Основи теорії коливного та вібраційного грохота

У якості сепаруючих пристроїв у картоплезбиральних машинах знайшли застосування також коливні та вібруючі решета.

Коливні решета одночасно із сепарацією матеріалу забезпечують його рух решетом вгору. Для інтенсифікації процесу сепарації і подрібнення великих за розмірами грудок матеріал повинен переміщатись з відривом від поверхні решета. Для унеможливлення холостих коливань час польоту частинки повинен бути меншим періоду одного коливання . Оскільки

,

де - кутова швидкість обертання кривошипа приводу решета, с^-1.

То умова відсутності холостих підкидань матиме вигляд

.

Рух частинки після відриву від поверхні решета визначається рівнянням параболи (рис. 13.4)

де - початкова швидкість польоту частинки, м/с;

- кут між площиною решета і напрямом коливань, град.

Рис. 13.4. Схема робочого процесу коливного решета

Рівняння площини решета в момент відриву частинки має вигляд

.

Після підстановки в рівняння (13.13) значень та із системи (13.12) та перетворень отримаємо

В рівняння (13.14) входить початкова швидкість , яка становить

.

Умова відриву частинок має вигляд

.

За даної схеми роботи грохота відрив частинки відбуватиметься в момент, коли кривошип повернеться на кут , тому можна записати

або

.

Тоді вираз (13.15) набуде вигляду

.

Підставивши (13.14) в (13.11) з урахуванням (13.18) та після перетворень отримаємо

або

.

Вираз (13.19) пов’язує між собою основні параметри коливного решета із забезпеченням умови відсутності холостих коливань. За вибраних значень кута нахилу решета , кута спрямованості коливань можна розрахувати показник кінематичного режиму , який задовольняє умову (13.11).

Робота грохота у режимі з відривом частинок може відбуватись за різної висоти підкидання. Для кращого транспортування матеріалу висота підкидання матеріалу повинна бути більшою висоти підйому решета у крайньому верхньому положенні (положення І на рис. 13.4). Ця умова визначається нерівністю

.

Тоді відповідно до нерівностей (13.19) та (13.20) показник кінематичного режиму коливного решета повинен знаходитись у межах

.

Для параметрів коливного решетам , , мм частота коливань розрахована за умовою (13.21) знаходиться в межах: Гц, або хв.^-1.

Вібраційні решета на відміну від коливних мають більшу частоту коливань за порівняно малої амплітуди. За конструкцією вібратора розрізняють чотири основних типи вібраційних решіт: інерційні, ударні, електровібраційні, граційні (кругові). Перші три типи мало придатні для для картоплезбиральних машин. Їх головним недоліком є залежність амплітуди коливань від навантаження. Коливання гіраційного коливного решета створюються ексцентриком і їх амплітуда не залежить від навантаження. Граційне вібруюче решето легко зрівноважується за допомогою противаг.

Всі вібраційні коливні решета працюють на режимах, що забезпечують рух матеріалу з підкиданням. Для відриву частинки ґрунту від решета нормальна складова прискорення решета повинна бути більшою нормальної складової прискорення сили ваги (рис. 13.5)

,

де - кутова швидкість обертання вала ексцентрика, с^-1;

- радіус ексцентрика, м.

Рис. 13.5. Схема гіраційного грохота: 1- пружини (підвіска); 2- решето; 3- ексцентрик

Кут повороту ексцентрика за якого відбувається відрив ґрунту від решета називається кутом відриву та визначається формулою:

,

де - частота обертання вала ексцентрика, хв.^-1

За час польоту частинки ексцентрик повернеться на кут , який називають кутом польоту. Зв’язок між кутом польоту та кутом відриву має вигляд

.

Якщо задатись кутом польоту , то вібраційне решето буде працювати на першому критичному режимі. У такому випадку матеріал рухається решетом з неперервними стрибками без пауз. Збільшенням кількості іобертів можна отримати 2, 3 і т. д. критичні режими. За цих режимів під час польоту частинки ексцентрик робить 2, 3 і т. д. оберти.

Відповідна частота визначається за формулою:

,

де

.

Основними параметрами, що визначають якість роботи вібруючого решета є кут нахилу , амплітуда та частота коливань. Оскільки граційне коливне решето має круговий напрям коливань, то для того щоб забезпечити пересування матеріалу, решето має бути нахилене в сторону сходження маси під кутом . Радіус ексцентрика приймають рівним 4...6 мм, оскільки встановлено, що коливання меншої амплітуди затухають в шарі ґрунту та не передаються частинкам, які знаходяться у верхній частині пласта.

Найбільш ефективну сепарацію ґрунту за мінімальних пошкоджень бульб решето забезпечує при частоті обертання вала ексцентрика 1000...1200 хв^-1. За легких умов роботи частоту обертання вала приймають рівною першому критичному числу, а за більш важких – другому.

Ширину решета встановлюють з урахуванням навантаження не більше 80 кг/с на 1 м ширини, а довжину не більше 1,5 м.

Для повного зрівноваження гіраційного решета на ексцентриковому валу розташовують противаги, вагу яких визначають за формулою:

,

де - вага деталей вібруючого решета, що здійснюють кругові рухи, Н;

- плече встановлення вантажів, м.