способ резонансного возбуждения просеивающей

сетки грохота и резонансный грохот для его осуществления

изобретение относится к способу разделения материалов, преимущественно на грохотах, и может использоваться в угольной, горнорудной, строительной и других отраслях промышленности. известно, что основным способом разделения материалов по крупности является вибрационное грохочение на ситах (просеивающих сетках ) (л. а. вайсберг ,,пpoeктиpoвaниe и расчет вибрационных грохотов", г., «Heдpa», 1986, с. 3).

в этом случае отгрохачиваемый материал под действием вибраций перемещается вдоль просеивающих сеток с отверстиями, сквозь которые изымается необходимый продукт. большинство известных грохотов имеют частоты возмущающей силы значительно удаленные от резонансных значений. такие грохоты отличает простота конструкции и стабильность параметров колебаний просеивающей поверхности (сеток) (см. патенты RU J\°N° 2221622, 2162006, международную заявку JVs WO 02/04778). однако в этих случаях не удается достичь больших ускорений рабочего органа, которые необходимы для рассева мелкодисперсных или влажных материалов.

более эффективными для указанных материалов являются резонансные грохоты, в которых возмущающая сила имеет частоту колебаний, близкую к собственным значениям динамической системы грохота (братыгин E.B., автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук «Paзpaбoткa вибрационной транспортной машины с импульсным резонансным приводом)), екатеринбург, 2006 г.). при этом в известных грохотах используется, в конечном счете, классический линейный резонанс, особенностью которого является весьма узкий интервал эффективных частот возмущения (точному резонансу соответствует только одно значение частоты). в процессе же эксплуатации грохота происходят изменения параметров его динамической

системы за счет ряда переменных факторов (изменение частоты питающего тока, изменение натяжения сетки вследствие ее вытяжки, изменение массы сетки за счет налипшего материала или ее износа, реакция на взаимодействие с просеиваемым материалом и т.п.). в результате, для поддержания резонансных колебаний необходимо применение дополнительных устройств. например, в грохоте по патенту RU N° 2268785 используется частотный преобразователь в сочетании с датчиком колебаний, которые взаимодействуют в режиме обратной связи. в грохоте «Ultimate Screener™» (идеальный грохот) применяется специальное адаптерное устройство, которое преобразует исходное моногармоническое возмущение в многочастотное воздействие некоторого интервала частот. в этом случае резонанс будет достигнут, если колебания собственной частоты динамической системы грохота не выходят за пределы этого интервала (см. международную заявку Jч° WO 98/26863). другим недостатком линейного резонанса является высокая чув- ствительность к диссипативным потерям, снижающая амплитуды колебаний рабочего органа. в то же время, известен и достаточно хорошо изучен специальный вид нелинейного резонанса динамических систем, определяемый как «пapaмeтpичecкий peзoнaнc» (см. шмидт г. ((параметрические кoлeбaния», перевод с немецкого под ред. M. 3. литвина-седого. M. изд. мир. 1978г). хотя основной объем исследований и практического применения (например, параметрические генераторы) этого вида колебаний относится к электрическим системам, параметрический резонанс может быть эффективно использован и в механических вариантах, в частности для возбуждения просеивающих сеток грохотов. этот вид колебаний отличает широкий диапазон резонансных частот, который в нелинейных системах грохотов может достигать десятков процентов от среднего значения, что гарантировано перекрывает все возможные изменения резонансной частоты, возникающие при изготовлении или эксплуатации грохота (указанная нелинейность связана со смещением краев сетки под воздействием ее изгиба и существенна только для параметрического резонанса). другим преимуществом параметрического резонанса является слабая чувствительность к внутренним сопротивлениям системы (при достаточной силе возмущения) и

более высокие, в силу нелинейности, значения ускорений при заданной амплитуде колебаний. в связи с этим, реальным ограничением мощности колебаний при параметрическом резонансе становится прочность возмущаемой просеивающей сетки. предлагаемое изобретение направлено на то, чтобы использовать преимущества параметрического резонанса (в сочетании с некоторыми другими факторами) для генерации колебаний рабочего органа грохота.

известен способ резонансного возбуждения просеивающих сеток грохота, включающий статическое натяжение сетки и вибрационное на нее воздействие с частотой близкой к резонансной, причем это воздействие направлено преимущественно из плоскости сетки, сама сетка крепится к раме грохота жестко, а поддержание заданной частоты колебаний обеспечивается частотным преобразователем, взаимодействующим с датчиком колебаний (см. патент RU N° 2268785, мпк в 07 в 1/40, 1/42, 1/28) - прототип. одним из недостатков прототипа является сложность поддержания частоты колебаний близкой к резонансной (величина которой меняется в определенных пределах за счет изменчивости ряда эксплуатационных факторов), для чего в известном способе используется частотный преобразователь, взаимодействующий с датчиком колебаний, что снижает надежность его экс- плуатации. далее, известный способ, как было отмечено выше, характеризуется возбуждением линейного резонанса, при котором ускорения сетки имеют ограниченную величину (при данной амплитуде колебаний), что может усложнить рассев липких материалов. в то же время, при интенсивных колебаниях даже в режиме линейного резонанса, когда ускорения колебаний из плоскости сетки значительно превышают ускорение свободного падения, рассеиваемый материал, практически, не может перемещаться по сетке. это приводит к тому, что просеиваются преимущественно частицы, размеры которых значительно меньше размера ячейки сетки в свету, тогда как вероятность просева частиц близких по размеру к ячейкам становится малой (необходимо «пpямoe» попадание в отверстие сетки).

в основу изобретения (способа) поставлена задача усовершенствования

известного способа резонансного возбуждения просеивающих сеток, в котором за счет изменения режимов некоторых операций появилась возможность обеспечения работы грохота в режиме параметрического резонанса, приводящего к мощным нелинейным колебаниям сетки в широком диапазоне возмущающих частот, что позволит упростить конструкцию грохота и повысить эффективность разделения сыпучих материалов, в том числе и влажных с повышенной липкостью.

поставленная задача решается тем, что в известном способе резонансного возбуждения просеивающей сетки, предусматривающем ее статическое натяжение и вибрационное воздействие с частотой близкой к резонансной, согласно изобретению осуществляют стабилизацию статического натяжения просеивающей сетки относительно встречных смещений ее краев, а вибрационное воздействие выполняют преимущественно в плоскости просеивающей сетки поперечно упомянутым ее краям. кроме того, указанное вибрационное воздействие могут осуществлять посредством разночастотных источников.

известно также резонансное сито, включающее станину, раму, установленную с помощью амортизаторов, закрепленные на раме ситовые полотна (просеивающая сетка), устройство изменения угла наклона рамы, подающий желоб, вибратор, установленный на балке, прикрепленной к боковинам рамы, при этом между вибратором и балкой установлена пружина, жесткость которой вместе с жесткостью амортизаторов в направлении вектора колебаний рамы и масса рамы связаны определенным математическим соотношением, причем 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, а устройство управления преобразователем частоты выполнено с возможностью работы в двух режимах: режиме ручной настройки колебаний рамы и режиме автоматического поддержания заданных колебаний рамы (см. патент RU Jч° 2268785, мпк в 07 в 1/40, 1/42, 1/28) - прототип.

недостатком этого устройства является необходимость поддержания частоты колебаний близкой к резонансной (величина которой меняется в определенных пределах за счет ряда эксплуатационных факторов), для чего в его конструкции предусмотрен частотный преобразователь, взаимодействующий с датчиком колебаний, что усложняет конструкцию устройства, снижает надежность его эксплуатации и точность рассева.

в основу изобретения (устройства) поставлено задачу усовершенствования известного устройства резонансного возбуждения просеивающих сеток грохота, в котором благодаря конструктивным изменениям появилась возможность обеспечения работы грохота в режиме параметрического (нелинейного) резонанса, что позволит повысить эффективность разделения любых сыпучих материалов, в том числе и влажных, (липких) материалов без их залипания, а также повысить точность рассева.

поставленная задача решается тем, что в известном резонансном грохоте, имеющем станину, соединенную с рамой, к которой продольными краями закреплена просеивающая сетка, по крайней мере, один вибратор, согласно изобретению, рама выполнена в виде несвязанных между собой расположенных с противоположных сторон сетки частей, причем, по крайней мере, одна из упомянутых частей соединена со станиной посредством по крайней мере, одного стабилизирующего приспособления, выполненного в виде упругого элемента, расположенного в плоскости сетки, и снабжена вибратором.

кроме того, вибраторы, установленные на разных частях рамы имеют разные частоты возмущения.

кроме того, под сеткой установлен ограничивающий упор. изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображен грохот в плане, на фиг.2 - поперечное сечение A-A, на фиг.з - вид б с вариантами расположения вибраторов.

устройство включает просеивающую сетку 1 , закрепленную продольными краями к отдельным относительно друг друга частям рамы 2, которые соединены со станиной 5 посредством стабилизирующих приспособлений - упругих элементов, например замкнутых пневмоцилиндров 3, расположенных в

плоскости сетки 1. на частях рамы 2 установлены вибраторы 4 с осью 6 вращения дебалансов. под сеткой вдоль всей ее длины с зазором к ней установлен упор 7, выполненный в данном конкретном случае в виде трех стержней. стержни могут футероваться мягким материалом, например резиной, или целиком выполняться из натянутых резиновых шнуров. реализация способа резонансного возбуждения просеивающих сеток грохота обеспечивается заявляемым резонансным грохотом.

работает устройство следующим образом.

при встречном синхронном включении вибраторов 4, установленных по разным сторонам просеивающей сетки 1, возникают встречные усилия в плоскости сетки. поскольку пневмоцилиндры 3 стабилизируют натяжение крепления сетки к станине 5 относительного встречного сближения ее краев, а сама сетка является жесткой в своей плоскости, то указанные усилия передаются на сетку и изменяют ее натяжение с частотой вращения дебалансов вибраторов 4. в случае, если эта частота близка к резонансной, то в результате таких колебаний натяжения возникает параметрический резонанс, который приводит к неустойчивости поперечного (из плоскости) движения сетки. ширина полосы резонансных частот зависит от отношения амплитуды колебаний натяжений сетки к ее исходному натяжению, которое может быть достаточным для обеспечения постоянного резонанса при естественных отклонениях параметров динамической системы в процессе эксплуатации грохота. вибраторы 4 могут устанавливаться с вертикальным расположением оси 6 вращения дебалансов (фиг. за), т. к в результате неустойчивости наличие возмущения из плоскости сетки не обязательно. для более быстрого возрастания поперечных колебаний возможна установка вибраторов 4 с наклоном оси (фиг. 36 и в). этот же режим может быть обеспечен одним вибратором за счет инерционного сопротивления масс крепления противоположной стороны сетки, а в случае жесткого крепления противоположной стороны - за счет жесткости этого крепления.

возникающие мощные колебания параметрического резонанса обеспе- чивают дезинтеграцию слипшихся зерен рассеиваемого материала (грохочение влажных материалов) и предотвращают залипание сетки.

в случае вращения дебалансов вибраторов, установленных на разных частях рамы с разными частотами (разность мала в сравнении с частотой) будут иметь место биения, включающие периодическую смену встречного и попутного воздействия вибраторов на сетку. в период встречного воздействия возникает параметрический резонанс, а в случае попутного воздействия возникнут колебания сетки в ее плоскости. в последнем случае рассеиваемый материал скользит по сетке, что обеспечивает высокую точность рассева в соответствии с параметрами сетки. в целом, материал по мере движения вдоль сетки будет последовательно подвергаться, как мощному воздействию параметрического резонанса, так и находится в условиях оптимального рассева.

в случае, когда параметрическому резонансу будет подвергаться холостая сетка, размер амплитуды ее поперечных колебаний возрастает до соударения с упорами 7. удары сетки в упоры приводят к потере энергии колебаний, что препятствует дальнейшему возрастанию амплитуды. это предохраняет сетку от перегрузок по растяжению и изгибу.

заявляемое устройство для реализации заявляемого способа может работать и в режиме линейного резонанса с вертикальными, горизонтальными или смешанными колебаниями сетки. для этого вибраторы должны устанавливаться с поперечным к продольным краям сетки расположением оси вращения дебалансов. при вибраторах с направленным возмущением будут иметь место вертикальные или горизонтальные колебания сетки, при круговом возмущении - будет выполняться смешанный режим.

приведенная конструкция не исчерпывает возможности исполнения устройства для реализации заявляемого способа. например, пневмоцилиндры могут быть заменены пружинами или другими упругими элементами, например рессорами или резиновыми шнурами, лежащими в плоскости сетки, возможна подвеска грузов (понятие «лeжaщиe в плоскости ceтки» означают, что упругие элементы действуют в плоскости сетки, сами же элементы могут размещаться иным образом, например, рессоры могут устанавливаться в перпендикулярной плоскости, но действовать, т.е. деформироваться, в плоскости сетки). общим требованием к стабилизирующим устройствам является то, что они должны

иметь достаточно малую жесткость, чтобы усилия натяжения в них мало менялись при деформациях, возникающих при рабочих смещениях продольных краев сетки.

возможны варианты выполнения устройства с использованием одного или нескольких вибраторов.

возможен вариант выполнения устройства, в котором одна из частей рамы жестко прикреплена к станине грохота, а другая - с помощью упругих элементов.

проведенные экспериментальные исследования полностью подтвердили ожидаемые результаты, в частности, удалось выполнить сухой рассев мате- риалов, которые ранее рассевались только в режиме мокрого грохочения с последующим осушением, а в других случаях - повысить удельную (на lм просеивающей поверхности) производительность грохочения в 2,5 - 3 раза.