Содержание статьи
- Введение в процесс грохочения щебня
- Расчет требуемой площади просеивания
- Выбор количества дек и ярусов грохота
- Определение амплитуды и частоты колебаний
- Производительность грохотов разных типоразмеров
- Формулы для технического расчета
- Сравнительный анализ производителей
- Типичные ошибки при выборе оборудования
- Часто задаваемые вопросы
Введение в процесс грохочения щебня
Вибрационный грохот представляет собой специализированное оборудование для механической сортировки сыпучих материалов по крупности частиц. Процесс грохочения является неотъемлемой составляющей технологической цепочки дробильно-сортировочных комплексов, обеспечивая разделение щебня, гравия и других нерудных материалов на товарные фракции с заданными характеристиками.
Качество работы грохота напрямую влияет на экономическую эффективность предприятия. Правильно подобранное оборудование позволяет получать конечный продукт требуемого качества, минимизировать процент разносортицы и повысить рыночную стоимость материала. Мелкие фракции щебня традиционно имеют более высокую стоимость, что делает точность грохочения критически важным фактором рентабельности производства.
Расчет требуемой площади просеивания
Определение необходимой площади просеивающей поверхности является первостепенной задачей при подборе вибрационного грохота. Данный параметр определяет производительность оборудования и эффективность процесса грохочения. Согласно исследованиям специалистов в области обогащения полезных ископаемых, оптимальное соотношение ширины к длине просеивающей поверхности составляет 1:2,5. При таком соотношении достигается максимальная эффективность грохочения, а производительность оказывается прямо пропорциональной площади сита.
Базовая формула расчета площади сита
F = Q / (q × K₁ × K₂ × K₃)
где:
F – требуемая площадь просеивающей поверхности (м²)
Q – необходимая производительность (т/ч или м³/ч)
q – удельная производительность грохота (зависит от размера отверстий сита)
K₁ – коэффициент, учитывающий угол наклона грохота
K₂ – коэффициент содержания нижнего класса в исходном материале
K₃ – коэффициент содержания зерен меньше половины размера отверстия
Практический пример расчета
Предположим, необходимо обеспечить производительность 100 т/ч при сортировке гранитного щебня с ячейкой сита 40 мм. Исходный материал содержит 60% нижнего класса.
Принимаем удельную производительность q = 8 т/(ч×м²) для данных условий.
Коэффициенты: K₁ = 1,0 (наклон 15°), K₂ = 0,9 (60% нижнего класса), K₃ = 0,85
F = 100 / (8 × 1,0 × 0,9 × 0,85) = 16,3 м²
С учетом запаса производительности рекомендуется выбирать грохот с площадью сита не менее 18-20 м².
| Размер отверстий сита, мм | Удельная производительность для гранита, т/(ч×м²) | Удельная производительность для известняка, т/(ч×м²) | Удельная производительность для гравия, т/(ч×м²) |
|---|---|---|---|
| 5 | 3,5 | 4,0 | 4,5 |
| 10 | 5,0 | 5,5 | 6,0 |
| 20 | 6,5 | 7,0 | 7,5 |
| 40 | 8,0 | 8,5 | 9,0 |
| 70 | 9,5 | 10,0 | 10,5 |
При расчете двухситных грохотов важно учитывать, что эффективная рабочая площадь нижнего сита принимается равной 0,7F, где F представляет собой рабочую площадь верхнего сита. Это связано с тем, что верхние сита частично затеняют нижние, снижая их эффективность.
Выбор количества дек и ярусов грохота
Количество дек (ярусов сит) в вибрационном грохоте определяет число получаемых фракций готового продукта. Стандартные конструкции промышленных грохотов оснащаются двумя или тремя деками, расположенными друг над другом в порядке убывания размера ячеек. Однодековые грохоты используются для получения двух фракций материала, двухдековые позволяют разделить сырье на три класса крупности, а трехдековые обеспечивают четыре товарные фракции.
Выбор количества дек должен основываться на технологических требованиях к конечному продукту и особенностях производственного процесса. При этом следует учитывать, что увеличение числа ярусов сит приводит к усложнению конструкции, возрастанию металлоемкости оборудования и увеличению нагрузки на вибропривод.
| Количество дек | Получаемые фракции | Рекомендуемое применение | Относительная производительность |
|---|---|---|---|
| 1 дека | 2 фракции | Предварительное грохочение, скальпирование | 100% |
| 2 деки | 3 фракции | Товарная сортировка щебня и гравия | 85-90% |
| 3 деки | 4 фракции | Окончательное разделение на товарные классы | 70-80% |
| 4 деки | 5 фракций | Специальные технологические процессы | 60-70% |
Для обеспечения оптимальной работы многодекового грохота необходимо правильно подбирать размеры отверстий сит. Разница между размерами ячеек соседних дек должна составлять не менее двух раз. Например, при использовании верхнего сита с ячейкой 40 мм, нижнее сито должно иметь отверстия не более 20 мм.
Определение амплитуды и частоты колебаний
Амплитуда и частота колебаний являются ключевыми параметрами режима работы вибрационного грохота, определяющими эффективность процесса грохочения и производительность оборудования. Ускорение колебательного движения сита рассчитывается по формуле a = A×ω², где A представляет амплитуду колебаний в метрах, а ω обозначает угловую частоту в радианах за секунду.
Расчет основных параметров колебаний
Ускорение грохота: a = A × ω² (м/с²)
Угловая частота: ω = 2πn / 60 (рад/с)
Динамический коэффициент: K ≈ A × n² / 90000
где n – частота вращения приводного вала (об/мин), A – амплитуда колебаний (см)
Оптимальное ускорение колебаний грохота должно находиться в диапазоне 45-65 м/с². Превышение значения 80 м/с² приводит к ускоренному износу узлов грохота и снижению срока службы оборудования. При установке грохота на междуэтажном перекрытии максимальное ускорение следует ограничить значением 40-50 м/с².
| Тип материала | Рекомендуемая амплитуда, мм | Рекомендуемая частота, об/мин | Область применения |
|---|---|---|---|
| Сухой щебень крупной фракции | 6-8 | 750-850 | Предварительное грохочение |
| Щебень средней фракции | 4-6 | 850-950 | Промежуточное грохочение |
| Мелкий щебень, отсев | 2-4 | 950-1050 | Окончательное грохочение |
| Влажный материал | 7-10 | 700-800 | Обезвоживание |
Динамический коэффициент режима работы грохота отражает влияние колебательных параметров на производительность и эффективность процесса. Для обеспечения приемлемой долговечности оборудования этот коэффициент не должен превышать значения 4,5. При выборе параметров колебаний важно учитывать, что низкая частота с большой амплитудой эффективна для грохочения крупных фракций и влажных материалов, тогда как высокая частота с малой амплитудой оптимальна для мелких фракций и процессов обезвоживания.
Пример определения параметров колебаний
Для грохота, работающего с щебнем фракции 20-40 мм, принимаем амплитуду A = 5 мм = 0,005 м и частоту n = 900 об/мин.
Рассчитываем угловую частоту: ω = 2π × 900 / 60 = 94,25 рад/с
Определяем ускорение: a = 0,005 × 94,25² = 44,4 м/с²
Проверяем динамический коэффициент: K = 0,5 × 900² / 90000 = 4,5
Параметры находятся в допустимых пределах и обеспечивают эффективное грохочение.
Производительность грохотов разных типоразмеров
Производительность вибрационного грохота определяется комплексом факторов, включающих площадь просеивающей поверхности, физико-механические характеристики обрабатываемого материала, параметры колебаний и конструктивные особенности оборудования. Грохоты классифицируются по типам в зависимости от допустимой плотности перерабатываемого материала: легкие (ГИЛ) для материалов плотностью до 1,4 т/м³, средние (ГИС) до 1,8 т/м³ и тяжелые (ГИТ) до 2,8 т/м³.
| Модель грохота | Площадь сита, м² | Производительность на граните, т/ч | Производительность на известняке, т/ч | Производительность на гравии, м³/ч |
|---|---|---|---|---|
| ГИЛ-32 | 4,5 | 50-70 | 60-80 | 40-55 |
| ГИЛ-42 | 6,4 | 70-110 | 85-130 | 60-90 |
| ГИС-42 | 6,4 | 90-140 | 110-170 | 75-115 |
| ГИС-52 | 9,0 | 130-200 | 155-240 | 105-165 |
| ГИТ-51 | 9,0 | 150-230 | 180-275 | 120-190 |
| ГИТ-61 | 12,0 | 200-310 | 240-370 | 165-255 |
Важно понимать, что указанные значения производительности являются ориентировочными и могут варьироваться в зависимости от конкретных условий эксплуатации. Влажность материала свыше 5%, наличие глинистых включений и повышенная вязкость существенно снижают производительность грохота. Для влажных материалов производительность может уменьшаться в полтора-три раза по сравнению с сухим грохочением.
Корректировка производительности с учетом условий работы
Q факт = Q расч × K влаж × K загр × K износ
где:
K влаж – коэффициент влажности материала (0,5-1,0)
K загр – коэффициент загрязненности (0,7-1,0)
K износ – коэффициент износа сит (0,8-1,0)
Формулы для технического расчета
Технический расчет вибрационного грохота включает определение основных конструктивных параметров и проверку работоспособности оборудования в заданных условиях. Комплексный подход к расчету позволяет обеспечить оптимальные режимы работы и максимальную эффективность грохочения.
Основные расчетные формулы
1. Производительность грохота (т/ч):
Q = q × F × K₁ × K₂ × K₃
2. Скорость движения материала по ситу (м/с):
v = A × ω × cos α
где α – угол наклона грохота
3. Толщина слоя материала на выходе (мм):
h = Q / (3600 × B × v × ρ)
где B – ширина сита (м), ρ – насыпная плотность (т/м³)
4. Условие самоочищения отверстий сит:
h ≥ 0,4 × D
где D – размер отверстия сита (мм)
5. Эффективность грохочения (%):
E = (β × γ) / (α × (100 - γ)) × 100%
где α – содержание нижнего класса в исходном материале (%)
β – содержание нижнего класса в надрешетном продукте (%)
γ – выход надрешетного продукта (%)
Комплексный расчетный пример
Исходные данные: Требуется выбрать грохот для сортировки гранитного щебня производительностью 150 т/ч. Граничная крупность 40 мм, содержание нижнего класса 55%, влажность 3%.
Решение:
1. Принимаем удельную производительность q = 8,0 т/(ч×м²)
2. Коэффициенты: K₁ = 1,0; K₂ = 0,85; K₃ = 0,9
3. Площадь сита: F = 150 / (8,0 × 1,0 × 0,85 × 0,9) = 24,5 м²
4. Выбираем грохот ГИТ-61 с площадью сита 2 × 12,0 = 24,0 м²
5. Проверяем по толщине слоя при скорости v = 0,5 м/с:
h = 150 / (3600 × 2,0 × 0,5 × 1,6) = 26 мм < 3 × 40 = 120 мм ✓
Вывод: Грохот ГИТ-61 обеспечивает требуемую производительность с достаточным запасом.
Сравнительный анализ производителей
На российском рынке представлено оборудование как отечественных, так и зарубежных производителей вибрационных грохотов. Каждая группа производителей имеет свои технологические особенности, преимущества и характерные области применения.
Отечественные производители серии ГИЛ, ГИС, ГИТ
Российские грохоты инерционного типа серий ГИЛ, ГИС и ГИТ производятся множеством заводов и представляют собой проверенную временем конструкцию. Оборудование характеризуется простотой устройства, надежностью в эксплуатации и доступностью запасных частей. Грохоты легкого типа ГИЛ предназначены для материалов плотностью до 1,4 т/м³ с максимальным размером куска 150 мм. Средние грохоты ГИС рассчитаны на работу с материалами плотностью до 1,8 т/м³ и крупностью до 200 мм. Тяжелые грохоты ГИТ способны перерабатывать материалы плотностью до 2,8 т/м³ с максимальным размером кусков 300 мм.
Конструктивные особенности отечественных грохотов включают жесткое крепление сит безболтовым способом, применение высокопрочных соединений и современных легированных материалов, обеспечивающих снижение массы оборудования при сохранении прочности. Виброузел конструируется с возможностью легкой и быстрой замены подшипников, что упрощает техническое обслуживание.
Турецкие грохоты MEKA
Компания MEKA является крупнейшим турецким производителем дробильно-сортировочного оборудования с более чем тридцатилетним опытом работы. Вибрационные грохоты MEKA отличаются применением высокопрочной термически упрочняемой стали марки S690 QL для изготовления корпусов. Этот материал обладает повышенной устойчивостью к вибрационным нагрузкам и значительно увеличивает долговечность оборудования.
Грохоты MEKA выпускаются с площадью просеивающей поверхности от 2 до 16 квадратных метров и могут комплектоваться одним-четырьмя ярусами сит. Оборудование оснащается регулировкой амплитуды вибрирования, что позволяет оптимизировать режим работы под конкретные условия эксплуатации. Все корпуса собираются без применения сварки, что предотвращает появление усталостных трещин и повышает надежность конструкции.
Шведское оборудование Sandvik
Грохоты компании Sandvik представляют собой оборудование премиального класса, широко применяемое в горнодобывающей промышленности и на крупных дробильно-сортировочных комплексах. Особенностью продукции Sandvik является высокая степень автоматизации, применение передовых материалов и увеличенный межремонтный ресурс. Мобильные грохоты серии QA на гусеничном ходу обеспечивают производительность до 350 тонн в час и характеризуются высокой мобильностью.
Конструкция грохотов Sandvik предусматривает использование модульных компонентов, что упрощает техническое обслуживание и ремонт. Оборудование комплектуется современными системами контроля и диагностики, позволяющими отслеживать режимы работы и своевременно выявлять отклонения от нормальных параметров.
Китайские производители
Китайские грохоты различных серий, включая продукцию компаний типа Allis Saga, представляют собой оборудование среднего ценового сегмента с приемлемым соотношением цены и качества. Многие модели китайского производства проектируются с учетом совместимости с запасными частями ведущих мировых брендов, что упрощает последующее обслуживание. Оборудование оснащается блочными эксцентриковыми вибровозбудителями и резиновыми муфтами, увеличивающими срок эксплуатации.
| Производитель | Преимущества | Особенности | Целевая аудитория |
|---|---|---|---|
| ГИЛ, ГИС, ГИТ (Россия) | Доступность запчастей, простота обслуживания, умеренная стоимость | Проверенная конструкция, широкая номенклатура | Малые и средние предприятия |
| MEKA (Турция) | Высокопрочные материалы, бессварная конструкция, регулировка параметров | Сталь S690 QL, площадь 2-16 м² | Средние и крупные производства |
| Sandvik (Швеция) | Премиальное качество, автоматизация, высокая производительность | Мобильные комплексы, до 350 т/ч | Крупные горнодобывающие предприятия |
| Китайские производители | Доступная стоимость, совместимость с мировыми брендами | Разнообразие моделей, средний ценовой сегмент | Предприятия с ограниченным бюджетом |
Типичные ошибки при выборе оборудования
Практика эксплуатации дробильно-сортировочных комплексов демонстрирует, что неправильный выбор вибрационного грохота может привести к серьезным финансовым потерям и проблемам в работе предприятия. Анализ типичных ошибок позволяет избежать распространенных заблуждений и обеспечить эффективную работу оборудования.
Ошибка первая: выбор исключительно по критерию минимальной стоимости
Малые и средние предприятия часто ориентируются прежде всего на стоимость оборудования, игнорируя технические характеристики и качество изготовления. Такой подход приводит к приобретению грохотов с недостаточной площадью просеивания, слабыми конструкциями или некачественными материалами. Впоследствии возникают проблемы с производительностью, частые поломки и повышенные эксплуатационные расходы. Экономия при покупке оборачивается многократными потерями в процессе эксплуатации.
Ошибка второя: неправильный расчет площади просеивания
Недостаточная площадь сит приводит к перегрузке грохота, снижению эффективности грохочения и ухудшению качества получаемых фракций. Материал не успевает пройти процесс стратификации, значительная часть мелких зерен остается в надрешетном продукте, увеличивается процент разносортицы. Рекомендуется при расчете площади предусматривать запас производительности не менее 15-20 процентов от расчетного значения.
Ошибка третья: попытка получения множества фракций на одном грохоте
Стремление получить все стандартные фракции щебня путем установки трех-четырех дек на один грохот является серьезной технической ошибкой. Оптимальные параметры колебаний для эффективного разделения крупных и мелких фракций существенно различаются. Для крупных фракций требуется низкая частота и большая амплитуда, тогда как мелкие фракции эффективно сортируются при высокой частоте и малой амплитуде. Использование усредненных параметров приводит к низкой эффективности грохочения на всех деках.
Ошибка четвертая: игнорирование характеристик материала
Выбор грохота без учета гранулометрического состава породы, влажности материала и содержания глинистых включений приводит к неэффективной работе оборудования. Влажные и липкие материалы требуют применения грохотов с увеличенной амплитудой колебаний и специальными системами очистки сит. Материалы с высоким содержанием игольчатых и пластинчатых зерен нуждаются в использовании сит с квадратными или круглыми отверстиями вместо щелевых.
Ошибка пятая: неправильная настройка режимов работы
Даже правильно подобранный грохот может работать неэффективно при неверной настройке параметров колебаний и угла наклона. Чрезмерная амплитуда приводит к быстрому износу оборудования и снижению точности разделения, недостаточная амплитуда не обеспечивает должной стратификации материала. Угол наклона грохота влияет на скорость движения материала по ситу и должен выбираться с учетом характеристик породы и размера фракций.
Часто задаваемые вопросы
Площадь просеивающей поверхности рассчитывается по формуле F = Q / (q × K₁ × K₂ × K₃), где Q представляет требуемую производительность, q обозначает удельную производительность грохота (зависит от размера отверстий и типа материала), а K₁, K₂, K₃ являются поправочными коэффициентами. Для гранитного щебня с ячейкой 40 мм удельная производительность составляет примерно 8 тонн на час на квадратный метр. При расчете рекомендуется предусматривать запас производительности 15-20 процентов. Для двухситных грохотов следует учитывать, что эффективная площадь нижнего сита составляет 0,7 от площади верхнего сита.
Оптимальные параметры колебаний зависят от крупности сортируемого материала. Для крупного щебня рекомендуется амплитуда 6-8 мм при частоте 750-850 оборотов в минуту. Средние фракции эффективно разделяются при амплитуде 4-6 мм и частоте 850-950 оборотов в минуту. Мелкий щебень и отсев требуют амплитуды 2-4 мм при частоте 950-1050 оборотов в минуту. Важно обеспечить ускорение колебаний в диапазоне 45-65 метров на секунду в квадрате, не превышая критическое значение 80 метров на секунду в квадрате. Динамический коэффициент режима работы не должен превышать 4,5 для обеспечения долговечности оборудования.
Количество дек определяет число получаемых фракций: однодековый грохот разделяет материал на две фракции, двухдековый на три, трехдековый на четыре. Однако попытка получить все стандартные фракции на одном грохоте является распространенной ошибкой. Для эффективной работы рекомендуется использовать двухдековые грохоты для получения двух-трех основных фракций, при необходимости применяя последовательную схему грохочения. Важно понимать, что оптимальные параметры колебаний для мелких и крупных фракций различаются, поэтому попытка совместить их на одном грохоте снижает эффективность процесса.
Классификация грохотов на легкие (ГИЛ), средние (ГИС) и тяжелые (ГИТ) основывается на допустимой плотности перерабатываемого материала и максимальном размере кусков. Легкие грохоты предназначены для материалов плотностью до 1,4 тонны на кубический метр с максимальным размером 150 миллиметров. Средние грохоты работают с материалами плотностью до 1,8 тонны на кубический метр и крупностью до 200 миллиметров. Тяжелые грохоты рассчитаны на материалы плотностью до 2,8 тонны на кубический метр с максимальным размером 300 миллиметров. Конструктивно тяжелые грохоты имеют усиленную раму, более мощные вибраторы и увеличенную толщину металлических элементов.
Влажность материала существенно влияет на эффективность грохочения. При влажности свыше 5 процентов производительность грохота может снижаться в полтора-три раза по сравнению с сухим материалом. Влажные материалы прилипают к ситам, вызывая их засорение и снижая живое сечение просеивающей поверхности. Для работы с влажными материалами рекомендуется применять грохоты с увеличенной амплитудой колебаний (7-10 миллиметров) при пониженной частоте (700-800 оборотов в минуту). Эффективным решением является использование систем орошения сит водой или применение специальных резиновых и полиуретановых сит с повышенной эластичностью.
Для небольших и средних предприятий оптимальным выбором являются отечественные грохоты серий ГИЛ, ГИС или ГИТ либо оборудование китайского производства среднего ценового сегмента. Отечественные грохоты обеспечивают хорошее соотношение цены и качества, имеют простую конструкцию и широкую доступность запасных частей. Важно выбирать проверенных производителей с положительной репутацией и гарантийным обслуживанием. При ограниченном бюджете можно рассмотреть качественное китайское оборудование с совместимостью запчастей с ведущими мировыми брендами. Не рекомендуется ориентироваться исключительно на минимальную стоимость, так как это часто приводит к приобретению некачественного оборудования с последующими проблемами в эксплуатации.
Необходимость фундамента зависит от типа грохота и условий эксплуатации. Стационарные грохоты средних и тяжелых типов требуют установки на прочное бетонное основание для обеспечения устойчивости и снижения вибрационных нагрузок на окружающие конструкции. Фундамент должен иметь достаточную массу и жесткость для предотвращения резонансных колебаний. Для грохотов опорного исполнения применяются пружинные или резиновые амортизаторы, изолирующие вибрации от фундамента. Подвесные грохоты крепятся к металлоконструкциям здания через систему подвесок. Мобильные грохоты на колесном или гусеничном ходу не требуют стационарного фундамента и могут перемещаться по рабочей площадке.
Срок службы сит зависит от абразивности материала, интенсивности эксплуатации и материала изготовления. Стальные плетеные сетки при работе с гранитным щебнем служат от трех до шести месяцев при непрерывной эксплуатации. Перфорированные стальные листы более долговечны и могут работать до года. Резиновые и полиуретановые сита имеют повышенную износостойкость и служат в два-три раза дольше стальных. Признаками необходимости замены являются снижение производительности грохота, ухудшение качества разделения материала, появление разрывов или деформаций на ситовой поверхности. Рекомендуется проводить регулярный визуальный контроль состояния сит и своевременно заменять изношенные элементы.
Да, вибрационный грохот может использоваться для сортировки различных материалов при условии, что их физико-механические свойства близки по характеристикам. Универсальные грохоты средних типов успешно работают с щебнем, гравием, песком и другими нерудными материалами. Однако для каждого типа материала может потребоваться корректировка параметров работы и замена сит с соответствующим размером ячеек. При переходе с одного материала на другой необходимо очистить грохот от остатков предыдущего продукта. Важно учитывать, что материалы с существенно различающейся плотностью и влажностью могут требовать изменения настроек амплитуды и частоты колебаний для обеспечения оптимальной эффективности грохочения.
При выборе вибрационного грохота необходимо комплексно оценивать следующие критерии: требуемую производительность с учетом запаса 15-20 процентов, характеристики перерабатываемого материала (плотность, влажность, гранулометрический состав), необходимое количество получаемых фракций, место установки оборудования (стационарное или мобильное), условия эксплуатации (температурный режим, запыленность). Важно правильно рассчитать площадь просеивающей поверхности, выбрать оптимальные параметры колебаний и определить тип грохота (легкий, средний или тяжелый) в соответствии с плотностью материала. Необходимо также учитывать наличие сервисного обслуживания, доступность запасных частей и репутацию производителя. Не следует ориентироваться исключительно на минимальную стоимость, так как это часто приводит к последующим проблемам в эксплуатации.
