Вибрационные сита

Вибрационное сито представляет собой плоское сито, совершающее под действием динамических факторов колебания в направлении, перпендикулярном к полотну сита. По методу сообщения колебаний полотну вибрационные сита делятся на инерционные и ударные.

Рама инерционного вибрационного сита опирается на пружины и совершает колебания под действием инерционной силы неуравновешенной массы, вращающейся на валу, подшипники которого укреплены на раме (рис. 1.2.2.2.1). Привод с простым дебалансом (а) сообщает колебания ситу не только перпендикулярно плоскости полотна, но частично и в плоскости полотна. Траектория точек сита при этом имеет вид эллипсовидных кривых, параметры которых зависят от соотношения жесткости упругих связей сита в направлениях, перпендикулярном и параллельном полотну.

Рис. 1.2.2.2.1. Схемы привода инерционных вибрационных сит:

а – с простым дебалансом; б – с самобалансом

Привод с помощью механизма самобаланса (б) сообщает ситу колебания только в направлении, перпендикулярном к полотну. В направлении же, параллельном полотну сита, возмущающие силы обоих дебалансов уравновешиваются.

Инерционные вибрационные сита устанавливают чаще всего под углом 15 – 25 ° к горизонту. Полная амплитуда колебаний мм. Число полных колебаний в минуту . Производительность инерционных вибрационных сит на 1 м² площади сетки, по практическим данным, составляет 3 – 5 м³/ч при размерах ячеек 0,5 – 2 мм, 5 – 10 м³/ч при разменах ячеек 2 – 5 мм и 10 – 20 м³/ч при размерах ячеек 5 – 12 мм.

На рис. 1.2.2.2.2 показано двухъярусное инерционное вибрационное сито для отработанной формовочной смеси. Сито имеет сварную раму, установленную на восьми пружинах. На раме смонтирован вал с дебалансом, приводимый от стационарного электродвигателя через ременную передачу. Верхнее полотно сита выполнено в виде листа толщиной 4 мм с отверстиями диаметром 40 мм (на рисунке условно показана сетка). Нижнее полотно представляет собой сетку, плетеную из проволоки диаметром 4 мм, с ячейками 15×15 мм. Ширина сита 1900 мм, длина 5000 мм, число колебаний в минуту 870. Материал подается на верхнее полотно и, пройдя сначала сквозь него (грубое просеивание), попадает на нижнее, на котором подвергается уже тонкому просеиванию. Производительность сита (до 200 м³/ч) регулируется изменением угла его наклона. Для одновременного дробления комьев просеиваемой смеси над верхним полотном на переставных по высоте осях надеты с большим зазором чугунные кольца, а над нижним полотном на шарнирах смонтирован ряд металлических башмаков с приклепанной к их основанию резиной.

Рис. 1.2.2.2.2. Вибрационное инерционное сито для грубого и тонкого просеивания отработанной формовочной смеси:

1 – рама сита; 2 – опорные пружины; 3 – вал с дебалансом;

4 – верхнее полотно; 5 – нижнее полотно; 6 – кольца;

7 – башмаки; 8 – электродвигатель

Кроме инерционных сит, применяют также ударные вибрационные сита, в которых колебания сообщаются не всему ситу, а лишь его полотну, и передаются ему от специального, электромагнитного или механического, ударного механизма. При этом полотно сита закреплено с двух противоположных (коротких) сторон на раме. Электромагнитный ударный механизм представляет собой электромагнит с подпружиненным якорем, колебания которого с помощью штока, или толкателя, передаются полотну сита. Механический ударный механизм передает колебания полотну сита с помощью подпружиненного штока, который приводится от вращающегося кулачка.

Применяют также и вибрационные сита с электромагнитными вибраторами на раме. В них колебания сообщаются не только одному полотну сита, но и легкой подвижной части рам, которая вложена в неподвижную, опертую на амортизаторы основную часть рамы.

Вибрационные сита различных типов имеют амплитуду колебаний в пределах 2 – 5 мм и число колебаний в минуту чаще всего 1000 – 2000 (иногда значительно выше).

Положительным качеством вибрационных сит является характер движения на них просеиваемого материала. При колебаниях полотна сита материал подбрасывается кверху и, падая, движется в направлении, приближающемся к перпендикулярному относительно полотна. Такое направление наиболее благоприятно для просеивания. Кроме того, при подбрасывании и падении материала, как и при всяком встряхивании, происходит концентрация наиболее мелких фракций около самого полотна сита, а более крупные фракции располагаются над мелкими, дальше от сетки сита. Это также благоприятствует быстрому просеиванию.

Благодаря указанным обстоятельствам к.п.д. просеивания вибрационных сит весьма высок, обычно в пределах . Вибрационные сита особенно эффективны при тонком просеивании. В литейном производстве вибрационные сита в последнее время все чаще находят применение вместо более громоздких барабанных сит как для отработанной смеси, так и для свежих формовочных материалов.

Общим недостатком вибрационных сит является передача колебаний опорной конструкции. Поэтому при их установке на значительной высоте поддерживающая конструкция должна быть достаточно надежной.

При колебании инерционного вибрационного сита возникают два типа колебаний: собственные и вынужденные (в результате действия возмущающей центробежной силы) с периодами времени и соответственно.

где – масса системы ;

– вес системы с грузами;

– ускорение силы тяжести;

– жесткость пружины;

– частота колебаний сита.

При совпадении и сито будет работать в режиме резонанса. Теоретически при резонансе должно быть постепенное возрастание амплитуды колебания до разрушения системы. Однако этого не происходит т.к. энергия поглощается на трение в подшипниках и на движение песка.

Для сита, работающего при резонансе ; ; отсюда

, кгс/м.

Возмущающаяся сила , представляющая центробежную силу груза (рис. 1.2.2.2.3), равна:

Принимая приближенно, что амплитуда колебания сита соответствует статической деформации четырех пружин под действием силы равной , тогда и но т.к. отсюда

или

Рис. 1.2.2.2.3. Схема инерционного груза

Приближенно считаем, что при работе сита при резонансе мощность расходуется только на преодоление трения в подшипниках, тогда:

л. с.,

где – коэффициент трения;

– диаметр вала.

При работе сита без резонанса (в случае перегрузки сита), когда все соотношения, рассмотренные ранее, остаются в силе, но при этом необходимо затратить дополнительную мощность на сообщение ситу колебания с амплитудой .

Эта мощность составит:

л. с.,

где множитель 2 введен потому, что максимальная скорость () сообщается ситу дважды за один оборот вала; ; средняя скорость () колебания равна пути (), деленному на время полного оборота .

Тогда:

л. с.

Суммарная мощность (), затрачиваемая при колебании сита без резонанса будет:

.