условия для прохождения частиц в отверстиях валкового сита создавались при уф = 0,46 м/с.
Таким образом, по результатам выполненных исследований на желобообразной валковой сортировке с подвижными фартуками были определены рациональные её конструктивные и кинематические параметры, обеспечивающие высокие показатели эффективности и производительности процесса грохочения каменного материала: у = —6° ; amax = 60°; n = 106 об/мин; уф = 0,46 м/с. Дальнейшее совершенствование желобообразного сита с активным интенсификатором (подвижные фартуки) позволит выработать рекомендации по проектированию новых сортировочных комплексов дорожно-строительных машин для производства гравия и щебня.
Список литературы
1. Кинетика многофракционного грохочения сыпучих материалов / В.А. Огурцов, А.П. Алешина, Ал.В. Огурцов, Ан.В. Огурцов // Сб. матер. IX Всерос. науч.-практ. конф. «Надежность и долговечность машин и механизмов». Иваново, 2018. С. 182-185.
2. Исследование сегрегации частиц в виброожиженном слое при грохочнии сыпучих материалов с высоким содержанием мелких фракций в исходном сырье / М.А. Гриценко, А.П. Алешина, Е.Р. Брик, В.А. Огурцов // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 1(100). С. 70-76.
3. Разработка модели вибрационного грохота с регулируемыми параметрами / М.Д. Герасимов, Б.А. Алиматов, С.А. Каськов, А.М. Олехнович // Матер. междунар. науч.-практ. конф. «Энерго-, ресурсосберегающие машины, оборудование и экологически чистые технологии в дорожной и строительной отраслях». Белгород, 2018. С. 53-60.
4. Результаты сравнительных исследований применения активных интенсификаторов на жело-бообразной валковой сортировке / А.В. Кондратьев, С.М. Кочканян, Т.И. Ренкус, М.И. Вересов, Е.А. Корнеев // Мир транспорта и технологических машин. 2016. № 3(54). С. 39-45.
5. Русинкевич В.А., Кочканян С.М., Кондратьев А.В. Результативность грохочения гравия в зависимости от параметров валковой желобообразной сортировки со шнековым интенсификатором // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. №5. С. 188-192.
6. Improving the efficiency of the roller screen with circular disks / A. Kondratiev, S. Smorodov, V. Antsev, A. Kirichek // MATEC Web of Conference. International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment (ICMTMTE 2018). 2018. Volume 224. DOI: 10.1051/matecconf/201822402068.
7. Влияние углов наклона желобообразного валкового сита на результативность грохочения / А.В. Кондратьев, С.М. Кочканян, А.И. Перхуров, М.И. Вересов, А.В. Виноградов // Строительные и дорожные машины. 2015. № 4. С. 52-54.
8. Результаты исследования процесса просеивания гравия на желобообразном валковом грохоте с активным интенсификатором / А.В. Кондратьев, Ю.Н. Павлов, А.И. Перхуров, Т.И. Ренкус // Строительные и дорожные машины. 2015. № 10. С. 58-60.
9. Патент 111464 РФ. Устройство для грохочения сыпучих материалов / А.В. Кондратьев, С.М. Кочканян, А.И. Перхуров, В.А. Русинкевич, Н.Е. Воробьев. Опубл. 20.12.2011. Бюл. № 35.
10. Патент 168817 РФ. Устройство для разделения сыпучих материалов / А.В. Кондратьев, С.М. Кочканян, Т.И. Ренкус, М.И. Вересов, Е.А. Корнеев. Опубл. 21.02.2017. Бюл. № 6.
11. Studying the impact of technological factors on the productivity of grooved sorting with an auger intensifier / A.V. Kondratiev, V.A. Rusinkevitch, V.Y. Antsev, A.V. Kirichek // AER-Advances in Engineering Research/ International Conference on Aviamechanical Engineering and Transport (AviaENT 2018), volume 158. 2018. P. 19-24.
Кондратьев Александр Владимирович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Тверь, Тверской государственный технический университет,
Лысенко Татьяна Игоревна, старший преподаватель, [email protected], Россия, Тверь, Тверской государственный технический университет,
Анцев Виталий Юрьевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, ап1еу@ииЛи1а.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Анцев Александр Витальевич, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, a. antseу@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
JUSTIFICATION OF PARAMETERS OF TROUGH-TYPE ROLLER SORTER WITH MOVABLE APRONS A.V. Kondratieу, T.I. Lysenko, V.Yu. Antseу, A.V. Antsev
The results of studies of the influence of design and kinematic parameters on the efficiency and time of the gravel screening process on trough-type roller sorter with moуable aprons are presented. The dependences of the efficiency and time of the process of graуel sieуing on the angles of inclination of the trough-type surface of the sieуe, the rotating speed of the shafts with disks, the aprons speed and the step of their arrangement are obtained. The rational parameters of the trough-type roller sorter are determined, proуiding high efficiency of the screening process for stone materials.
Key words: trough-type roller sorter, moуable aprons, longitudinal and transverse sieve angles, rotating speed of a shaft with discs, aprons speed, screening efficiency and time, gravel.
Kondratieу Aleksandr Vladimiroуich, doctor of technical science, professor, manager of department, [email protected], Russia, Tуer, Tуer State Technical Uniуersity,
Lysenko Tatiana Igoreуna, senior lecturer, sdmo. 308@mail. ru, Russia, Tуer, Tуer State Technical Uniуersity,
Antseу Vitaliy Yurevich, doctor of technical science, professor, manager of department, anzeу@tsu. tula.ru, Russia, Tula, Tula State Uniуersity,
Antseу Aleksandr Vital'eуich, doctor of technical science, docent, manager of department, a.antseу@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State Uniуersity
