Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНтСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУВПО

ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Инженерно-строительный факультет

Кафедра "Производство строительных материалов"

270101 - Механическое оборудование и технологические комплексы

предприятий строительных материалов, изделий и конструкций

«Разработка механизма инерционного грохота для модернизации процессов сортирования и обогащения в промышленности строительных материалов»

/расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту/

Автор курсовой работы,

студент группы МОП-41 Т.Г. Франк

Руководитель работыС.О. Кожевников

Иваново - 2010

Содержание

щебень инерционный грохот фракция

Введение

1. Конструкция инерционного грохота

2. Расчет инерционного грохота

2.1 Исходные данные

2.2 Расчет основных параметров и технологических показателей

2.2.1 Расчет параметров грохота с плоскими ситами

2.2.2 Определение мощности электродвигателя привода грохота

2.2.3 Определение производительности грохота

2.2.4 Определение эффективности грохочения

Заключение

Библиографический список

Введение

Процессы сортирования и обогащения широко используют в промышленности строительных материалов, так как исходное сырье в большинстве случаев представляет собой неоднородную по крупности смесь, содержащую различные примеси и включения.

В процессе переработки сырья материал необходимо разделять на сорта по крупности, удалять из материала примеси и включения, снижающие качество. Основное оборудование для этих процессов основывается на механическом, гидравлическом и воздушном принципе действия.

Наиболее распространенный способ сортирования материалов - механический. Механическое сортирование, производимое на плоских или криволинейных поверхностях с отверстиями заданного размера, называется грохочением, а машины и устройства, служащие для этой цели - грохотами.

Сыпучая смесь, поступающая на грохочение, называется исходным материалом. Зерна материала, размер которых превышает размер отверстий поверхности грохочения, остаются на этой поверхности и называются надрешетным (верхним) классом, зерна материала, прошедшие через отверстия, представляют собой подрешетный (нижний) класс.

Просеивающей поверхностью вибрационных грохотов является колосниковая решетка или сито, которые располагаются в горизонтальной или наклонной плоскости и приводятся в колебательное состояние. Благодаря колебательным движениям просеивающей поверхности, материал, поступающий на нее, перемещается к разгрузочному концу грохота. Во время движения по просеивающей поверхности материал разделяется на подрешетный и надрешетный классы.

Просеивающие поверхности могут иметь круговой, эллиптический или прямолинейный характер движения. Обычно в наклонных грохотах используют все три вида движения, а в горизонтальных - прямолинейные, направленные под углом 35-45^о к просеивающей поверхности.

Скорость колебательного движения просеивающей поверхности выбирают такой, чтобы она обеспечивала периодический отрыв материала от просеивающей поверхности при его движении к разгрузочному концу.

В процессе переработки строительных материалов, например нерудных, применяют следующие виды грохочения:

1. предварительное грохочение используется для выделения из исходной горной массы негабарита или материала, не требующего дробления в машинах первой стадии дробления;

2. промежуточное грохочение предназначено для выделения продукта, не требующего дробления в последующей стадии;

3. контрольное грохочение применяют вслед за последней стадией дробления для контроля крупности готового продукта и выделения отходов, частицы крупнее заданного размера возвращаются на додрабливание (замкнутый цикл).

4. окончательное грохочение или товарное, используют для разделения готового продукта на товарные фракции.

Различают сухой и мокрый способы грохочения. При мокром способе исходный материал поступает на грохот в виде пульпы или в сухом виде и на грохоте орошается водой из специальных брызгал. Мокрый способ применяют обычно для сортирования материалов повышенной влажности и загрязненных глиной, илом и другими примесями. В этих случаях при грохочении материал не только разделяется по крупности, но и промывается.

Процесс грохочения принято оценивать двумя показателями: производительностью, то есть количеством поступающего на грохот исходного материала в единицу времени, и эффективностью грохочения - отношением массы материала, прошедшей сквозь отверстия сита, к массе материала данной крупности, содержащейся в исходном продукте.

Эффективность грохочения отражает качественную сторону процесса грохочения. Качество, получаемого продукта оценивается засоренностью (замельчением или закрупнением), которая равна процентному содержанию зерен посторонних фракций в данной фракции продукта.

Понятие "фракция" отличается от понятия "класс" тем, что пределы фракции определяются теми предельными размерами граничных зерен, которые требуется получить, а пределы класса определяются размерами отверстий сит, на которых происходит грохочение.

1. Конструкция инерционного грохота

Инерционные грохоты среднего типа (ГИС) предназначены для товарного грохочения. Их конструкция достаточно проста и представлена на рис. 1.

Металлический короб грохота 3 сварен из листов и труб. Внутри короба в два яруса расположены сита 6, которые крепятся к коробу деревянными клиньями и растяжками. В средней части короба установлен вибратор. Вал вибратора 1 опирается на два роликоподшипника, корпуса которых крепятся к коробу. Вал защищен от пыли и ударов трубой 5. На концах вала симметрично установлены дебалансы 4, допускающие бесступенчатое регулирование статического момента. На одном из концов вала имеется шкив 7, связанный клиновыми ремнями со шкивом электродвигателя.

Для уменьшения износа клиновых ремней и предотвращения передачи вибраций на вал двигателя приводной шкив посажен навал вибратора с эксцентриком, примерно равным амплитуде колебаний грохота.

Центробежные силы инерции, возникающие при вращении дебалансов, вызывают колебательные движения короба грохота. Амплитуда этих колебаний зависит от сил инерции, характеристика амортизаторов и нагрузки на грохот.

Грохот снабжен пружинными амортизаторами 2, с помощью которых он опирается на фундамент или подвешивается. При увеличении нагрузки на грохот амплитуда колебаний его короба соответственно уменьшается, и нагрузка на подшипники остается практически постоянной, т.е. грохот инерционного типа обладает свойством «самозащиты» от перегрузок. Это свойство позволяет успешно использовать инерционные грохоты для грубого грохочения крупнокускового материала, например для отсева мелочи перед первичным дроблением. Для этой цели созданы инерционные грохоты тяжелого типа (ГИТ), в которых просеивающей поверхностью служат решета из тяжелых колосников.

2. Расчет инерционного грохота

2.1 Исходные данные

Производительность - 100 т/ч.

Материал - щебень.

Начальная крупность - 0,04 м.

Крупность готового продукта - 0,02 м.

Табл. 1

Техническая характеристика вибрационного инерционного грохота

Элементы характеристики	Значения параметров
Размеры просеивающей поверхности, м: ширина длина	1,75 4,5
Число ярусов сит	2
Угол наклона грохота, град.	до 25
Число оборотов вала вибратора в 1 сек.	20
Число оборотов вала электродвигателя в 1 сек.	22,5
Габаритные размеры, м: длина ширина высота	5,42 3,98 4,23
Мощность электродвигателя, кВт	20
Масса грохота, кг	6000

2.2 Расчет основных параметров и технологических показателей

Важнейшими параметрами, определяющими эффективность и производительность грохочения, являются размеры просеивающих поверхностей, частота и амплитуда колебаний, угол наклона грохота, направление вращения вала вибратора и траектория движения сита.

2.2.1 Расчет параметров грохота с плоскими ситами

Важную практическую роль играет способность грохота к самоочистке отверстий сит. Способность грохота к самоочистке определяется инерционными силами, приложенными к застрявшим в отверстиях зернам.

Существует методика расчета, которая определяет оптимальную скорость колебания сит V_о, при которой происходит самоочищение отверстий сит:

, (1)

где h - высота подбрасывания зерен над поверхностью сита, м.

Экспериментально установлено, что самоочищение сит происходит, если выполняется условие:

, (2)

где а - максимальный размер фракции, м.

Принимаем h=0,02 м.

По вычисленной скорости колебаний сит определяют основные параметры колебаний грохота.

Скорость перемещения материала определяется по формуле:

, (3)

где X_a - амплитуда колебаний, м;

щ - угловая частота колебаний, с^-1.

Угловую частоту колебаний находим по формуле:

, (4)

где n - число оборотов вала электродвигателя, об/мин, (n=1350 об/мин).

Амплитуда колебаний определяется следующим образом:

, (5)

где К_Д - динамический коэффициент, представляющий собой отношение силы тяжести в плоскости, перпендикулярной ситам.

Данный коэффициент учитывает режим работы грохота и нагруженность его конструкции. Для обеспечения приемлемой долговечности грохота принимается К_Д<0,8;

б - угол наклона сит к горизонтали, град. (б=25^о);

в - угол между плоскостью сит и направлением действия инерционной силы, (в =35...40^о).

При назначении амплитуды колебаний надо иметь в виду следующее. Установлено, что ускорение грохота W, превышающее 80 м/с² приводит к быстрому выходу их строя узлов грохота и возникновению трещин в коробе. Поэтому должно выполняться обязательное условие:

, (6)

Определили скорость перемещения материала V=0,5 м/с.

2.2.2 Определение мощности электродвигателя привода грохота

В установившемся режиме работы грохота теоретически не требуется расхода энергии на преодоление сил инерции движущихся масс и сил упругости амортизаторов. Подводимая энергия необходима только для преодоления сил трения, потерь при ударах материала о сито и прочее.

Практикой установлено, что на 1 кг сыпучего материала, находящегося на вибрирующей поверхности расходуется 0,002-0,003 кВт мощности электродвигателя.

Суммарная потребляемая мощность грохота определяется по формуле:

, (7)

где - мощность, расходуемая на вибротранспортирование, кВт;

- мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в подшипниках вибровозбудителя, кВт;

мощность, расходуемая на вибротранспортирование, определяется из формулы:

, (8)

где G- количество надрешетного материала, находящегося на сите:

, (9)

где Q - производительность грохота, кг/с, ();

L - длина сита, м, (из технической характеристики грохота L=4,5 м);

а₀ - содержание мелочи в исходном материале, доли единиц, примем а₀=0,001 (2,5%);

Е_тр - требуемая эффективность грохочения, доли единиц, которая определяется по формуле:

, (10)

где б, в, н - содержание мелкого класса соответственно в исходном, подрешетном и надрешетном продуктах.

Показатель н иногда называют степенью засоренности, в строительной промышленности он нормирован и не должен превышать 5%. Замельченность питания б обычно составляет перед крупным дроблением 20%, а перед средним и мелким 8%. В частном случае, когда весь класс мельче размеров ячеек сит, то в=100%.

требуемая эффективность грохочения:

V - скорость перемещения материала, м/с, (V=0,5 м/с).

мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в подшипниках вибровозбудителя:

, (11)

где Х_а - амплитуда колебаний грохота, м, (Х_а =0,0035 м);

m_гр - масса грохота, кг, (m_гр=6000 кг);

f - коэффициент трения качения, f=0,004...0,007, ( f=0,005);

щ - угловая скорость вращения вала, с^-1, (щ=141,3 с^-1).

Мощность электродвигателя привода грохота с учётом КПД механизма составит:

, (12)

где з - КПД электродвигателя и передачи, ( з=0,85-0,9).

Принимаем мощность электродвигателя равную 20 кВт.

2.2.3 Определение производительности грохота

Основными показателями процесса грохочения при получении продукта определенного качества являются производительность Q и эффективность грохочения Е. Эту зависимость принято выражать графически.

На рис. 2 показана зависимость Е=f(Q), полученная на колосниковом грохоте.

Из графика следует, что при определенных конкретных условиях грохочения нельзя увеличить эффективность путем изменения (увеличения или уменьшения) производительности. Чтобы объяснить характер этой зависимости, рассмотрим особенности движения слоя сыпучего материала по просеивающей поверхности.

Процесс грохочения на сите вибрационного грохота состоит из двух стадий, происходящих одновременно и непрерывно. В первой стадии мелкие зерна, подлежащие просеву, должны пройти толщину материала и войти в соприкосновение с поверхностью сита. Во второй стадии мелкие зерна должны пройти через отверстия сита.

Первая стадия процесса грохочения заканчивается на определенной части сита, почти равной полной длине, если толщина слоя не превышает определенной величины (критической), и в этом случае эффективность грохочения весьма высокая.

Вторая же стадия продолжается на протяжении движения материала по всей длине сита.

Поэтому производительность должна выбираться такой, чтобы толщина слоя материала на сите не превышала критической величины. На основании этого в качестве оптимальной производительности грохота следует принимать ее наибольшее значение, при котором эффективность грохочения для данных конкретных условий будет максимальной или близка к ней.

Эффективность грохочения не зависит от размера отверстий, а производительность грохочения зависит от размера отверстий. С увеличением размера отверстий производительность, как правило, возрастает.

При расчете производительности инерционного грохота удельную производительность выбирают в зависимости от размера ячеек сит.

При определении производительности двухситных грохотов расчет следует производить по наиболее загруженному ситу.

Производительность грохота с просеивающей поверхностью прямоугольной формы определяется по формуле:

, (13)

где q - удельная производительность грохота, м³/м², (q=10 м³/м²);

F - площадь грохочения, м², (F=7,88 м²);

K₁ - коэффициент, учитывающий угол наклона грохота, (K₁=0,8);

K₂ - коэффициент, учитывающий процентное содержание нижнего класса в исходном материале, (K₂=0,92);

K₃ - коэффициент, учитывающий содержание в нижнем классе зерен размером меньше половины одного отверстия сита, (K₃=1);

m - коэффициент, учитывающий неравномерность питания и зернового состава материала, форму зерен и тип грохота, (m=0,65).

Таким образом, определили производительность грохота с просеивающей поверхностью прямоугольной формы.

2.2.4 Определение эффективности грохочения

Эффективность грохочения - это отношение массы материала, прошедшего сквозь отверстия сита к массе материала данной крупности, содержащейся в исходном продукте.

Эффективность грохочения отражает качественную сторону процесса грохочения и определяется следующим образом:

, (14)

где e - эталонная эффективность грохочения, %, (e=89%);

К₁' - коэффициент, учитывающий угол наклона грохота (К₁'=1);

К₂' - коэффициент, учитывающий процентное содержание нижнего класса в исходном материале, %, (К₂'=0,86);

К₃' - коэффициент, учитывающий процентное содержание в нижнем классе зерен, размером меньше половины отверстия сита, %,

(К₃'=0,9).

Эффективность грохочения:

Отсюда можно сделать вывод, что полученная эффективность грохочения больше требуемой эффективности.

Заключение

В результате расчета инерционного грохота производительностью 100 т/ч определили основные параметры и технологические показатели данной сортировочной машины, мощность электродвигателя привода, производительность грохота и эффективность грохочения.

Библиографический список

1. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. -М.: Высш. шк., 1985.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х томах. -М.: Машиностроение, 1982.

3. Бауман В.А., Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. -М.: Машиностроение, 1975.

4. Левицкий В.С. Машиностроительное черчение и автоматизация выполнения чертежей. -М.: Высш. шк., 1998.

5. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования. -Калуга.: Изд. Н.Бочкаревой, 2002.

Размещено на Allbest.ru