Вибрационный грохот для трудногрохотимой горной массы

Разработка относится к горному машиностроению, в частности к конструкциям вибрационных грохотов с колебаниями рабочего органа и может быть использована в технологии цехов обогатительных фабрик и в дробильно-сортировочных комплексах открытых разработок.
Известны конструкции вибрационных грохотов с каскадной колосниковой просеивающей поверхностью Грохоты, в основном, наклонного типа с круговыми колебаниями рабочего органа. Наибольшая эффективность разделения крупнокусковой горной массы (ГМ) достигается в первичном грохочении. Однако, при снижении расстояния между колосниками (до 40-50 мм), при наличии в составе ГМ глинистых включений (до 15-30%) и повышении влажности ГМ эффективность колосниковых ПП снижается, вплоть до полного забивания ПП глиной (Юдин А.В. Карьерные комплексы и оборудование для разделения карбонатного и глинистых пород. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2015).
B
Наиболее близким аналогом к заявляемой модели, по совокупности признаков, является вибрационный грохот, включающий вибровозбудитель задания вынужденных колебаний f, короб с рабочей поверхностью, образованной поперечной опорной балкой с прикрепленными к ней одним концом колосниками, которые образуют между собой просеивающие зазоры. (Патент RU 2484905. Вибрационный грохот для сортировки твердых бытовых отходов. Опубликовано: 20.06.2013 Бюл. №17)
в
c
в
c
в
в
c
в
Вибрационный грохот выполнен виде нескольких ярусов, причем каждый ярус образован поперечной опорной балкой и прикрепленными к ней пластинами, противоположный конец которых оставлен свободным, при этом колосники образуют между собой просеивающие зазоры, физические параметры пластин подбираются таким образом, чтобы обеспечить частоту свободных колебаний пластин, соответствующую условию 1,05f≤f≤1,2 f, где f - частота свободных колебаний пластин; f - частота вынужденных колебаний пластин Недостатком аналога является: низкая эффективность грохочения (до 50-55%), вызванная тем, что при изменении объема горной массы на рабочей поверхности грохота, а также при налипании глины на колосники меняется частота свободных колебаний, а так как указанный в формуле интервал находится вблизи резонансной зоны, грохот входит в резонансную зону, в которой амплитуды колебаний колосников приобретают большие значения, куски горной массы подбрасываются на большую высоту, что затрудняет их прохождение через просеивающие зазоры. Вторым недостатком является частая забиваемость просеивающей поверхности «трудными» глинистыми фракциями горной массы, которая происходит вследствие того, что колосники колеблются с одинаковой частотой и глина с них не стряхивается. Третьим недостатком является невозможность обеспечения для грохотов, используемой в горной отрасли, рабочих режимов, указанных в прототипе. Это следует из того, что вынужденные колебания в грохоте поддерживаются за счет колебаний рабочего органа под воздействием возмущающей силы вибровозбудителя. В грохотах, применяемых на горных предприятиях, практически не реализуемы заявленные в прототипе соотношения частот 1,05f≤f≤1,2 f так как противоречат принятым нормативам. Критерий Фруда (коэффициент динамичности) при таких частотах примерно в 3 раза превышает допустимое значение по условию работоспособности подшипниковых узлов вибровозбудителя.
Задача полезной модели - создание конструкции грохота, обеспечивающей повышение эффективности грохочения горной массы за счет увеличения производительности и снижения вероятности забивания просеивающей поверхности трудногрохотимыми фракциями.
Грохот предназначен для разделения ГМ крупностью 0-100 мм на фракции ±40 мм с содержанием глинистых фракций в исходном продукте до 25…30% (например, известняк для содового производства).
в
c
в
c
Достигается поставленная задача тем, что вибрационный грохот, включающий вибровозбудитель задания вынужденных колебаний f, короб с рабочей поверхностью, образованной поперечной опорной балкой с прикрепленными к ней одним концом колосниками, которые образуют между собой просеивающие зазоры, рабочая поверхность грохота содержит два типа чередующихся колосников с разными f для изменения при работе просеивающих зазоров, выполненных в виде пакета тонколистового пружинного материала, а длина и толщина колосников, масса концевых грузов определяются в зависимости от частоты вынужденных колебаний вибровозбудителя f, чтобы обеспечить частоту свободных колебаний f, соответствующую условиям:
c
в
c
в
f≤0,75f или f≥1,25f.
Сущность устройства поясняется чертежами. На фиг. 1 показана схема предлагаемого грохота вида сверху, на фиг. 2 вид грохота слева грохота; на фиг. 3 приведено поперечное сечение грохота по оси задней опорной балки; на фиг. 4 приведено поперечное сечение грохота по оси передней опорной балки
Вибрационный грохот содержит короб 1, состоящий из бортовин 2, передней 3 и задней 4 опорных балок, рабочую поверхность, опирающуюся на раму грохота через шарнирную опору 5 и пружиненную опору 6, включающую поперечную заднюю опорную балку 4 и прикрепленными к ней одним концом колосники 7, 8, выполненные в виде пакета тонколистового пружинного материала, на задней опоре 4 установлен вибровозбудитель 9.
в
Грохот функционирует следующим образом. Грохотимый продукт попадает на короб 1 и перемещается под действием силы тяжести и вибрации между бортовинами 2 по колосникам 7, 8. Вибровозбудитель 9 обеспечивает вынужденные колебания рабочей поверхности на пружинной опоре 6 с частотой f поворотом короба 1 относительно шарнирной опоры 5, что обеспечивает перемешивание слоя грохотимого продукта и просеивание между колосниками кусков, меньших размера просеивающих зазоров. Куски, большие размера этих зазоров передаются на следующие рабочие поверхности грохота. Так осуществляется разделение грохотимого продукта на фракции.
Соседние колосники имеют отличающиеся между собой частоты свободных колебаний fc. Это обеспечивает колебание их под действием вибратора с отличающейся частотой и амплитудой. Отличающаяся амплитуда колосников приводит к изменению при работе просеивающих зазоров между соседними колосниками, смещение поверхностей соседних колосников относительно друг друга, что исключает налипание глины между ними.
c
к
к
c
0,5
Свободные частоты колебаний пластины определяется по известной формуле f=(m/с), где m - масса колосника с размещенным на нем грохотимым продуктом; с - жесткость колосника. Изменение массы m и (или) жесткости колосника приводит к изменению частоты свободных колебаний. Жесткость определяется длиной, толщиной пластин и модулем упругости материала. Масса определяется длиной пластины и толщиной, а также установкой на пластину дополнительных грузов, наибольшее влияние которых проявляется при креплении их на конце пластины (концевые грузы). Подбирая соответствующую длину и толщину пластин, массу концевых грузов можно создать колосники с требуемой частотой свободных колебаний f.
в
c
Если частота вынужденных колебаний f вибровозбудителя 9 совпадет с собственной частотой колосников f проявится эффект резонанса, при котором значительно увеличится амплитуда колебаний колосниковых пластин, куски грохотимого продукта будет подбрасываться на большую высоту, затруднится попадание кусков в просеивающие зазоры, что приведет к понижению эффективности грохочения. Кроме того, увеличение амплитуды колебаний пластин приводит к увеличению динамических нагрузок и может привести к разрушению подшипников и других элементов грохота. Для исключения входа в резонансную зону параметры колосников определяются для обеспечения указанного в формуле условия fc≤0,75fв или fc≥1,25fв.
Результаты расчета влияния размеров колосниковых пластин и концевых грузов на частоту свободных колебаний по исходным данным (табл.1) приведены в табл.2.
в
При значении вынужденной частоты f=800 об./мин диапазон, значение свободных колебаний колосника fc должно быть меньше 600 или больше 1000. Из табл. 2 следует, что указанным условиям отвечают варианты 1, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 13, 14, 15, 16, 18 (номера помечены *).
Параметры для соседних колосников можно задавать такие, чтобы свободные колебания обоих попадали в диапазон fc≤0,75fв или обоих в диапазон fc≥1,25fв, или одного колосника в диапазон fc≤0,75fв, а другого в диапазон fc≥1,25fв. Но даже если, параметры обоих соседних колосников подбираются таким образом, что обеспечивается попадание в диапазон свободных колебаний fc≤0,75fв, параметры их все же должны отличаться, чтобы обеспечить изменение частоты и амплитуды и тем самым изменение ширины просеивающего зазора. Примером вариантов попадания свободных частот соседних колосников в диапазон fc≤0,75fв в табл. 2 служат строки 3 и 8, 3 и 9 и др.
Такие же требования должны выполняться для соседних колосников, свободные частоты которых в диапазоне fc≥1,25fв. Примером вариантов попадания свободных частот соседних колосников в диапазон fc≥0,75fв в табл. 2 служат строки 1 и 4, 6 и 10 и др.
Примером вариантов попадания свободных частот одного из соседних колосников в диапазон fc≤0,75fв, а другого в fc≥0,75fв в табл. 2 служат строки 3 и 1, 3 и 4 и др. Если, для соседних колосников придать, например, параметры по вариантам 16 и 18, то один колосник будет совершать колебания с частотой 1096 кол/мин и амплитудой 8,7 мм, а другой с частотой 564 кол/мин и амплитудой 4,3 мм, при этом просеивающий зазор будет меняться, появится «эффект ножниц», глина не будет налипать на колосники. Подбор соответствующих параметров на этапе проектирования обеспечивается требуемого режима работы грохота.
Иногда, в незапланированных условиях эксплуатации, например, на грохот поступает очень большой объем горной массы, грохот все же попадает в зону резонанса. Для исключения больших амплитуд колебаний колосники предлагается изготовлять из пакета тонколистового пружинного материала. Пластины в таком пакете перемещаются между собой, что обеспечивает демпфирование и уменьшение амплитуды в резонансной зоне.
Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности грохочения колосникового грохота за счет увеличения производительности и снижения степени забиваемости просеивающей поверхности, в повышении надежности грохота, в расширении области применения колосниковых грохотов для разделения трудногрохотимой массы за счет конструктивной возможности придания колосникам просеивающей поверхности разноамплитудных колебаний и изменения щели между смежными колосниками.