ДВУХМАССНЫЙ ВИБРОУДАРНЫЙ ГРОХОТ
TWO-HAMMER IMPACT SCREEN

Изобретение относится к устройствам для классификации строительных песков и может быть использовано в горно-добывающей, строительной, сельскохозяйственной отраслях промышленности.
Известна очистка сит с помощью ударного воздействия различных ударных средств на ситовой элемент. В патенте [1] раскрыто устройство для грохочения, содержащее вибрирующую раму, к которой присоединен вибрирующий корпус, поддерживающий вибрирующее сито. Ниже сита присоединен набор неподвижных стержней, каждый из которых держится на двух рычагах, присоединенных по концам гибкими связями. Вибрирующий корпус снабжен первым электрическим мотором в качестве привода, который используется при нормальной работе. Второй мотор, который вращается с меньшей скоростью, служит для чистки сита, при этом подвижные стержни настраиваются в резонанс так, чтобы они ударяли по нижней поверхности вибрирующего сита.
Известна очистка сита виброгрохота с использованием множества упругих нагруженных рычагов [2]. Рычаги сформированы интегрально, так что крепятся с одной или с обеих сторон упруго смонтированной полосы и находятся в непосредственном контакте с нижней поверхностью сита. Вибрационное воздействие сита вызывает колебательное движение упруго подвешенных рычагов и таким образом создает ударное воздействие массивных концов рычагов по нижней поверхности сита, в результате освобождая частички материала, застрявшие в отверстиях, и очищая его.
В устройстве [3] просеивающая поверхность представляет собой раму, в которой установлены качающиеся вставки, располагающиеся непосредственно в контакте с ситом грохота. Во время движения материала вставки совершают колебательные движения, ударяя по сетке - тем самым очищая ее.
Общим недостатком указанных аналогов, с механическим воздействием на плетеное проволочное сито (какие в большинстве случаев используются на вибрационных грохотах), является интенсивный износ ситового полотна при контактном механическом воздействии ударных приспособлений на сито. При этом происходит постоянный, при каждом ударе, контакт, т.е. соприкосновение ударных приспособлений с ситом и дальнейшая механическая деформация полотна, а следовательно, и проволок сита, что приводит к интенсивному истиранию проволок сита. Как следствие, интенсивный износ ситового полотна ведет к нарушению линейных размеров отверстий просеивающей поверхности сита, а это, в свою очередь, ведет к снижению качества получаемого продукта (классифицируемого материала) и необходимости частой его замены.
Известно другое решение проблемы очистки просеивающей поверхности устройства для классификации материалов - использование грохотов с двухмассной системой, в которых конструктивно подбираются такие массы и жесткости пружин, при которых ситовые полотна подвергаются резонансным колебаниям.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является резонансное сито [4], включающее станину, раму, установленную с помощью амортизаторов, закрепленные на раме ситовые полотна, устройство изменения угла наклона рамы, подающий желоб, вибратор, установленный на балке, прикрепленной к боковинам рамы. Между вибратором и балкой установлена пружина, жесткость которой вместе с жесткостью амортизаторов в направлении вектора колебаний рамы и массы рамы связаны соотношением , где C - жесткость пружины в Н/м; Ca - жесткость амортизатора в Н/м; n - количество амортизаторов в шт; M - масса рамы в кг; ω - резонансная угловая частота колебаний рамы в рад/с. Обмотки вибратора подключены к питающей сети через преобразователь частоты, выполненный с возможностью изменения частоты электрического тока, а на раме установлен датчик колебаний, соединенный с устройством управления преобразователем частоты, выход которого соединен с каналом управления преобразователя частоты, при этом устройство управления преобразователем частоты выполнено с возможностью работы в двух режимах: режиме ручной настройки колебаний рамы и режиме автоматического поддержания заданных колебаний рамы.
Основными недостатками указанного прототипа являются повышенная вибронагруженность ситового полотна от резонансного режима колебаний, а также низкая способность к самоочистке просеивающей поверхности во время работы грохота.
Предлагаемое изобретение может исключить указанные недостатки приведенного прототипа, если сделать массы двухмассного грохота соприкасаемыми во время работы грохота, что обеспечит взаимный удар масс грохота.
Задачей изобретения является повышение эксплуатационной производительности двухмассного вибрационного грохота за счет постоянной очистки ситового полотна во время работы грохота.
Для решения поставленной задачи предложен двухмассный виброударный грохот, который, как и прототип, включает раму, установленную с помощью амортизаторов на станину, ситовое полотно и вибратор.
В отличие от прототипа, двухмассный вибрационный грохот снабжен коробом сита, установленным на раме с помощью амортизаторов, а ситовое полотно установлено внутри короба сита, при этом на раме грохота и на коробе сита установлены жесткие ударники с регулировочными прокладками, между которыми имеется зазор «e», обеспечивающий ударное воздействие колеблющихся масс грохота в момент нахождения фазового угла ωt колебаний виброоргана в диапазоне , где n - 0, 1, 2, 3 - число периодов колебаний, момент начала удара.
Кроме того, вибратор может быть расположен либо на раме грохота, либо на коробе сита.
н.уд.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что уменьшена виброзагруженность ситового полотна от резонансного режима колебаний и повышена способность к самоочистке просеивающей поверхности во время работы грохота, благодаря тому, что массы двухмассного грохота выполнены соприкасаемыми во время работы, что обеспечивает взаимный удар масс грохота, импульс которого передается на ситовое полотно, очищая его. Это достигается тем, что рама грохота взаимодействует посредством амортизаторов с коробом сита, на котором закреплено ситовое полотно. В нижней части рамы грохота, а также в верхней части короба сита установлены жесткие ударники с регулировочными прокладками, которые установлены перпендикулярно линии действия вынуждающей силы. Между ударниками, установленными на коробе сита и на раме грохота, имеется зазор «e», величина которого регулируется при помощи регулировочных прокладок различной толщины, которые монтируются под ударниками в местах их крепления на грохоте. От величины зазора «e» зависит момент контакта двух масс и величина ударной нагрузки. Ударники препятствуют движению рамы грохота и короба сита при движении навстречу друг другу во время работы грохота. Удар необходимо осуществлять в момент нахождения фазового угла ωt колебаний виброоргана в диапазоне: , где n - 0, 1, 2, 3 - число периодов колебаний, t - момент начала удара.
Применение предложенной совокупности существенных признаков в двухмассном виброударном грохоте позволяет получить новый технический результат, заключающийся в повышении эксплуатационной производительности двухмассного вибрационного грохота за счет постоянной очистки ситового полотна.
Сущность изобретения объясняется чертежами, на которых изображены: на фиг.1 - принципиальная схема двухмассного виброударного грохота (вибратор установлен на раме грохота); на фиг.2 - принципиальная схема двухмассного виброударного грохота (вибратор установлен на коробе сита); на фиг.3 - схема движения материала по просеивающей поверхности грохота в безударном режиме; на фиг.4 - схема движения материала по просеивающей поверхности грохота в режиме с ударом, который осуществляется при зазоре «e», равном нулю, в момент при котором фазовый угол ωt колебаний виброоргана равен ωt=2πn, где n - 0, 1, 2, 3 - число периодов колебаний.
Двухмассный виброударный грохот содержит станину 1, раму грохота 2, которая опирается на станину посредством амортизаторов 3 и снабжена вибратором 4. На раме грохота установлен посредством амортизаторов 5 короб сита 6, на котором установлено ситовое полотно 7. В нижней части рамы грохота, а также в верхней части короба сита установлены жесткие резиновые или полиуретановые ударники 8, которые установлены перпендикулярно линии действия вынуждающей силы. Под каждым ударником в местах их крепления к грохоту установлены регулировочные прокладки 9 для регулирования величины зазора «e». От величины зазора «e» зависит время удара двух масс и величина ударной нагрузки.
v
сита
Режим работы рассматриваемого двухмассного виброударного грохота принимается таким, при котором обеспечивается движение материала с непрерывным подбрасыванием над грузонесущей поверхностью сита, этому соответствует значение режима колебаний короба сита с закрепленным на нем ситовым полотном - K>g  - коэффициент режима работы виброустановки, характеризующий ускорение колебаний сита по отношению к ускорению свободного падения g с учетом угла вибрации β, где А и ω - соответственно амплитуда и круговая частота колебаний виброоргана). Режим с интенсивным периодическим подбрасыванием позволяет эффективно использовать процесс виброперемещения для осуществления классификации материалов. Перемещение материалов происходит за счет инерционных свойств материалов. Характерные этапы движения слоя материала по ситу представлены на фиг.3, где приведена схема движения сита и материала по вертикали (y - вертикальная координата перемещения) в зависимости от фазового угла колебаний виброоргана (ωt - ось абсцисс, где t - время), когда сито совершает гармонические колебания по закону y=Asinωt (где А - амплитуда колебаний виброоргана, ω - частота колебаний виброоргана). Поскольку в горизонтальном направлении характер перемещения сита и слоя подобен движению их по вертикали, то схема перемещения слоя в горизонтальном направлении будет аналогичной и в описании не приводится.
На фиг.3 пунктирная линия отображает движение слоя материала, а сплошная - движение сита:
отр.
пад.
отр.
пад.
- с момента t до t - этап полета материала (где t и t, соответственно, моменты отрыва и падения материала на сито);
пад.
отр.
- с момента t до t - этап совместного движения слоя материала и сита.
Материал, классифицируемый на ситовом полотне грохота, при его транспортировании забивает ячейки сита и снижает эксплуатационную производительность грохота. В предлагаемом изобретении данная проблема забивки сит решается путем ударного воздействия колеблющихся масс рамы грохота и короба сита за счет полученного ударного импульса высвобождаются застрявшие частички материала из отверстий сита.
н.уд.
Виброударный двухмассный грохот работает следующим образом. Массы рамы грохота 2 и короба сита 6, а также амортизаторы 5 этих двух масс подбираются таким образом, чтобы обеспечивать режим работы грохота, при котором массы движутся синхронно и в противофазе в каждом периоде колебаний грохота. Ударное воздействие движущихся друг на друга масс необходимо производить в каждом периоде колебаний грохота в момент, когда скорость колебаний короба сита 6, на котором закреплено ситовое полотно 7 и рама грохота 2, имела максимальное значение, т.е. в момент нахождения фазового угла ωt колебаний виброоргана в диапазоне: , где n - 0, 1, 2, 3 - число периодов колебаний, t - момент начала удара.
н.уд.
к.уд.
уд.
к.уд.
н.уд.
уд.
отр.
пад
Конструкцией грохота предусматривается, что ударное воздействие происходит в момент, когда короб сита 6 движется вверх, а рама грохота 2 движется ей навстречу - вниз, удар происходит, когда ударники 8 начинают соприкасаться (момент начала удара - t) и длится до момента разъединения ударников (момента конца удара t), т.е. ударное воздействие происходит не мгновенно, а имеет продолжительность, равную t=t-t (где t - время протекания удара). Такое распределение направлений движения колеблющихся масс при работе грохота обуславливается тем, что материал отрывается от поверхности сита и за счет сил инерции совершает полет над плоскостью в сторону его транспортирования в течении всего этапа свободного движения, т.е. с момента t до t.
н.уд.
к.уд.
уд.
уд.
С момента начала удара t материал отрывается от замедляющего движение ситового полотна и далее совершает полет над поверхностью, т.е. ситовое полотно становится незагруженным материалом, а ударное воздействие еще не закончено, т.е. ударный импульс еще распространяется и действует на короб сита до момента t. В этот период t (t - время протекания удара) имеют место благоприятные условия для высвобождения застрявших частиц материала из отверстий ситового полотна за счет сил инерции. Таким образом, при каждом периоде колебаний грохота ситовое полотно очищается и тем самым поддерживается постоянство живого сечения просеивающей поверхности сита в процессе грохочения.
Для регулирования заданного момента начала и конца удара предусмотрено изменение величины зазора «e» регулировочными прокладками 9. При этом зазор «e» может быть «положительным», «нулевым» или «отрицательным». За «положительное» значение принимается зазор, при котором ударники 8 соприкасаются в момент, когда фазовый угол ωt колебаний виброоргана соответствует ωt>2πn, где n - 0, 1, 2, 3 - число периодов колебаний. «Нулевому» зазору соответствует фазовый угол ωt колебаний виброоргана, равный ωt=2πn, где n - 0, 1, 2, 3 - число периодов колебаний. За «отрицательное» значение принимается зазор, при котором ударники соприкасаются в момент, когда фазовый угол ωt колебаний виброоргана соответствует ωt=2πn, где n - 0, 1, 2, 3 - число периодов колебаний.
v
пол
пaд
отр
пол
пол
v
пол
пол
н.уд.
Отметим, что в зоне, когда фазовый угол колебаний виброоргана соответствует ωt=2πn (зазор «e» равен нулю) ударный импульс двух масс наибольший, т.к. в этот момент колебательная скорость короба сита 6 и рамы грохота 2 наивысшая. Учитывая, что в практике, коэффициент режима работы грохотов назначают в диапазоне 1,5≤K≤3,5, что соответствует режиму виброперемещения слоя материала, при котором за один полный период колебаний T (где ) продолжительность полета t=t-t (где t - время полета слоя над плоскостью) материала над плоскостью не превышает этот период (t≤T), т.е. колебания слоя материала и вибросита носят равный однопериодный режим колебаний. Этот режим колебаний наиболее эффективен при грохочении сыпучих сред. Таким образом, границы зазора «e», при котором ударное воздействие существенно, и при этом изменение K лежит в пределах от 1,5 до 3,5 g, время полета t слоя материала над плоскостью не превышает времени периода колебаний T, т.е. t≤T, что соответствует следующему диапазону значений фазового угла ωt колебаний виброоргана , где n - 0, 1, 2, 3 - число периодов колебаний, t - момент начала удара.
Источники информации
1. Патент США №53001815, МПК B07B 1/40, 1/42,
2. Патент США№4288320, МПК B07B 1/40, 1/42,
3. Международный патент WO №93/16815, МПК B07B 1/40, 1/42, МПК B07B 1/40, 1/42,
4. Патент Российской Федерации №2268785, МПК B07B 1/40, 1/42, 27.01.2006 г. - прототип.