Файл: Силенок, С. Г. Механическое оборудование предприятий строительной индустрии учеб. для студентов вузов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 109
Скачиваний: 0
|
§ |
2. |
Оборудование для |
механической |
сортировки |
73 |
|
Сила |
инерции |
Р и |
равна: |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ра = та = — а кгс, |
|
(1-53) |
|
где G — вес зерна |
в кг; |
а — ускорение |
зерна в м/сек2; |
g — ускорение |
силы тя |
||
жести в |
м/сек2. |
|
|
|
|
|
|
Величина силы инерции, которая может быть передана зерну, определяется силой трения F между зерном и ситом:
F = Gf, где / — коэффициент трения зерна о сито.
Pa = ^a=F = Gf, |
(1-54) |
отсюда |
|
a = fg- |
(1-55) |
Это минимальная величина ускорения грохота, ниже которой зерно материала не будет перемещаться по ситу. При большей ве личине ускорения зерно отделяется от сита и начинает двигаться,
т.е. осуществляется процесс сортировки.
Вгрохотах с прямолинейными колебаниями (сила инерции Рп направлена под определенным углом ß) процесс сортировки начи
нается при следующих условиях (рис. 1-37, а): |
|
|
а) |
при движении материала по ситу вниз |
|
|
Рк cos ß + G sin a Sa fG cos a - \PK sin ß; |
(1-56) |
б) |
при движении материала по ситу вверх |
|
|
P „ c o s ß - G s i n a ^ f G c o s c c - T - / P i ; s i n ß , |
(1-57) |
где Р и и Р'И — силы инерции, действующие на зерно (при движении материала вверх и вниз); / — коэффициент трения зерна о сито.
Если заменить Р и и G [см. формулу (1-53)] через массу и уско рение, получим
та cos ß -fmgsinaiSs fmg cos a — fma sin ß.
Из этого выражения можно определить ускорение, необходимое: для движения зерна вниз по ситу
fgcosa — gsin a
а , і • а c o s ß + / s m ß
и для движения зерна вверх по ситу
fg cos a + |
g sin a |
"~ cos ß — f |
sin ß |
, |
. |
м сек* |
(1-58) |
4 |
' |
м/сек*. |
(1-59) |
Обычно в производстве нерудных строительных материалов применяют грохоты с движением сортируемого материала вниз, хотя при движении материала вверх качество грохочения улуч-
74 |
Глава 4. Оборудование для сортировки и очистки |
шается. Грохоты с движением материала вверх используют в редких случаях для сортировки мелких фракций.
Создание грохотов, обеспечивающих в одной конструкции раз ные ускорения (движения вниз и вверх), нецелесообразно, так как это приведет к значительному их усложнению.
При равномерном вращении эксцентрикового вала грохота нор мальное (центростремительное) ускорение ап может быть опреде лено из уравнения
an = (ù2r м/сек2,
где со — угловая скорость в рад/сек; г — радиус эксцентрика в м, равный ампли туде А.
Подставив значение ап в формулу (1-58), получим необходимую угловую скорость для движения материала по ситу вниз:
<Ö^= I / |
— n , f . |
а ч |
рад сек. |
(1-60) |
' |
У |
г (cos ß + /sm |
ß) |
r |
ѵ |
Для горизонтального грохота с прямолинейными колебаниями, когда угол наклона а = 0 (рис. 1-37, б), угловая скорость при движении материала справа налево
§ |
2. Оборудование для механической |
сортировки |
75 |
||
Зная связь |
между угловой |
скоростью со, выраженной в |
рад/сек |
||
и числом оборотов в минуту |
п (Ö> = |
3Ö"J. |
можно определить число |
||
колебаний грохота (оборотов |
вала) |
в 1 мин. |
|
||
Для того чтобы зерна материала не застревали в отверстиях |
|||||
сита, необходимо выдержать |
следующее требование: |
|
|||
Р и sin ß s = G cosa
или
mrco2 sin ß l - mg cos ct.
Таким образом, минимальная угловая скорость, которая должна гарантировать подбрасывание зерен над ситом:
для наклонного грохота
м^у1Щг радісек> |
(ьб2) |
для горизонтального грохота
о»}/ |
J±J |
рад/сек. |
(1-63) |
Работами В. А. Баумана установлено, что при подбрасывании зерна на высоту h = 0,4 с (где с — размер отверстия сита) обеспе чивается самоочистка сит. Для определения начальной скорости ѵ0, при которой будет происходить самоочистка, предложены формулы:
для горизонтального грохота с направленными колебаниями
v0m7,72y~h |
м/сек, |
(1-64) |
и для наклонного грохота с круговыми |
колебаниями |
|
v0^i,28Vh |
м/сек, |
(1-65) |
где h в м.
Во избежание больших динамических нагрузок и снижения эффективности грохочения скорость движения грохотов должна быть не выше той, которая необходима для самоочистки сит.
Обычно для грохотов величины ускорений назначаются в пре делах 45—65 м/сек2 и не более 85 м/сек2.
Определение мощности двигателя. В эксцентриковых (гирационных) грохотах мощность в основном затрачивается на трение в подшипниках и в меньшей степени на сопротивление среды (воз дух) и др.
На рис. 1-37, в представлена схема действия сил в эксцентрико вом грохоте.
Мощность двигателя эксцентрикового грохота определяется по формуле
76 |
Глава 4. Оборудование для сортировки и очистки |
где Ni — мощность, расходуемая на преодоление трения в подшипниках а — а подвески подвижного короба (люльки) от веса Gu (короба, сит, материала), а также силы инерции Р и от вращения этих масс; N2 — мощность, расходуемая на преодо ление трения в подшипниках б — б от веса движущихся частей (короба, сит, материала, эксцентрикового вала со всеми установленными на нем вращающимися деталями); г) — к. п. д. привода грохота.
Сила трения, возникающая в подшипниках а—а подвески под вижного короба,
F = fG0 + f^tfr, |
(1-66) |
отсюда расходуемая мощность
Ni=-m = —Чог—- |
тт- |
^67) |
Мощность, расходуемая на преодоление трения в подшипниках б—б, •
N ^ ^ - m m . |
(1-68) |
В формулах (1-66)—(1-68) Gc — суммарный вес короба, сит, материала, эк сцентрикового вала со всеми установленными на нем вращающимися деталями в кг; г — эксцентрицитет вала в м; f — коэффициент трения качения (в подшип никах); /?! и R2 — радиусы окружностей центров роликов соответственно подшип ников а — а подвески и коренных подшипников б — б эксцентрикового вала в м.
Согласно указанным на рис. 1-37, г нагрузкам осуществляют расчет вала на прочность (здесь Т — усилие, передаваемое клино выми ремнями от электродвигателя).
В инерционных грохотах мощность двигателя Л?дв расходуется на сообщение колебаний коробу с ситами УѴ^ и на преодоление соп
ротивлений в подшипниках вибратора |
N2: |
|
' Ѵ д в — |
ïj |
• |
Мощность УѴі, расходуемая |
на. сообщение колебаний коробу |
|
с ситами, может быть найдена как работа возмущающей силы, со
вершаемая в единицу |
времени: |
|
^ = |
О і ш М ш = тдшЧяпб - m m > |
( І _ 6 9 ) |
где Q = т д ш Ѵ — возмущающая сила вибратора в кг; г — радиус вращения центра тяжести масс дебаланса в м; тж — масса дебаланса в кг-сек?/м; А — амплитуда колебаний в м; ô — угол сдвига фаз, который может быть принят равным 40—44°.
§ 3. Оборудование для гидроклассификации |
и промывки |
77 |
Мощность JVa, расходуемая на преодоление сопротивлений в под шипниках:
# 2 = ^ 1 — кет, |
(1-70) |
где Rn — радиус окружности центров роликов подшипников в м.
Определив величину возмущающей силы Q, рассчитывают прочность вала, подшипников и других деталей грохота.
§3. Оборудование для гидравлической классификации
ипромывки материалов
Основные сведения и классификация
Гидравлическая классификация основана на разности в скоро стях падения частиц (зерен) материала неодинаковой величины и плотности, находящихся во взвешенном состоянии в водной среде. Частицы классифицируются в основном в условиях их стесненного падения, при этом одновременно осуществляется и очистка (про мывка, обогащение) материалов от примесей, резко отличающихся от основного материала величиной частиц (зерна) и плотностью.
Процессы гидравлической классификации и промывки основаны на законах падения твердых тел в спокойном или движущемся в раз личных направлениях потоке воды. При падении частиц в воде (жидкости) они преодолевают динамическое сопротивление среды
исопротивление трения, обусловленное вязкостью жидкости.
Размер частиц материала, по которому происходит разделение, принято называть граничным.
При осаждении крупных частиц преобладающее значение имеет динамическое сопротивление, а при осаждении мелких — сопро тивление трения.
По принципу действия различают гидравлические, классифика торы с горизонтальным или восходящим потоком воды; центробеж ные (гидроциклоны); механические (спиральные, реечные); много
камерные. |
|
|
Конструкции |
аппаратов |
|
Гидравлический классификатор |
с восходящей |
струей воды. |
На рис. 1-38 представлены схемы |
классификаторов |
вертикального |
типа с восходящим потоком чистой воды. Подача гидросмеси по подводящему трубопроводу / в диффузор (приемно-разделительную камеру) 2 может осуществляться в центре сверху (рис. 1-38, а), радиально (рис. 1-38, б), тангенциально (рис. 1-38, в), в центре снизу (рис. 1-38, г). В диффузоре 2 и классификационной камере 3 гидросмесь или пульпа встречается с потоком чистой воды, пода ваемой по трубопроводу 4, и поднимается вверх. В вертикальном по-
78 |
Глава 4. Оборудование для сортировки и очистки |
токе более крупные частицы, имеющие больший вес, оседают и выгружаются через разгрузочное устройство 5, а мелкие фракции через сливное устройство 6 отводятся из гидроклассификатора.
Простота и надежность конструкции гидроклассификаторов обе спечили их широкое внедрение для обогащения песков, используе мых в технологии бетона и стекла.
В случае необходимости разделения пульпы на несколько фрак ций последовательно включают несколько гидроклассификаторов.
Классификаторы центробежные (гидроциклоны). В промышлен ности нерудных материалов и цементной широкое распространение получили центробежные классификаторы (гидроциклоны). Этому способствовали их высокая производительность и простота конструк ции.
Гидроциклоны, применяемые в цементной промышленности, позволяют выделить из поступающего на помол шлама до 70% гото вого кондиционного продукта, не требующего дальнейшего помола
Рис. 1-38. Схемы классификаторов вертикального типа с восходящим потоком чистой воды
в мельницах. При применении гидроциклонов снижается потреб ность в сырьевых мельницах, а расход электроэнергии на приго товление шлама сокращается почти на 50%.
Гидроциклон (рис. 1-39) состоит из двух частей: верхней цилинд рической / и конической 2. Внутренняя часть корпуса футерована резиной или каменным литьем.
Пульпа (или шлам) подводящим трубопроводом 3 тангенциально, под давлением, направляется в цилиндрическую часть гидроцикло на, при этом она приобретает вращательное движение. Вслед ствие этого внутри циклона возникают значительные центробежные силы и образуются два потока, движущиеся в противоположных направлениях. Под действием центробежных сил более крупные частицы отбрасываются к стенкам и по спиральной траектории дви жутся вниз, а затем удаляются через нижний сливной патрубок 4. Мелкие частицы движутся во внутреннем спиральном потоке вверх и отводятся через верхний сливной патрубок 5.
Учитывая распределение скоростей и действующих сил, процесс разделения шламов в гидроциклоне можно представить в следующем виде. Под действием центробежных сил твердые частицы стремятся