Грохоты ГИС инерционный среднего типа

Минеральные полезные ископаемые после добычи из месторождений представляют собой сыпучую субстанцию, состоящую из множества фракций, размер частиц которых колеблется от долей миллиметра до сотен миллиметров. Количественное соотношение зёрен различных по крупности фракций добытого полезного ископаемого в его общей массе описывается комплексной характеристикой, называемой гранулометрическим составом материала.

Данная характеристика является важнейшим параметром при определении пригодности конкретного полезного ископаемого к применению в том или ином производственном или технологическом процессе. Отсюда следует вывод, что для обеспечения соответствия сыпучего материала требованиям конкретной области применения гранулометрический состав исходного сырья должен подвергаться, в общем случае, нескольким последовательным этапам корректировки. Данная процедура входит в состав комплексного технологического процесса, называемого обогащением полезных ископаемых.

В процессе обогащения полезного ископаемого его гранулометрический состав подвергается двум корректирующим воздействиям: уменьшение показателей крупности фракций материала, выравнивание по показателям крупности.

Уменьшение показателей крупности имеет своей целью исключение из гранулометрического состава материала фракций, размер которых делает невозможным дальнейшие действия с ним. Это достигается при помощи операции дробления, выполняемой на специализированных агрегатах, называемых дробилками. В современной производственной практике применяются роторные, молотковые, конусные, щековые и другие виды дробилок, а также, всевозможные мельницы для выполнения тонкой переработки материала при получении минеральной крошки и пыли.

Выравнивание гранулометрического состава перерабатываемого полезного ископаемого выполняется при помощи технологического процесса, называемого грохочением. Суть грохочения заключается в разделении различных по крупности частиц перерабатываемого сырья. Продуктом грохочения являются классы и сорта сыпучего материала. Грохочение в горно-обогатительном производстве может являться как самостоятельной операцией, так и входить в состав сложных технологических процессов на одном или нескольких этапах обогащения, представляя собой как основную, так и вспомогательную или подготовительную операцию.

Агрегаты, выполняющие операцию грохочения, называют грохотами. Основным показателем, комплексно характеризующим работу грохота, является показатель эффективности по нижнему классу. Этот показатель можно определить как отношение нижнего (т. е. самого мелкого) класса продукта конкретной модели грохота к массе этого же класса, содержащегося в исходном перерабатываемом материале. Другой способ определения показателя эффективности заключается в экспериментальном определении разности извлечения материала требуемого показателя крупности из исходного сырья и из переработанного продукта грохочения.

Данное исследование показывает степень потерь материала требуемого гранулометрического состава при отсеивании лишних фракций, что в свою очередь демонстрирует качество работы просеивающих поверхностей и приводной системы грохота. Таким образом, можно сделать вывод о высоких требованиях к рабочим параметрам современных грохотов и о необходимости совершенствования их конструкции по таким направлениям устройство и надёжность механической части, оптимизация параметров электрической системы управления, обеспечение широких диапазонов регулирования рабочих параметров.

Настоящий технический обзор посвящён инерционным грохотам среднего типа с верхним расположением виброузла, обозначение модельного ряда КМ ГИС (В). Далее рассмотрены конструкция и принцип действия данных грохотов, приведено описание основных рабочих показателей, описаны особенности эксплуатации.

Грохот инерционный среднего типа ГИС - конструкция и принцип действия

Вибрационные грохоты с инерционным вибровозбудителем или грохоты инерционного типа модельного ряда КМ ГИС (В) с верхним расположением виброузла в настоящее время широко применяются на горно-обогатительных и других предприятиях для выполнения технологических операций в промышленности строительных материалов, а именно, для сортировки нерудного сырья (гравия, щебня, песочно-гравийных или гравийно-песочных смесей, песков и отсевов дробления). Грохоты модельного ряда КМ ГИС (В) представляют собой сортировочное оборудование для осуществления грохочения среднего типа с насыпной плотностью перерабатываемого материала не более 1,8 тонны на кубический метр. Рассматриваемые агрегаты выпускаются в конструктивных исполнениях, содержащих от одного до четырёх просеивающих поверхностей.

Специфика конструкции грохота серии КМ ГИС (В) заключается в расположении вибрационного возбудителя в верхней части агрегата, над комплектом ярусов грохочения. При такой компоновке вибрационный узел оказывается выведенным из центра масс подвижной части, что что способствует изменению параметров эллиптической траектории движения всех точек исполнительного механизма. Рассматриваемое конструкционное решение увеличивает эксцентриситет траектории, что повышает амплитуду колебаний в вертикальном направлении, а также, несколько увеличивает горизонтальную составляющую движения грохота. При верхнем расположении вибрационного узла указанный элемент находится за пределами рабочего пространства грохочения, не являясь препятствием на пути просеиваемого материала, движущегося вниз по системе ярусов.

Грохоты инерционные модельного ряда КМ ГИС (В) представляют собой машины с простым дебалансным вибровозбудителем. Одним из основных конструктивных элементов инерционного грохота является короб, выполняющий одновременно функцию опоры для установки комплекта просеивающих поверхностей и функцию корпуса, передающего движение ситам от исполнительного механизма и ограничивающего рабочее пространство грохочения, обеспечивая тем самым безопасность персонала, работающего с данным оборудованием. Короб инерционного грохота, а соответственно и просеивающие поверхности, располагается под наклоном к горизонтали.

В рассматриваемом модельном ряде инерционных грохотов расчётное значение угла наклона составляет 18°. Установка короба с просеивающими поверхностями под углом к горизонту необходима для организации эффективного распределения просеиваемого материала по всей площади сит и движения просеиваемого материала от загрузочного устройства грохота к его разгрузочному узлу. Очевидно, что скорость перемещения перерабатываемого материала относительно продольного габаритного размера грохота тем выше, чем больше угол наклона короба к горизонтали.

Элементами инерционного грохота, непосредственно выполняющими операцию просеивания, являются просеивающие поверхности. В современных грохотах данные узлы применяются в различных конструктивных исполнениях. Это могут быть колосниковые решётки в виде монолитных блоков, изготавливаемых литьём металла, или в виде сборочных единиц, состоящих из отдельных колосников. Широко распространены в современных грохотах просеивающие поверхности в виде листовых решет, которые представляют собой перфорированные металлические листы. Перфорирование листов выполняется по одной из двух технологий - сверление или штамповка.

Очевидно, что широкое распространение данный тип просеивающих поверхностей получил главным образом из-за простоты и низкой стоимости изготовления. Также, в конструкциях грохотов встречаются просеивающие поверхности в виде сит и решет, изготовленных из полимерных материалов - резиновых смесей или пластмассовых составов. Применение неметаллических материалов призвано продлить срок службы просеивающей поверхности за счёт упруго-диссипативных свойств полимерных материалов, а также, снизить акустическое воздействие грохота на окружающую среду, иными словами - сделать процесс грохочения менее шумным.

В грохотах модельного ряда КМ ГИС (В) применяются просеивающие поверхности в виде проволочных сит. Проволочные сита, являющиеся одним из наиболее распространённых типов применяемых просеивающих поверхностей, изготавливаются по различным технологиям плетения из стальной, латунной, бронзовой, медной или никелевой проволоки различного диаметра (в зависимости от типа грохота) с квадратными, прямоугольными или щелевидными отверстиями. В современном сортировочном оборудовании размер отверстий применяемых проволочных сит лежит в диапазоне значений от 0,04 до 100 мм. Наиболее распространёнными в данной разновидности просеивающих поверхностей являются тканные сита с квадратными отверстиями и сборные сита со щелевыми поверхностями.

Необходимые параметры колебательного движения рабочих органов грохотов КМ ГИС (В) обеспечиваются функционированием дебалансного возбудителя. Дебалансный возбудитель представляет собой вал, на одном или обоих концах которого (в зависимости от конструкции виброузла) устанавливаются дебалансные элементы и на одном конце вала выполнена расточка посадочного места для установки резинокордной муфты для передачи рассматриваемому механизму кинетической энергии вращения от приводного электродвигателя.

Дебалансные элементы чаще всего изготавливаются в виде массивных круговых секторов из металла и выполняют функцию изменения закона распределения массы вала вибромеханизма относительно оси вращения вала в сторону повышенной неравномерности, что обусловливает появление динамического момента при вращении такой конструкции. Опорой для дебалансного возбудителя является короб грохота, в который для этой цели устанавливаются опорные подшипники. Рассматриваемая конструкция позволяет регулировать амплитуду колебаний, создаваемых виброузлом. Это выполняется путём установки на вал дебалансных элементов с различными инерционными показателями и изменением взаимного углового расположения дебалансных элементов, установленных на противоположных концах вала возбудителя. Очевидно, что грохот, представляющий собой колебательную динамическую систему с упруго-диссипативными элементами, имеет как минимум одну резонансную частоту.

При совпадении частоты вибрации грохота с резонансной частотой неизбежно проявляются резонансные процессы, характеризующиеся резким возрастанием амплитуды колебаний короба. Данное явление может вывести грохот в неустойчивый режим работы, что может привести к его аварийной остановке с серьёзными повреждениями механического оборудования. Основным методом ограничения воздействий резонансных процессов на грохот при его запуске является максимально быстрый вывод его исполнительного механизма на рабочую частоту, что позволяет «пройти» резонансные частоты рассматриваемого механизма за короткий промежуток времени.

В данном случае решающую роль играет инерционность движущихся элементов грохота, которая не позволит развиться резонансу в случае достаточно короткого промежутка времени работы на резонансной частоте механизма. Современная силовая преобразовательная техника позволяет бороться с резонансными явлениями при помощи специальных режимов запуска асинхронного электродвигателя при построении электропривода грохота по структуре «преобразователь частоты - асинхронный электродвигатель». Современные преобразователи частоты позволяют выполнить запуск двигателя в режиме пропуска частот.

Таким образом, задав для указанного режима требуемые значения частот пропуска, можно обеспечить вывод механизма грохота на заданную рабочую частоту с требуемой интенсивностью, что положительно сказывается на ресурсе механических элементов.

Еще одним элементом конструкции грохотов КМ ГИС (В), участвующим в формировании вибрационного воздействия на просеиваемый материал, являются упруго-диссипативные опорные элементы, также, называемые пружинными опорами. Конструктивно данные устройства выполняются в виде блоков с параллельно установленными цилиндрическими пружинами. Кроме обеспечения колебательного движения просеивающих поверхностей грохота рассматриваемые конструктивные элементы выполняю функцию демпфирования динамического воздействия движущегося грохота на элементы неподвижной опоры (специально предусмотренная часть конструкции производственного сооружения или неподвижная опора, входящая в состав самого грохота в случае его мобильного исполнения).

Следует отметить, что именно упруго-диссипативные параметры пружинных опор в наибольшей степени влияют на значения резонансных частот инерционного грохота, поэтому в случае необходимости проектирования специализированной системы управления движением грохота в расчётах необходимо учесть совокупные жёсткость и коэффициент диссипации пружинных опор конкретной модели оборудования.

Основные технические характеристики инерционного грохота среднего типа

В данном разделе приводится краткое описание основных технических характеристик инерционных грохотов модельного рядка КМ ГИС (В). Численные значения рассматриваемых характеристик опущены, т. к. это является информацией, характеризующей конкретную модель оборудования, а не модельный ряд.

• Максимально рекомендуемая крупность кусков питания – наибольший класс по крупности частиц, присутствующих в гранулометрическом составе исходного просеиваемого материала, при котором грохот обеспечивает рабочие показатели, заявленные в паспорте. Превышение данного показателя влечёт за собой как повреждение просеивающих поверхностей от падения слишком тяжёлых кусков материала, так и нерасчётные режимы работы электрического привода из-за превышения перемещаемой массы загруженного механизма;
• Угол наклона просеивающей поверхности – данный параметр обеспечивает движение перерабатываемого материала к разгрузочному узлу грохота, определяя таким образом производительность данного агрегата. В грохотах модельного ряда КМ ГИС предусмотрена регулировка угла наклона просеивающей поверхности. Следует отметить, что настройка угла наклона должна зависеть от требуемого качества продукта грохочения: увеличение угла наклона повышает скорость перемещения материала по ярусам, но может стать причиной снижения качества из-за слишком высокой скорости перемещения материала по ситам;
• Амплитуда (полуразмах) колебаний короба – данный показатель характеризует максимальное значение отклонения короба грохота с установленными в нём просеивающими поверхностями от положения покоя в одну сторону. Полуразмах колебаний короба позволяет оценить величину вынуждающей силы, действующей на просеиваемый материал, при большей вынуждающей силе материал подбрасывается на большую высоту и, соответственно, более эффективно просеивается при соударении с очередным ярусом;
• Частота колебаний короба – как и амплитуда колебаний короба определяет интенсивность вертикального движения перерабатываемого материала, аналогично, являясь фактором, влияющим на производительность грохота;
• Геометрические размеры (длина, ширина, площадь) просеивающей поверхности – параметр, применяемый для расчёта оптимальной рабочей загрузки грохота с обеспечением равномерного распределения перерабатываемого материала по площади просеивающей поверхности, что, также, влияет на равномерность износа последней, увеличивая межремонтные интервалы. Учёт геометрии в данном случае выполняется подбором соответствующего питающего устройства и согласованием его производительности с темпом работы грохота;
• Количество ярусов – количество расположенных друг под другом просеивающих поверхностей, обеспечивающих отсеивание материала с определённым показателем крупности на данном ярусе. Данная техническая характеристика определяет количество продуктов просеивания в конкретно модели грохота и, собственно, гранулометрический состав данных продуктов, является важным показателем при интеграции грохота в комплексную технологическую линию по обогащению полезных ископаемых;
• Расчётная производительность по питанию – количество продукта (или продуктов, в случае многоярусной конструкции грохота) просеивания материала, производимое рассматриваемым агрегатом в регламентированный отрезок времени;
• Номинальная мощность электрического двигателя – основной показатель для выбора приводного электродвигателя исполнительного механизма грохота. Не рекомендуются отклонения от данного параметра, т. к. при использовании двигателя меньшей мощности возможен его вывод в нерасчётный режим работы (чаще всего – в режим перегрузки по нагреву), при применении электродвигателя завышенной мощности складывается ситуация недоиспользования электродвигателя по удельным параметрам, что снижает технико-экономические показатели всего агрегата.

Основными условиями для надёжного и эффективного функционирования грохотов являются: равномерная подача и распределение материала по всей просеивающей поверхности, правильное и равномерное натяжение сит при установке, чистое состояние сит и своевременное техническое обслуживание деталей и узлов исполнительного механизма.

Типовым техническим решением по обеспечению равномерности распределения просеиваемого материала по просеивающей поверхности является изготовление последней с небольшой выпуклостью от центральной части к краям, что в значительной степени препятствует скапливанию просеиваемого материала на отдельных участках сита.

Правильное и равномерное натяжение просеивающих поверхностей (в случае применения сит и решет, обладающих определёнными упругими свойствами) позволяет исключить демпфирующий эффект, который снижает интенсивность встряхивания просеиваемого материала, что способствует снижению производительности агрегата и качества продукта грохочения. Также, при ненадлежащем натяжении просеивающих поверхностей исключается положительный эффект от предыдущего технического решения, т. к. провисание сит способствует локальному скапливанию материала.

В процессе работы вследствие ударного силового взаимодействия частиц полезного ископаемого с просеивающей поверхностью происходит засорение щелей просеивающих поверхностей самим материалом. Причём это характерно как для твёрдых, так и для пластичных материалов. Данное явление снижает пропускную способность ярусов просеивания, что негативно сказывается на всех рабочих показателях грохота. Для борьбы с засорением просеивающих поверхностей существует ряд конструктивных мер по их очистке, которые могут быть предусмотрены в конструкции агрегата либо могут быть организованы отдельно.

Особое внимание при эксплуатации грохотов следует уделять применяемому в них электрооборудованию. Очевидно, что процесс грохочения сопровождается высоким выделением пыли, образующейся в процессе встряхивания перерабатываемого материала. В ряде случаев, например, при грохочении рудных материалов или угля, эта пыль может обладать токопроводящими свойствами. Загрязнение данным побочным продуктом грохочения электротехнической аппаратуры приводит к ухудшению условий охлаждения электродвигателей, аппаратов, преобразовательной техники и т.д.

Попадание пыли во внутренние полости аппаратуры может стать причиной ухудшения качества контактных поверхностей коммутационных аппаратов, что влечет за собой перегрев и дугообразование. Внутри полупроводниковой электронной техники пылевая оболочка приводит к локальному перегреву полупроводниковых ключей и повышает вероятность пробоя воздушной изоляции (поверхностного перекрытия).

Варианты комплектаций ГИЛ

В настоящем разделе рассматриваются возможные комплектации и конструктивные исполнения инерционных грохотов модельного ряда КМ ГИС (В). Разнообразие модификаций рассматриваемого оборудования имеет своей целью обеспечение максимальной унификации и лёгкой интеграции грохотов в любой производственный процесс, требующий выполнения сортировки сыпучих материалов. Рекомендуется внимательно изучить и проанализировать приведённую ниже информацию для правильного выбора модели грохота с учётом инфраструктурных, технических и других особенностей производственного процесса и места расположения оборудования.

Грохоты КМ ГИС (В) выпускаются в опорном (стандартная модификация) или подвесном исполнении. Данный фактор учитывается при оценке технической возможности установки грохота в конкретном производственном сооружении.

По расположению приводного электродвигателя рассматриваемые грохоты выпускаются с правым (стандартная модификация) или левым расположением указанного узла. Расположение приводного двигателя выбирается с точки зрения удобства установки самого двигателя, наиболее простой схемы прокладки кабельных трасс и простого и безопасного доступа персонала для регламентных работ по техническому обслуживанию электромеханического оборудования.

По набору просеивающих поверхностей грохоты КМ ГИС (В) выпускаются с просеивающими поверхностями в виде струнных, проволочных, резиновых, полиуретановых сит или колосниковых решёток в любых комбинациях в случае многоярусного грохота. Выбор просеивающих поверхностей полностью определяется типом перерабатываемого материала и интенсивностью работы грохота.

По аналогичным критериям выполняется выбор способов крепления просеивающих поверхностей внутри короба грохота. Различные способы крепления просеивающих поверхностей обеспечивают различные степени натяжения, устойчивости и деформации, что напрямую влияет на производительность работы грохота и на долговечность самих просеивающих поверхностей.

Также, опционально грохоты модельного рядка КМ ГИС (В) выпускаются в общепромышленном или взрывозащищенном исполнении, с системами промывки, устанавливаемыми на любом требуемом ярусе, с пылезащитными укрытиями.