Спиральный вибрационный грохот тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Вавилов, Андрей Владимирович

• Вавилов, Андрей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вавилов, Андрей Владимирович

с - по

СОДЕРЖАНИЕ . 2

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,

СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ . 4

ВВЕДЕНИЕ .7

1. Обзор существующих методов грохочения и возможные пути развития

1.1 Общие сведения о сортировке . 11

1.2 Классификация и краткая характеристика существующих типов грохотов .12

1.3 Новые методы грохочения и конструкции грохотов .22

1.4 Грохочение сыпучих материалов на спиральном виброгрохоте . 32

1.5 Обзор методик расчета барабанных грохотов . 38

1.6 Цель и задачи исследования

1.7 Выводы

2. Теоретическое обоснование параметров работы спирального виброгрохота

2.1 Частота вращения опорных кулачков.44

2.2 Частота вращения упругой спирали . 47

2.3 Математическая модель упругой спирали

2.3.1 Статическая модель упругой спирали. 52

2.3.2 Динамическая модель упругой спирали . 53

2.3.3 Определение допускаемого прогиба упругой спирали . 55

2.4 Скорость движения просеиваемого материала по поверхности упругой спирали. 59

2.5 Определение угла наклона спирального виброгрохота . 60

2.6 Производительность спирального виброгрохота . 62

2.7 Масса материала на просеивающей поверхности спирального виброгрохота

2.7.1 Условие прогиба упругой спирали . 74

2.7.2 Условие полного отсева нижней фракции .76

2.8 Методика расчета потребляемой спиральным виброгрохотом мощности .78

2.9 Методика инженерного расчета основных параметров и технологических показателей спирального виброгрохота .83

2.10 Выводы

3. Методика и планирование эксперимента

3.1 Методика экспериментальных исследований .89

3.2 Анализ и выбор основных факторов влияния . 101

3.3 Планирование эксперимента и построение математической модели процесса грохочения. 104

3.4 Выводы

4. Экспериментальное исследование работы спирального виброгрохота

4.1 Экспериментальное определение эффективных значений параметров работы спирального виброгрохота . 117

4.2 Экспериментальное определение дополнительных расчетных параметров и коэффициентов. 130

4.3 Выводы.

5. Технико-экономическое обоснование и проверка результатов исследований в производственных условиях

5.1 Технико-экономическое обоснование. 133

5.2 Внедрение результатов исследований в производство . 139

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Спиральный вибрационный грохот»

Актуальность работы. Современное экономическое положение России, Казахстана и других стран бывшего СССР коренным образом изменило инфраструктуру всех производственных отраслей экономики. В полной мере это касается и строительной индустрии.

Новые требования и стандарты в области производства строительных работ привели к преобразованию организаций стройиндустрии советского образца в строительные и производственные фирмы рыночного типа. А также вызвали кардинальные преобразования на рынке технологий по производству строительных материалов. Большие объемы и новые потребности в области строительства вызвали значительные приток средств в эту сферу производства. Это положительно сказывается на развитии всех областей индустрии строительных материалов.

В то же время, можно отметить, что производство нерудных строительных материалов и некоторые другие области стройиндустрии остаются в тени развивающихся сфер высокотехнологичных строительных материалов. Хотя, учитывая потребляемые в современном строительстве объемы нерудных материалов и повышающиеся требования по их качеству, развитие данной сферы стройиндустрии не должно отставать от общего развития современной техники и способов производства.

Основной тенденцией развития сортирующих агрегатов для нерудных материалов является разработка методов получения кубообразного щебня и увеличение производительности грохочения при снижении энергоемкости процесса. Решение данных проблем возможно при использовании новых типов поверхностей просеивания со сложным возбуждением материала.

Таким образом, создание новых просеивающих агрегатов, обеспечивающих, получение качественных нерудных материалов с низким содержанием лещадных зерен, при увеличении производительности грохочения, является сегодня важной научно-прикладной задачей. Так же имеет место проблема создания мобильных и малых технологических комплексов по производству стройматериалов.

Диссертационная работа выполнена в ВКТУ им. Д. Серикбаева, в рамках г/б НИР: «Разработка и исследование энергосберегающих машин, применяемых при производстве строительных материалов».

Цель работы; Исследование спирального виброгрохота, определение его рациональных параметров, обеспечивающих получение качественного продукта, снижение потребляемой мощности и увеличение производительности; разработка конструкции и внедрение промышленного образца.

Научная новизна работы заключается в:

- разработке теоретических моделей для расчета основных кинематических параметров работы спирального виброгрохота, с учетом минимальной засоренности верхней и нижней фракций получаемого продукта;

- разработке методик расчета производительности и потребляемой мощности спирального виброгрохота;

- разработке математической модели процесса грохочения в виде уравнения регрессии, позволяющего получить требуемую эффективность грохочения в зависимости от конструктивно-технологических параметров спирального виброгрохота;

- экспериментально полученных рациональных параметрах работы устройства;

- создании инженерной методики расчета основных параметров спирального виброгрохота;

- предложении конструктивных решений по усовершенствованию спирального виброгрохота, новизна которых защищена авторскими свидетельствами.

Практическая ценность работы заключается в разработанной методике инженерного расчета основных параметров спирального виброгрохота и соответствующем программном обеспечении. Прикладные вопросы теории и экспериментов получили практическое применение при создании опытного образца спирального виброгрохота, что позволило повысить производительность в 1,2 раза и снизить потребляемую мощность в 1,4 раза, при этом лещадность полученного продукта не превышает 15 % по массе.

Автор защищает:

1. Теоретические модели для расчета кинематических параметров работы спирального виброгрохота, математическую модель расчета производительности, зависимость потребляемой мощности от конструктивно-технологических параметров устройства.

2. Математическую модель в виде уравнения регрессии процесса грохочения сыпучего материала, обеспечивающую получение рациональных кинематических параметров устройства.

3. Результаты экспериментальных исследований, устанавливающие зависимости качества грохочения и производительности от основных параметров работы спирального виброгрохота.

4. Инженерную методику расчета параметров спирального виброгрохота.

5. Результаты промышленного внедрения опытного образца спирального виброгрохота.

Реализация результатов работы. Разработанный по результатам исследований опытный образец спирального виброгрохота внедрен на линии массоподготовки цеха электротехнической керамики филиала «Завод Керамика» ТОО «Альтрейд» (г. Усть-Каменогорск, Республика Казахстан). Методика расчета грохота, программное обеспечение и стендовое оборудование внедрены в учебный процесс кафедры «Строительные, дорожные и подъемно-транспортные машины» при подготовке инженеров механических специальностей.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на заседаниях и научных семинарах кафедры «Машиноведение» ВКТУ им. Д. Серикбаева (1997-2000г.г.), на научно-технических и научнопрактических конференциях ВКТУ им. Д. Серикбаева (1997-2000г.г.), на Международной научной конференции «Наука и образование - ведущий фактор стратегии «Казахстан-2030» (1999г., г. Караганда), на Международной научно-технической конференции «Вузовская наука в современном мире» (1999г., г. Рубцовск), на Международной научно-практической конференции «КазНТУ - образованию, науке и производству Республики Казахстан» (2000г., г. Алматы), на Международной научно-практической конференции «Качество, безопасность, энерго- и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов на пороге 21 века» (2000г., г. Белгород). Материалы докладов и тезисов опубликованы.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 работ, получено два патента Республики Казахстан на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, содержащего основные результаты и выводы, и приложений. Работа содержит 151 страницу, 2 таблицы, 69 рисунков, список литературы включает 73 наименования.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Вавилов, Андрей Владимирович

4.3 Выводы

1. Экспериментальные исследования подтвердили теоретические предпосылки о том, что спиральный виброгрохот обеспечит получение качественного продукта с низкой лещадностью: эффективность грохочения - 93-97%; засоренность верхней фракции - 3-5%; засоренность нижней фракции - 10-15%; содержание лещадных зерен - до 15 % по массе.

2. Экспериментальные исследования показали, что методика расчета, основанная на теоретических моделях, обеспечивает процесс грохочения с максимальной производительностью при требуемом качестве продукта. Расхождение теоретических данных с экспериментальными составляет 3-11 %.

3. Выявлено, что при размерах упругой спирали: внутренний диаметр -170 мм, длина - 370 мм, максимальная производительность экспериментальной установки - 0,308 м3/ч, при засоренности верхней фракции до 5 %.

5. Технико-экономическое обоснование и проверка результатов исследований в производственных условиях

5.1 Технико-экономическое обоснование

Основной задачей данного обоснования является определение величины экономической эффективности от внедрения спирального виброгрохота в производство нерудных строительных материалов. Критерием экономической эффективности является снижение удельных приведенных затрат на единицу продукции, вырабатываемой новой техникой, по сравнению с базисной техникой.

В качестве базисного просеивающего агрегата примем плоский вибрационный грохот ГИЛ-5 2 (отраслевой индекс - СМД-121) установленный в технологической схеме ГСЗ (производительность - 200 тыс. м3/год, для переработки гравийно-песчаной смеси с содержанием гравия 40-60%, типовой проект шифр - 409-968, тип Ш, по [43]) для разделения щебня на фракции: 5-10 мм, 10-20 мм, песок - 0-5 мм. Содержание фракций в исходном материале: 0-5 мм - 50%, 5-10 мм - 25%, 10-20 мм - 25 %. Мощность затрачиваемая на ГИЛ-52 - 17кВТ, производительность - 33,8 м3/ч.

Для замены ГИЛ-52 примем три спиральных виброгрохота для отсева исходного материала на фракции 0-10 и 10-20 мм - один СГ; и 0-5, 5-10 мм -два СГ (рис.68) . Первый содержит четыре просеивающих спирали, рассчитанных по методике, предложенной в п.2.9. Размеры спирали: длина -1000 мм, внутренний диаметр - 300 мм, диаметр проволоки спирали - 18 мм. Статический зазор - 5,5 мм. Два последующих грохота содержат по пять спиралей того же диаметра рабочего органа и диаметра проволоки спирали, при длине - 800 мм и, соответственно, статическом зазоре - 2 мм. Суммарная мощность трех спиральных виброгрохотов - 13,8 кВт, производительность -32 м3/ч.

Дальнейший экономический расчет проводим, опираясь на формулы, исходные данные и расчетные коэффициенты, приведенные в [11,67,68,69,70,71]. i

-20 мм Е

-Л

-10 мм -Ж

10-20 мм' С

-5 мм

5-10 мм

Рис. 68 Схема работы трех спиральных грохотов при рассеве материала 0-20 мм на три фракции. Определим годовую эксплуатационную производительность базисной и новой техники (здесь и далее все показатели, относящиеся к базисной технике, обозначаются индексом 1, к новой технике -2):

Вх = ЬэчХ кпр Тг = 33,8*1*3750 = 126750 м3/год (90)

В2 ~ Ьэч2кир Тг = 32*1*3750 = 120000 м3/год где Ьэч - эксплуатационная среднечасовая производительность, м3/ч, определяется как техническая производительность перемноженная на коэффициент перехода - кт, для грохотов равный 1; кпр - коэффициент, учитывающий внутрисменные простои;

Тг - количество часов работы техники в году, ч. Далее, определяем текущие затраты С, которые рассчитываются за год работы техники и включают затраты См на сырье и материалы, используемые в технологическом процессе, амортизационные отчисления Сар на реновацию от балансовой стоимости Цб (смотри ниже) - для грохотов составляют 14%, заработную плату Сзп производственных рабочих, затраты: на все виды ремонтов Ср; на электроэнергию Сэ, на смазочные материалы Ссм, на сменную оснастку Ссо.

Таким образом,

С — Сар "I" См "Ь Сзп "I" Ср + Сэ + Ссм "Ь Ссо (91)

Так как, удельные расход материалов (смеси песка и щебня) при оценке сравниваемых вариантов, естественно, остается неизменным, то затраты на них в ф-ле (91) не учитываются.

Для упрощения расчета, примем, что затраты на заработную плату для обоих вариантов одинаковы, то есть базисный грохот и набор спиральных виброгрохотов обслуживаются одинаковым количеством рабочих, то есть Сзп в ф-ле (91) также не учитываются.

Затраты на все виды ремонтов определяются по нормативам, разрабатываемым каждой эксплуатирующей организацией. Для упрощения расчета, также примем, что они равны для обоих вариантов и не учитываются в ф-ле (91).

Затраты на электроэнергию определяются по формуле, у.е. (условных единиц):

Сэ1=Цэ1¥э1Тг= 3*17*3750= 191250 (92)

СЭ2 = Цэ Wj2 Тг = 3*13,8*3750 = 155250 где Цэ - тариф 1 кВт*ч электроэнергии, у.е.;

W3 - расход электроэнергии, кВт*ч/ч. Затраты на смазочные материалы для техники с элетроприводом, у.е.:

Ссм 1 = 0,1 Цсм W3l Тг = 0,1*6*17*3750 = 38250 (93)

Ссм2 = 0,1 Цш W3l Тг = 0,1*6*13,8*3750 = 31050 где Цш - затраты на смазочные материалы, в расчете на 10 кВт*ч электроэнергии, у.е. Принимаем по [11], из условия стопроцентной инфляции.

К сменной оснастке в рассчитываемых вариантах относятся сита. Общая площадь сит для первого варианта - 15,75 м2, для второго - 11,304 м2. Упрощенная формула для определения затрат на сменную оснастку, у.е.:

Ц AT Т -Т ,) 10710 (3750 * 7 - 350 )

С = ^сохК г с»-соХ) = -V-1 = | 1322Q

Т Т . 7 * 350 сл со]

Ц ATT -Т .) 7686 (3750 * 7 -700)

С , = Mco2V г сл-^ =---- = 40080 со2 ТТ. 1 * 700 сл со 2 л где Цсо - цена сменной оснастки, у.е.(при цене за 1 м сита - 680 у.е.);

Гсл - срок службы агрегата, лет; принимаем по [11];

Тсо - срок службы сменной оснастки, ч.:

- для первого варианта срок службы сита (в среднем) - один календарный месяц при двухсменной работе, материал проволоки - Сталь 70Г, принимаем по [11].

- для второго варианта срок службы принимаем больше в два раза (реально занимаемая материалом площадь просеивания спирали в 3-4 раза меньше, чем у плоского сита, то есть истирание поверхности сита происходит за срок в 3-4 раза превышающий срок работы плоского сита).

Таким образом, текущие затраты определяются как, у.е.:

С\ = 0,14//б1 + Сэ\ + ССМ1 + Сс0] =0,14*171000+ 191250 + 38250 + 113220 = = 366660

С2= 0,14Z|62 + Сэ2 + Ссм2 + Ссо2 = 0,14*305287+ 155250 + 31050 + 40080 = = 269120

Далее определим капитальные вложения (затраты) потребителя, связанные с приобретением и эксплуатацией техники, у.е.:

К = Цб + Кс (95) где Цб - балансовая стоимость техники, у.е.;

Кс - сопутствующие капитальные вложения потребителя, связанные с эксплуатацией техники, у.е. Значения Кс принимаются из сметно финансовых расчетов по строительной части проекта. Примем, что данные затраты по обоим вариантам приближенно равны, поэтому они в дальнейшем расчете не учитываются, смотри также ф-лу (98).

Балансовая стоимость первого варианта:

Z/б, =Цкб= 150000*1,14=171000 (96) где Ц - оптовая цена грохота ГИЛ-52, принимаем по финансовой документации Усть-Каменогорского ЗИМ, на 02. 09. 1999г; к5 - коэффициент, учитывающий затраты на первоначальную доставку и монтаж. Определение цен на новую технику включает следующие этапы: обоснование и расчет лимитной цены, установление договорной цены и определение уровня прейскурантных цен.

В данном предварительном расчете, для определения экономической эффективности, достаточно определить лимитную цену, которая выражает предельно допустимый (верхний) уровень цены новой техники, определяемый на основе стоимостной оценки улучшений ее потребительских свойств, при котором обеспечивается относительной удешевление техники для потребителя. Лимитная цена второго варианта, у.е.:

Цл = Ц6т + Эп >t3 = 150000*0,9 + 401510*0,7 = 416057 (97) где Ц6т - цена базисной техники, принимаемой в качестве аналога (принимается равной оптовой цене Ц, скорректированной с учетом коэффициента, характеризующего моральное старение базисной техники за период проектирования и освоения новой техники и равного 0,9); кэ - коэффициент учета полезного эффекта в цене новой техники; Эп - полезный эффект от применения новой техники, у.е.: п ^ бт —з-+ eh(Ki-K2) + э +э +э =

КВ,(Р2+ЕН) J Р2+ЕИ Р2 + Ен

120000

Г Л ОЛЛЛЛ/Л 1 И , Л 1\ л

135000

120000(0,14 + 0,1) 1 126750(0,1 + 0,1) )

342720--226380

126750+ 0 =

0,1 + 0,1 508812 (98) где Р - доля отчислений на первоначальное восстановление реновацию от капитальных вложений (для базисного варианта принимается равной доле отчислений на реновацию для текущих затрат, для новой техники - 10% от капитальных вложений); Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (затрат); И - годовые текущие затраты (без отчислений на реновацию), у.е; Эк, Эс, Ээ - эффект от изменения качества продукции, социальный и экологический эффекты (для упрощения расчета не учитываются), у.е.

Так как лимитная цена новой техники в данном случае более чем в три раза превышает оптовую цену базисного варианта, принимаем, в соответствии с

68] балансовую стоимость нового варианта, как 50-70% от лимитной цены, то есть //б2 = 305287 у.е. Соответственно, капитальные затраты, у.е.:

К}=Цб1 = 171000

К2 = Ц62 = 305287

Удельные приведенные затраты определяются по формуле, у.е./м3:

СХ+ ЕнК1 366660 + 0,1 * 171000 Q27

Я, 126750 ' ^ J С2+ ЕнК2 = 269120 + 0,1 * 305287 = 2 ^ уг В2 120000

Таким образом, удельные приведенные затраты сокращаются на 18%, без учета экологического эффекта от внедрения нового варианта и эффекта от повышения качества продукции (щебня).

Годовая экономия электроэнергии составит, кВт*ч:

Т= (Гуд, -Гуд2) В2 = (0,503-0,431)* 120000 = 8605 (100) где Гуд - удельная энергоемкость:

ГУД1 = (W3l *ТГ)!ВХ = (17* 3750)/126750 = 0,503 (101)

Гуд2 = (^э2 *ТГ)/В2 = (13,8* 3750)/120000 = 0,431 Срок окупаемости, при расчете из капитальных вложений, лет:

С 305287-171000

С,-С2 366660-269120

То есть срок окупаемости около девяти месяцев. При расчете срока окупаемости из лимитной цены нового варианта он составит около двух с половиной лет.

Если учесть возможное усложнение технологической схемы производства: введение дополнительного бункера для фракции 10-20 мм и конвейера для ее перегрузки, то текущие затраты варианте возрастут до 310240 у.е., при этом капитальные вложения (учитывая их первоначальное максимальное завышение) можно сохранить на прежнем уровне. Удельные приведенные затраты возрастут до 2,783 у.е./м , то есть в данном случае затраты сокращаются на 8,1%.

Следует заметить, что в ф-ле (116) не учтен главный эффект от внедрения спирального виброгрохота - эффект от повышения качества щебня. Экономически, достаточно сложно рассчитать эффект от улучшения удобоукладываемости бетонных смесей (ухудшение данного параметра бетона ведет к повышенному расходу цемента -что вызывает повышение экономических затрат). Так же достаточно сложно рассчитать экономический эффект от повышения плотности и прочности бетона.

5.2 Внедрение результатов исследования в производство

С целью проверки результатов проведенных исследований и по данным последних был спроектирован, изготовлен и прошел промышленные испытания опытный образец спирального виброгрохота.

Спиральный виброгрохот был внедрен в цехе электротехнической керамики (ЭТК) филиала «Завод Керамика» ТОО «Альтрейд» (г. Усть-Каменогорск, Республика Казахстан) для фракционного разделении исходной карьерной глинистой массы, используемой при производстве товарных пресспорошков, на две фракции: 0-10 мм и более 10 мм. Акт внедрения приведен в приложении Д.

До установки спирального виброгрохота на линии производства ЭТК был установлен нестандартный инерционный грохот с направленными

2 л колебаниями: площадь сита - 1,5м, производительность - около 6,6 м/ч, потребляемая мощность - около 3 кВт/ч.

Данный грохот был заменен опытным образцом спирального виброгрохота работа которого обеспечивалась двумя цилиндрическими упругими спиралями, общей площадью просеивания 1,76 м (внутренний диаметр спирали - 0,4м; длина спирали - 0,7м; диаметр проволоки спирали -25 мм; материал проволоки - Сталь 60Г). Грохот был изготовлен на заводе «Керамика». Конструкторская документация спирального виброгрохота и права на ее распространение принадлежат ТОО «Альтрейд».

Питание, как инерционного грохота, так и опытного образца спирального виброгрохота осуществлялось от ленточного питателя, оснащенного системой управляемой равномерной подачи материала. Производительность грохотов по питанию замерялась на данном питателе. Для соединения со спиральным грохотом питатель был дополнительно оснащен двумя подающими лотками.

На опытном образце спирального грохота с цилиндрическими спиралями о были получены следующие результаты: производительность - около 7,19 м /ч о то есть по 3,6 м /ч на одну спираль); потребляемая мощность - около 2,7 кВт/ч; эффективность грохочения - 93.95 %; засоренность верхней фракции - до 5 %; засоренность нижней фракции - до 16. 17 %.

Несмотря на отсутствие требований по лещадности глинистой массы, были проведены замеры по содержанию лещадных зерен в верхнем продукте. Данное содержание не превышает 10. 14 % по массе, при исходном содержании лещадных и игольчатых зерен - до 50 %.

После промышленных испытаний спирального виброгрохота, цилиндрические упругие спирали по инициативе автора и после анализа руководством завода, были заменены на конические упругие спирали.

Обоснованием этого послужили вышеизложенные исследования и анализ экспериментальных данных, в результате которых была изменена конструкция рабочего органа грохота, при этом получено авторское свидетельство на новый тип спирального грохота - патент РК №9240 от 14.07.2000 г. Описание патента приведено в приложении Г.

Коническая конструкция упругой спирали позволила использовать процесс NSS (процесс снижения скорости нижнего монослоя материала по ходу его течения). Преимущества данной конструкции были подтверждены в производственных условиях.

Были получены следующие параметры работы грохота с коническими упругими спиралями (верхний диаметр спирали - 0,4 м; нижний диаметр спирали - 0,3 м; длина - 0,7 м; общая площадь просеивания - 1,53 м2): производительность опытного образца - около 7,92 м3/ч; потребляемая мощность - около 2,3 кВт/ч.

Качественные показатели грохочения и лещадность верхнего продукта аналогичны вышеуказанным для цилиндрических спиралей.

С целью проверки теоретических данных автором на промышленном образце спирального виброгрохота были проведены исследования потребляемой мощности, результаты которых представлены на рис.69.

Рис.69 Зависимость потребляемой мощности от производительности.

Анализ графика показывает, что расхождение с теоретичекими (выделены пунктиром) данными составляет 4,8.7,4 %. При этом динамический коэффициент для цилиндрической спирали кдин =1,1; для конической кдин =1,3.

В результате промышленного внедрения было установлено, что износ поверхности просеивания в спиральном виброгрохоте в 2,5 раза меньше нежели в инерционном грохоте. За одинаковое время работы (20 смен - 160 часов), износ стандартного сита составил 1,5-2,7 мм, износ упругой спирали по внутренней поверхности составил 0,85-1,08 мм. Физически это объясняется отсутствием постоянного воздействия материала на поверхность просеивания в спиральном виброгрохоте и более спокойным режимом работы.

Таким образом, эксплуатация спирального виброгрохота в промышленных условиях цеха ЭТК показала, что использование грохота с цилиндрическими спиралями позволило снизить расход электроэнергии в 1,11 раза и повысить производительность на операции приготовления пресспорошков в 1,09 раза. Использование грохота с коническими спиралями снизило потребление электроэнергии в 1,4 раза и повысило производительность в 1,2 раза. При этом обеспечено требуемое качество получаемого продукта: засоренность - менее 5 %, и его низкую лещадность - менее 15%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе анализа направлений развития сортирующего оборудования показано, что процессы двойного возбуждения материала на ситах с щелевидными отверстиями обеспечивают повышение качества грохочения щебня при повышении производительности.

2. Предложено, что использование спирального виброгрохота позволит значительно снизить засоренность щебня зернами лещадной и игольчатой формы, и повысить производительность процесса, за счет совместного применения колебательного и вращательного движений упругой спирали.

3. Установлено, что для достижения максимальной производительности спирального виброгрохота:

- частота колебаний упругой спирали, зависящая от частоты вращения опорных кулачков, должна обеспечивать ускорение материала 2g, для создания максимального давления верхних слоев материала на нижний монослой, при безотрывном движении частиц по поверхности;

- частота вращения упругой спирали должна обеспечивать наибольшую поверхность просеивания, которая зависит от создания максимального угла подъема материала при его ускорении в 2g.

4. Определено, что требуемая засоренность фракций и максимальная производительность, обеспечивается равенством амплитуд колебаний упругой спирали, зависящих частоты колебаний и конструктивных параметров рабочего органа, и допускаемых прогибов, создаваемых рациональным соотношением конструктивных параметров спирали.

5. Разработана методика расчета производительности спирального виброгрохота. Установлено, что основное влияние на производительность оказывает величина динамического межвиткового зазора, зависящего от кинематики работы грохота и жесткости спирали.

6. Получено уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс грохочения в спиральном виброгрохоте. Установлено, что функция отклика -эллипсоид. Рациональные значения кинематики работы грохота (частота вращения опорных кулачков - 155 мин"1, спирали - 72,4 мин"1; угол наклона грохота - 7 град) обеспечивают требуемую засоренность верхнего продукта -менее 5 %.

7. Экспериментальные исследования подтвердили теоретические предпосылки о том, что спиральный виброгрохот обеспечит получение качественного продукта с низкой лещадностью: эффективность грохочения -93-97%; засоренность верхней фракции - 3-5%; засоренность нижней фракции -10-15%; содержание лещадных зерен - до 15 % по массе.

8. В результате экономического расчета определено, что при предполагаемом использовании спирального виброгрохота при производстве щебня мелких и средних фракций, наблюдается сокращение удельных приведенных затрат на 8,1 %.

9. Осуществлено внедрение опытного образца спирального виброгрохота, оснащенного двумя упругими спиралями, на линии массоподготовки цеха электротехнической керамики филиала «Завод Керамика» ТОО «Альтрейд» (г. Усть-Каменогорск, Республика Казахстан). Использование грохота с цилиндрическими спиралями позволило снизить расход электроэнергии на 11 % и повысить производительность на операции приготовления пресспорошков на 9 %. Использование грохота с коническими спиралями снизило потребление электроэнергии на 40 % и повысило производительность на 20 %. При этом обеспечено требуемое качество получаемого продукта: засоренность - менее 5 %, и его низкую лещадность - менее 15%. Экономический эффект составил 500 тыс. тенге (около 100 тыс. рублей) за второе полугодие 1999 г.

Направления дальнейшего исследования спирального виброгрохота заключаются в уточнении и совершенствовании теоретических основ сортировки материалов, а так же в разработке новых конструкций и исследовании работы сортирующих устройств с двойным возбуждением материала.

Перспективным направлением развития является изменение типа рабочего органа спирального грохота, что:

- обеспечит процесс NSS (снижение скорости течения нижнего монослоя материала), для увеличения производительности грохочения (получен патент РК №9240 от 14.07.2000 г., приложение Г);

- обеспечит получение качественных, как верхнего, так и нижнего продуктов (получен патент РК № 9899 от 15.02.2001г., приложение Г).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вавилов, Андрей Владимирович, 2002 год

1. Кабалкин В.А. Машины для сортировки каменных материалов (грохоты). Изд-во Сарат. ун-та, 1981. - 96 С.

2. Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.А. Механическоеоборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. -М.: Машиностроение, 1981.-351 С.

3. Сергеев В.П. Строительные машины и оборудование. М.: Высш. шк., 1987.-376 С.

4. Электронное издание: www.sefamerica.com.

5. Бердус В.В., Ляпин М.А., Петров A.M., Правоторов Ю.А. Переработка песчанно-гравийных пород для получения нерудных строительных материалов. М.: Стройиздат, 1975. - 264 С.

6. Клушанцев Б.В. Состояние и перспективы развития отечественного и зарубежного дробильно-сортировочного оборудования. Обзорная информация. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1979. - 57 С.

7. Давидович А.П., Дудко А.А., Капустин А.А., Чернобаева Л.А. Новое в производстве нерудных строительных материалов за рубежом. Обзорная информация. М.: ВНИИЭСМ, 1975. - 79 С.

8. Бауман В.А., Быховский И.И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М.: Высш. шк.,1977. - 255 С.

9. Атласов В.Г., Бегларян B.C., Бутнко В.П. и др. Производство заполнителей для бетона из песчанно-гравийных смесей. М.: Стройиздат, 1973. - 173 С.

10. Добронравов С.С., Сергеев В.П. Строительные машины, М.: Машиностроение, 1981. - 432 С.

11. Раннев А.В., Корелин В.Ф., Жаворонков А.В. и др. Строительные машины: Справочник. Т.1: Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог. М.: Машиностроение, 1991. - 496 С.

12. Ермолаев П.С., Олюнин В.В. Совершенствование сортировки щебня и гравия в СССР и за рубежом. Обзорная информация. М.: ВНИИЭСМ, 1977.-63 С.

13. Электронное издание: www.smico.com.

14. Электронное издание: www.derrickcorp.com.

15. Электронное издание: www.midwesternindcom.

16. Электронное издание: www.sssdynamics.com.

17. Семенов А.С., Кобец B.C., Дубов В.А. Применение резиновых сит в промышленности строительных материалов. Обзорная информация. -М.: ВНИИЭСМ, 1974. 42 С.

18. Картавый Н.Г., Стариковский П.П., Пушпакбаев Б.Т., Кафанов JI.C. Разделение сыпучих материалов на грохоте с параметрическим вибровозбуждением сита. // Промышленность строительных материалов Москвы. 1986. - №4. - С. 11-12.

19. Бердяев В.Ф., Тиунова Н.Т., Грибова И.Г., Титова С.М. Новые аппараты для классификации строительных материалов. // Строительные материалы. 1992. - №5. - С. 11-12.

20. Кулиш С.М. Новая конструкция виброгрохота. // Строительные материалы. 1995. - №7. - С.26-27.

21. Ахвердов И.Н. Физика бетона. М.: Стройиздат, 1981. - 324 С.

22. Воронин К.М., Гаркави М.С., Шайдулина С.С. и др. О возможностях получения высококачественного щебня. // Строительные материалы. -1998.-№8. -С. 12-13.

23. Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология заполнителей бетона. М.: Высш. шк., 1991. - 272 С.

24. Берг О .Я., Щербаков Е.Н., Писанко Г.Н. Высокопрочный бетон. М.: Стройиздат, 1971.-208 С.

25. Ершов Jl.Д., Байвель И.Я., Дехтяр С.Б. и др. Справочник по строительным материалам и изделиям. Киев: Будивельник, 1966. -800 С.

26. ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных пород для строительных работ. Технические условия. Издание официальное. Минск: Межгосударственная научно-техническая комиссия по стандартизации и техническому нормированию в строительстве., 1993. - 16 С.

27. Червоненко А.Г., Надутый В.П., Гольдин А.А., Морус В .Л. Грохот ГИС-52 с резонирующими ленточно-струнными ситами. // Строительные и дорожные машины. 1982. - №7. - С. 12-13.

28. Бардовский А.Д., Омаров Т. Резинотросовые сита при грохочении известняковых пород. // Промышленность строительных материалов Москвы. 1986. - №3. - С. 5-6.

29. Бауман В.А., Ермолаев П.С. Анализ методов расчета производительности и качественных показателей виброгрохотов. Обзор. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1970. - 50 С.

30. Блехман И.И., Хайнман В.Я. О теории вибрационного разделения сыпучих смесей. // Известия Академии наук СССР. Механика. 1965.-№5.-С. 22-30.

31. Гончаревич И.Ф. Динамика вибрационного транспортирования. М.: Наука, 1972.-244 С.

32. Артоболевский И.И. Теория механизмов. М.: Наука, 1967. - 716 с.

33. Лебедев П.А. Кинематика пространственных механизмов. М.-Л.: Машиностроение, 1966. - 280 С.

34. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М.: Высш. шк., 1986.-416 С.

35. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУзов. М.: Наука, 1986. - 544 С.

36. Сапожников М.Я., Силенок С.Г., Лапир Ф.А., Фоломеев А.А. Механическое оборудование для производства строительных изделий.- М.: Государств, изд. литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1958.-556С.

37. Хвингия М.В. Вибрации пружин. М.: Машиностроение, 1969. -219 С.

38. Хвингия М.В. Поперечные колебания цилиндрических винтовых пружин, сжатых осевыми силами. // Сборник «Расчеты на прочность».- М.: Машгиз. 1964. - в. 10. - С. 53-65.

39. Хвингия М.В. Динамическая устойчивость цилиндрических пружин. // Изв. ВУЗов. М.: Машиностроение. - 1963. - №4. - С. 35-42.

40. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1 М.: Машиностроение, 1978. - 728 С.

41. Вайсберг JI.A. Проектирование и расчет вибрационных грохотов. М.: Недра, 1986.- 145 С.

42. Троицкий В.В. Обогащение нерудных строительных материалов. М.: Стройиздат, 1986. - 193 С.

43. Клушанцев Б.В. Ермолаев П.С., Дудко А.А. Машины и оборудование для производства щебня, гравия и песка. М.: Машиностроение, 1976.- 182 С.

44. Зенков P.JI. Механика насыпных грузов. М.: Машгиз, 1964. - 312 с.

45. Горбовец М.Н. Вибрационнная техника строительной индустриии. -М.: Наука, 1979.-267С.

46. Андреев С.Е., Зверевич В.В., Перов В.А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: Недра, 1966. - 395 С.

47. Мартынов В.Д., Сергеев В.П. Строительные машины. М.: Высш. шк., 1990, - 303 С.

48. Лошкарев Ю.В., Соловьев А.А. Метод расчета производительности грохочения. // Сборник трудов ВНИИнеруд. 1973. - в. 37. - 132 С.49