Вібраційні машини отримують все більш широке застосування в найрізноманітніших галузях промисловості. Розширюється область застосування зарекомендували себе раніше вібромашин, знову створюють вібромашини, для здійснення нових операцій. Це обумовлено конструктивною простотою вібромашин в багатьох випадках більш високою, ніж у звичайних машин, технологічної ефективністю.
При всій своїй конструктивній простоті вібромашини представляють великі труднощі для розрахунку, велику увагу приділяють розробці методів їх розрахунку. Умовами процесу просіювання є переміщення матеріалу по розділовій перегородці і його перемішуванні, щоб великі частки не перешкоджали дрібним проходити крізь отвори. В сучасних грохотах ці умови виконуються за рахунок вібрації розділових перегородок. Залежно від типу вібратора траєкторія руху точок розділової перегородки близька до кругової або прямолінійною. Одним з основних елементів вібраційних грохотів є короб, на якому змонтовані сита або колосники. Короб забезпечується або одновальним вібратором, що забезпечує круговий рух, або двохвальним (самобалансним) вібратором, збудливим напрямок коливання. Для збільшення швидкості переміщення матеріалу по розділовій перегородці і відповідно продуктивності гуркоту короб зазвичай встановлюється під кутом до горизонту.
При проходженні матеріалу по розділовій перегородки не все дрібні частини проходять крізь отвори. Під коефіцієнтом якості просівання розуміють відношення вагової кількості матеріалу пройшов крізь розділову перегородку, до ваговій кількості дрібної фракцій, що міститься у вихідному матеріалі. Іноді цей коефіцієнт виражається у відсотках.
Продуктивність, яка припадає на одиницю поверхні гуркоту, взаємопов'язана з коефіцієнтом якості просівання. Чим вища продуктивність, тим нижче коефіцієнт якості просівання. При розрахунку оптимального кута нахилу короба і продуктивності гуркоту зазвичай враховується очікуване якість просіювання.
За способом установки грохоти можуть бути або закріпленими на фундаменті, або підвішуються до перекриття. Виготовляються і універсальні грохоти, придатні для будь-якого установки
Застосування вібраційного техніки в промисловості в ряді випадків дозволяють докорінно удосконалити технічні процеси. Прикладом можуть служити вібровипуск руди, що підвищив безпеку і ефективність праці.
Викладаючи нові досягнення в області практики та теорії вібраційних машин, робота сприятиме успішному впровадженню вібротехніка в промисловість.
1. Огляд літератури
Грохоти призначені для поділу матеріалів по крупності шматків або частинок. Принцип роботи грохотів полягає в пропущенні матеріалу через розділову перегородку з певним розміром отвору. Частинки, розміром яких менше розміру отвору в ситі, проходять крізь нього, а більші затримуються. Застосовуючи перегородки з різними отворами, можна розділяти зернистий матеріал практично нове число фракцій.
Як розділових перегородок зазвичай застосовуються сотка або колосники. Найбільшого поширення набула сталева сітка (ГОСТ 3306-70). Для класифікації тонко подрібнених матеріалів застосовується також сітка з кольорових металів, щілинка і капрону. Значні перспективи має застосування гумової сітки, довговічність якої, за даними промисловості, істотно вище сталевий. Колосники зазвичай застосовуються для класифікації матеріалу, що містять великі шматки.
За принципом дії, виду і типу грохоти поділяються на: ситові грохоти; валкові грохоти; гіріціонние грохоти; вібраційні грохоти; барабанні грохоти; грохоти самобалансние.
Похилі грохоти з круговим рухом короба стандартизовані - ГОСТ 10745-69 "Гуркіти інерційні похилі"
Грохоти з двохвальним вібратором стандартизовані - ГОСТ 15103-69 "Грохоти самобалансние".
1.1. Сипів грохоти простого кочення
З усіх відомих грохотов найбільш поширеним є ситові (рис 1). Сипів грохоти застосовуються як для класифікації, так і для промивання, зневоднення або кускових і зернистих матеріалів від шламу.
Рис 1. Схема ситових грохотов
б - многосітовий з вертикальним сит
в - многосітовий з горизонтальною компонуванням сит
4 - опорна рама
Підлягає просівання матеріал надходить на гуркіт і під дією гравітаційних і інерційних сил просувається по ситу до вихідного кінця короба. При цьому в залежності від технологічного призначення гуркоту відбувається розподіл матеріалів на фракцій, промивка водою, зневоднення і звільнення від шламу.
При класифікації на ситових гуркоті матеріал ділитися на число фракцій, яка дорівнює кількості сит, плюс одиниця, тобто число одержуваних фракцій на одиницю більше числа сит. Межі розділу сипучого матеріалу на фракцій визначаються розміром отворів в ситах гуркоту. У разі промивання, зневоднення і обесшламіванія кускового матеріалу (без класифікацій) застосовують штамповані сита з невеликими отворами щелевидной форми, призначення яких пропускати воду шлам і затримувати шматки.
Для поділу матеріалу на кілька фракції виготовляють многосітовие грохоти. При цьому сита компонуються або по висоті (рис 1, б), або по довжині (рис 1, в). В обох випадках ефективність класифікації і продуктивність гуркоту приблизно однакова, на вертикальна компоновка сит займає менше місця в плані, на більше по висоті, а при горизонтальній навпаки.
Ситові грохоти за конструктивними особливостями і пристрою приводу діляться на хитні, гіраціонние і вібраційні.
2. Опис пристрою і роботи гуркоту
Складається з нерухомої рами, яка встановлюється на фундаменті, і короба, забезпеченого пружиною підвісний і вібратором. Рама і короб виготовлені з листової сталі і стандартного прокату. Гуркіт має два яруси сит і працює за способом просівання "від великого до дрібного". Сито складається зі сталевої рами і сталевої сітки. Верхнє сито закріплюється за допомогою дерев'яних рейок і дерев'яних клинів, а нижня - скобами і натяжними болтами. Для зменшення зносу все опорні поверхні рам і сіток футірованни листової гумою.
Вібратор двовальний самобалансний. Дебаланси виготовлені заодно ціле з валами. Вали для синхронізації обертання з'єднані парою циліндричних шестерень.
Привід складається з електродвигуна, встановленого на нерухомій рамі, шківів і клинових ременів.
Заодно ціле з валами. обалансний. ерхності рам і сіток футірованни листової гумою. скобами авновешівала відцентрову силу
2.1. Принципова схема самобалансного гуркоту
1 - грохота; 2 - пружний елемент (пружина); 3 - сито; 4 - дебалансние вали; 5 - левередж; 6 - кліноременниє передача;
3. Розрахункова частина
При розрахунку вібраційного гуркоту визначають залежність між вагою гуркоту, радіусом, вагою і частотою обертання дебаланса, а так само між параметрами гуркоту і споживаної потужністю.
Розміри сит, мм; верхнього 3280 x 1142
нижнього 3280 x 1250
Частота коливань, 1 / хв (n) 900
Амплітуда коливань, мм (l) 5
Маса тих, хто вагається частин, кг (m) +1500
Габаритні розміри, мм:
Маса з ел. двигуном, кг (m) 2200
Потужність ел. двигуна, кВт (N) 7
3.1. Визначення параметрів дебалансного вантажу
mg - маса дебалансного вантажу, кг.
r - радіус центру мас дебалансного вантажу, м
Z - число дебаланснених вантажів Z = 2;
З креслення гуркоту r = 0.008 м.
3.2. Розрахунок вала гуркоту
На вал діють реакції короба, відцентрова сила від дебалансов вала, натяг ременя, власні ваги вала, шків і дебалансние вантажі.
3.3. Визначаємо відцентрові сили від дебалансного вантажу:
mg - маса дебалансного вантажу, кг.
r - радіус центру мас дебалансного вантажу, м
- кутова скоростьдебалансного вала
g - вага дебалансного вантажу
3.4. Розрахунок споживаної потужності
Споживана гуркотом потужність витрачається на подолання тертя в підшипниках вала.
Т - діюча на підшипник сила тертя
Р - відцентрова сила від дебалансного вантажу
- коефіцієнт тертя вала в підшипниках
d - діаметр вала
n - частота обертання валу
Потужність на один дебаланс
Споживана потужність гуркоту
Потужність двигуна визначають, розділивши результат, отриманий за вище вказаною формулою, на к. П. Д. Приводного механізму, який становить зазвичай
Іншими втратами в вібраційному гуркоті нехтують, оскільки вони мають малості.
3.5. Визначення продуктивності гуркоту
Продуктивність вібраційних грохотів точному розрахунку не піддається і є величиною дослідної, однак можна вказати, що вона пропорційна ширині гуркоту, висоті шару матеріалу на гуркоті і швидкості його руху вздовж сита. Остання в свою чергу залежить від кута нахилу гуркоту, частоти вібрації і амплітуди коливань сита. Орієнтовно її можна визначати наступним чином. Що знаходиться на похилому ситі частка в результаті його вібрації підкидається на висоту, рівну амплітуді вібрації, т.е.2e, потім під дією сили тяжіння падає вертикально, зміщуючись уздовж сита на величину, рівну
Орієнтовно продуктивність гуркоту в (г / ч) можна визначити за формулою:
В - ширина поверхні, що просіює В = 1,142 м.
h - висота шару матеріалу
d - розмір найбільш великих шматків матеріалу d = 0.15 [3. c 26]
- коефіцієнт розпушення рухомого матеріалу = 0,6 [2. c 265]
е - амплітуда вібрації гуркоту е = 0,005 м. [3 c.26]
- щільність просівають матеріалу = 2650 [2 c.364]
n - частота обертання валу n = 900 [3 c.26]
- кут нахилу короба [2 c.279]
3.6. Розрахунок клиноремінною передачі
а) Передаточне число клиноремінною передачі визначаємо по відношенню діаметрів шківів
б) Максимальна потужність N = 7 кВт
в) Фактичне середнє міжосьова відстань а = 765 мм
г) Кут нахилу передачі до горизонту
Необхідна потужність електродвигуна
Nгр - максимальна потужність споживана гуркотом
- к. п. д. пасової передачі [1 c.23]
Застосовуємо електродвигун типу
Номінальна потужність 7,5 кВт
Номінальна частота обертання тисяча чотиреста п'ятьдесят-п'ять об / хв
Кінематична схема пасової передачі
За рекомендацією приймаємо клиновий ремінь профілю Б [1 c.216]
Lр - ширина ременя 14 мм
W - максимальна ширина ременя 17 мм
Т0 - висота профілю 10,5 мм
Lр - розрахункова довжина ременя прийнята для визначення номінальної потужності на один ремінь 2240 мм
Існуючий шків d1 = 250 мм, що d1> 125 мм [1 c.263] означає розрахунок передачі будемо проводити при частоті обертання ротора nр = 1458 об / хв
Існуючий шків d2 (на гуркоті) дорівнює d2 = 375 мм
Визначаємо довжину ременя
А - міжосьова відстань між осями двох шківів А = 765 мм
Приймаємо Lp = 2500 мм [1 c.263]
Визначення розрахункової потужності:
Ро - номінальна потужність
- коефіцієнт враховує кут обхвату
СL - коефіцієнт що враховує довжину ременя
Сp - коефіцієнт динамічності і режиму роботи
При обхваті = 1 [1 c.267]
При Lp = 2500 мм СL = 1,03 [1 c.268]
Сp = 1,5 [1 табл.9.7]
При швидкості ременя V = 19 м / с діаметрі шківа d1 = 250 мм і профілі ременя Б
Р0 = 6,6 кВт [1 c.265]
Розрахункова потужність на один ремінь
З огляду на, що передача включає три ременя, то Рр = 13,2 кВт, а це більше фактичної потужності Nгр = 7 кВт
3.7. Визначення опорних реакцій
Рц - відцентрові сили від дебалансного вантажу
Вихідні дані до побудови епюр згинаючих і крутних моментів
а = 0,08 м с = 0,12 м в = 1,3
Максимальний згинальний момент виникає посередині валу
При міцності розрахунках вала Мкр можна знехтувати
З умови міцності визначаємо необхідний момент опору не симетричного небезпечного перерізу вала
- межа міцності для даного вала сталь 40X ГОСТ 4543-71
Wн - момент опору не симетричного небезпечного перерізу вала
Ми max - максимальний згинальний момент
- 65МПа - допустимі напруги на вигин
Розрахункова схема вала
3.8. Перевірочний розрахунок зубчастої передачі
Вихідні дані і креслення гуркоту [3 c.26]
Частота коливань n = 900 1 / хв
Амплітуда е = 5 мм
Потужність електродвигуна Nдв = 7 кВт
Кутова швидкість = 94,2 с-1
Визначаємо потужність на дебалансние валу
- ККД пасової та зубчастої передачі [4 c.21]
Визначаємо крутний момент на валу
Визначаємо модуль і число зубів і коліс, з огляду на що колеса НЕ коригування, передавальне число U = 1, а міжосьова відстань aw = 240мм
Переймаючись модулем m = 4 мм, визначимо що
Призначаємо матеріал коліс сталь 40X, термічна обробка - поліпшення. Для нього допустимі контактні напруги = 441 МПа, напруги вигину = 267 МПа.
Перевіримо зуби коліс на згинальну і контактну втому
КFB - коефіцієнт концентрації навантаження [4 c.52] КFB = 1.04
КFV - коефіцієнт динамічного навантаження [4 c.69] КFV = 1.1, при окружній швидкості
Кі - коефіцієнт, що враховує вплив кута нахилу зуба на згинальну міцність [4 c.67 рис.4.7] Ки = 1
- коефіцієнт, що враховує напруга на зубах [4 с.67] = 1
YF - коефіцієнт форми зубів [4, табл.4.22] YF = 1,05
- коефіцієнт осьового перекриття [4, табл.4. 20] = 3,28
Z = 310 - для прямозубих передач
3.8 Розрахунок шпоночно з'єднання
Для з'єднання вала зі шківом і зубчастими колесами застосовуємо з'єднання призматической шпонкой ГОСТ 23360-78. Призматичні шпонки перевіряють на стиск при і на зріз
Дебалансние вал d = 72 vv Мкр = 74Нм
- шпонка під шків
Мкр - момент передається шпонковим з'єднанням
d - діаметр вала
h - висота шпонки
lp - робоча довжина шпонки
[5 c.144 рис.5.4] тоді
4. Допуски і посадки
Посадки з зазором:
Корпус підшипника в корпусі вібратора
Ущільнення на валу
Зубчасте колесо на валу
Посадка з натягом:
Підшипник в корпусі
Середній клас точності нарізного сполучення М20 -
Грубий клас точності нарізного сполучення
Незазначені граничні відхилення розмірів + t; - t;
5. Список використаних ГОСТів
1. ГОСТ 18498 - 73 Терміни визначення позначення для зубчастих передач.
2. ГОСТ 2185 - 66 Підрядні числа зубчастих передач.
3. ГОСТ 19672 - 74 Модулі зубчастих передач.
4. ГОСТ 24705 - 81 Основні елементи метричних резьб загального призначення.
5. ГОСТ 24705 - 81 Метрична різьба.
6. ГОСТ 7798 - 70 Довжина болтів.
7. ГОСТ 5915 - 70 Розміри гайок шестигранних, нормальної точності.
8. ГОСТ 23360 78 Розміри шпонок призматичних і пазів для них.
9. ГОСТ 1050 - 88 Сталь 40Х.
10. ГОСТ 2501 - 88 Складання креслень.
11. ГОСТ 2789 - 73 Шорсткість поверхонь.