SU1558510A1

SU1558510A1 - Вибрационно-центробежный сепаратор

Info

Publication number: SU1558510A1
Application number: SU884403038A
Authority: SU
Inventors: Петр Митрофанович Заика; Дмитрий Иванович Мазоренко; Виктор Иванович Пугачев; Петр Андриянович Миронов
Original assignee: Харьковский Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства
Priority date: 1988-04-04
Filing date: 1988-04-04
Publication date: 1990-04-23

Abstract

Изобретение относитс к технике разделени сыпучих смесей и может быть использовано в сельскохоз йственной, горнорудной, химической промышленности. Цель изобретени - повышение надежности в работе сепаратора за счет снижени динамических нагрузок в его узлах при переходе колеблющейс системы через резонансную зону. На трубчатой оси 1 установлены с возможностью вращени цилиндрические решета (ЦР) 2 и 3 и два дебалансных диска 4 и 5. Ось 1 опираетс на упругие элементы 7,8 и 9, размещенные в центральной 10 и симметрично расположенных по обе стороны от нее крайних 11 и 12 опорных стойках. Стойки 11 и 12 с упругими элементами 8 и 9 размещены между ЦР 2 и 3 и центральной стойкой 10. Информационные силы дебалансных дисков 4 и 5 заставл ют ось 1 вместе с ЦР 2 и 3 совершать сложное пространственное движение. Зерновой материал, перемеща сь вдоль ЦР 2 и 3, раздел етс на две фракции. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к устройствам дл разделени сыпучих смесей, например зернового вороха сельскохоз йственных культур , и, кроме сельского хоз йства, может быть использовано в горно-рудной, химической промышленности, промышленности Строительных материалов и других отрасл х народного хоз йства.

Цель изобретени - повышение надежности в работе сепаратора за счет снижени динамических нагрузок в его узлах при переходе колеблющейс системы через резонансную зону.

На фиг. 1 изображена принципиальна схема виброцентробежного сепаратора; на фиг. 2 - расчетна схема решетного стана сепаратора аналога: а - направление осей неподвижной () и подвижной (OfJCYZ) осей координат, координаты X расположени упругих элементов и опорных стоек на трубчатой оси; б, в, г - расположение точек Vf| гГкреплени упругих элементов подвески

(витых цилиндрических пружин раст жени -сжати ) к трубчатой оси и опорным стойкам в плоскост х, перпендикул рных оси X (оси трубы) в центре (в) и по кра м оси (б, г); на фиг. 3 изображена форма поверхности, которую описывает геометрическа ось решетного стана с двухдисковым дебалансным вибратором при установке угла между дебалансами, равного 180°.

Решетный стан сепаратора включает трубчатую ось 1, два установленных на ней с возможностью вращени цилиндрических решета 2 и 3 и два дебалансных диска 4 и 5, размещенных на концах оси 1 и жестко св занных между собой валом 6 гак, что угол между дебалансами на дисках составл ет 180° (фиг. 1). Трубчата ось 1 опираетс на упругие элементы 7-9, размещенные в центральной 10 и симметрично расположенных по обе стороны от нее крайних 11 и 12 опорных стойках. Центр т жести и центр симметрии колеблющейс части сепаратора

сл

СП

00

сл

совпадает с серединой его оси, где установлена центральна опорна стойка 10, к которой крепитс бункер зерна 13 с регулировочными заслонками 14 и 15. Крайние опорные стойки 11 и 12 с упругими элементами 8 и 9 размещены между цилиндрическими решетами 2 и 3 и центральной опорной стойкой 10. Цилиндрические решета закрыты кожухами -16 и 17, имеющими выходные патрубки 18 и 19 дл сбора сходо- вой фракции и патрубки 20 и 21 дл сбора проходовой фракции.

Привод вращени дисков с дебаланса- ми осуществл етс от электромотора 22 посредством клиноременной передачи 23, промежуточного вала 24 и гибкой муфты 25. Привод вращени решет осуществл етс от электромотора 26 посредством клиноременной передачи 27, промежуточного вала 28 и цепных передач 29 и 30.

Сепаратор работает следующим образом.

Инерционные силы вращающихс деба- лансов вывод т колеблющуюс часть сепаратора из положени равновеси ми ось 1 вместе с вращающимис решетами 2 и 3 совершает сложное пространственное движение. Зерновой материал из бункера 13 через заслонки 14 и 15 поступает во вращающиес и одновременно вибрирующие решета. Образующийс под действием центробежных сил кольцевой слой, перемеща сь с-помощью вибраций вдоль решета, раздел етс на две фракции: сходова выводитс по патрубкам 18 и 19, а проходова - через патрубки 20 и 21.

Согласно расчетной схеме (фиг. 2) и системе 6+К дифференциальных уравнений, описывающих движение тела S с К. механическими вибраторами, оси вращени деба- лансов которых произвольно расположены в пространстве и с п элементами упругой подвески , оси которых также произвольно расположены в пространстве,уравнени перемещени точек оси решетного стана сепаратора (фиг. 1 и 2) имеют следующий вид:

(1) (2) (3)

Xsi™t;

х t

е т, г, w - масса, радиус и частота вращени дебаланса,

-рассто ние от центра -оси до плоскости вращени дебаланса, Ь, у- моменты инерции решетного стана относительно осей Z, Y, Rf, PV- - собственна частота свободных колебаний решетного стана при его перемещении в направлении обобщенных координат Ф и ф.

Из анализа уравнений (1)-(3) следует , что геометрическа ось решетного стана перемещаетс в пространстве так, что одна ее точка остаетс неподвижной, а остальные описывают окружности, лежащие на конической поверхности, образованной вращением этой оси вокруг неподвижной точки (фиг. 3). Радиус этих окружностей А« вл етс радиальной составл ющей амплитуды колебаний вращающихс решет, монотонное возрастание которой от центра колебаний (неподвижной точки) к концам оси обуславливает ускоренное перемещение частиц сепарируемой сыпучей смеси по внутренней поверхности решета в том

же направлении. Но так как скорость перемещени частицы по решету пропорциональна его амплитуде колебаний, то дл увеличени пропускной способности решета (производительности сепаратора) его необ0 ходимо устанавливать как можно ближе к краю трубчатой оси. Однако такому расположению решет преп тствуют крайние опорные стойки, на которые опираетс через упругие элементы подвески их ось вращени .

5 Поэтому расположение элементов упругой подвески решетного стана на трубчатой оси (и соответствующих им опорных стоек) между цилиндрическими решетами и центральной опорой дает возможность или удли- нить или переместить решета на кра оси,

° где они будут более интенсивно воздействовать на сепарируемую сыпучую смесь, и тем самым получить существенный положительный эффект - увеличение производительности сепаратора и удельной производительности за счет их работы в более интенсивном режиме.

Установка упругих элементов подвески решетного стана ближе к центральной опоре приводит к р ду других положительных эффектов, неизбежно имеющих место в св зи

0 с уменьшением в этом случае коэффициентов жесткости подвески решетного стана сепаратора в направлении обобщенных координат ф и т| (в направлении поворота решетного стана вокруг осей $ и VL ). ОбусЈ ловлено это тем, что подобные сем очис- тительные вибросепараторы, решетные станы которых совершают малые отклонени от положени устойчивого равновеси (вибрации), проектируютс дл работы в далекозаре- зонансном режиме, при котором частота вы0 нуждающей силы до значительно больше собственной частоты свободных колебаний решетного стана Р, чтобы величина амплитуды вынужденных колебаний была мало чувствительна к изменению частоты вынужденных колебаний, вызываемому требовани5 ми технологического процесса, выполн емого сепаратором.

На основании результатов вычислени правой части уравнений (2), (3) легко

5

убедитьс , что практически незначительные изменени амплитуды вынужденных колебаний при изменении их частоты наступают с момента (или при собственной частоте свободных колебаний ). Кроме того, уже при таком соотношении w/P колеблюща с система сравнительно быстро проходит резонансную зону при пуске и остановке сепаратора, благодар чему амплитуда не успевает увеличитьс настолько, чтобы дл ее гашени требовалось примен ть демпфирующие устройства. Таким образом, из результатов теоретических и экспериментальных исследований закономерностей решетного стана сепаратора следует, что соблюдение соотношени вл етс об зательным условием работоспособности сепаратора, то есть дл ее обеспечени частота вынуждающей силы w (в данном случае - центробежной силы инерции Рч тгда2) должна быть как можно больше (минимум в 8 раз) собственной частоты свободных колебаний Р. Но так как величина возмущающей силы FH пропорциональна квадрату частоты вращени дебаланса w, то при больших значени х собственной частоты свободных колебаний Р выполнение этого ус- лови () приводит к большим динамическим нагрузкам на узлы и детали сепаратора , что, в свою очередь, снижает надежность их в работе и долговечность, повышает требовани к их прочности: применение более качественных материалов, различ- ного вида упрочнений. Кроме того, с увеличением частоты возмущающей силы увеличиваетс расход энергии на привод решетного стана в колебательное движение, а дл быстрого перехода колеблющейс системы через резонансную зону требуетс тем боль- ший запас мощности источников привода, чем выше собственна частота свободных колебаний решетного стана. И, напротив, при меньших значени х собственной частоты свободных колебаний Р выполнение требуемо- го соотношени взможно при меньших значени х w, а значит, и при меньших динамических нагрузках на узлы и детали сепаратора, что, в свою очередь, повышает надежность в работе и долговечность решетного стана, уменьшает его энергоемкость в результате меньших затрат энергии на сообщение решетному стану колебаний меньшей частоты, а также использовани в этом случае источников привода меньшей мощности из-за уменьшени ее запаса, требуемого дл быстрого перехода зоны резонанса .

Таким образом, желательно обеспечить в предлагаемом зарезонансном виброцентробежном сепараторе указанное значение от- ношени w/P при как можно меньших значени х собственных часот свободных колебаний Рч и Ру, определ емых по формулам

(4); (5)

где P,PV - собственные частоты свободных колебаний решетного стана при его перемещении в направлении обобщенных координат t$ и у ; Ц,, коэффициенты жесткости подвески решетного стана при его повороте вокруг неподвижных осей - и ;

1г, 1„ - моменты инерции решетного стана относительно его осей симметрии O Z и O Y.

Из выражений (4) и (5) следует, что собственную частоту свободных колебаний можно уменьшить или за счет изменени массовых и геометрических параметров решетного стана (увеличением моментов инерции Iz, У ). или уменьшением коэффициентов жесткости подвески kvn k,,.

В данном случае имеет место второй вариант , когда положительный эффект от уменьшени собственной частоты свободных колебаний Р обусловлен уменьшением жесткости упругой подвески (ее коэффициентов k и ky ) за счет смешени упругих элементов подвески на оси вращени решет ближе к ее середине (к дентру колебаний). Дл подвески решетного стана известного виброцентробежного сепаратора, состо щей из 36 витых цилиндрических пружин раст жени -сжати , установленных на трубчатой оси так, что их (пружин) оси лежат в плоскост х, перпендикул рных оси вращени решета (фиг. 2а, б, в. г), в соответствии с системой дифференциальных уравнений, выражение дл коэффициентов подвески kҐ и ky имеет следующий вид:

(2R;+RK)+ft(kj.+ «). 6

где k k|i - коэффициенты жесткости витых цилиндрических пружин в направлении , параллельном и перпендикул рном оси пружины, R4. RK - радиусы окружностей, на которых расположены точки креплени пружин подвески к оси вращени решет;

Е„- рассто ние от центра колебаний (совпадающего с центром оси) до плоскости, в которой лежат точки креплени пружин к оси.

Согласно выражению (6) коэффициенты жесткости подвески решетного стана известного сепаратора k и k,, численно равны (в силу симметрии решетного стана относительно осей Z и Y), а их величина пропорциональна квадрату рассто ни от центра оси вращени решет до плоскости, проход щей через оси пружин и середины крайних опорных

стоек перпендикул рно оси вращени решет Р„.

В предлагаемом сепараторе это рассто ние значительно меньше, чем в известном (как минимум - на длину цилиндрического решета ), что в силу уравнени (6) равнозначно существенному уменьшению жесткости подвески решетного стана, а значит, равнозначно уменьшению и его собственной частоты свободных колебаний.

Claims

Формула изобретени

Вибрационно-центробежный сепаратор, включающий центральную и симметрично

размещенные по обе стороны от нее крайние опорные стойки, на которые установлена посредством упругих элементов трубчата ось с установленными на ней с возможностью вращени двум цилиндрическими решетами и двум дебалансными дисками, отличающийс тем, что, с целью повышени надежности в работе сепаратора за счет снижени динамических нагрузок в его узлах при переходе колеблющейс системы через резонансную зону, крайние опорные стойки размещены между цилиндрическими решетами и центральной опорной стойкой .

.1

,

фие.1

ЗО-Ч

Ч

oi

X

1

Ч

/

/

Фиг.З