Рис. 128. Схемы для определения: а — предельной скорости движения частицы; б — условий ее незастревания в отверстии

Сепарация обычно осуществляется пропуском материала через сито, которое имеет отверстия определенного размера. Для осуществления сепарации, очевидно, прежде всего необходимо наличие относительного движения сыпучей смеси по ситу. Это возможно лишь в случае, если движение сита будет достаточно энергичным, в результате чего частицы материала отстанут от сита. Такое условие будет выполнено лишь тогда, когда развивающиеся при движении силы инерции частиц материала будут превышать силы трения, имеющие место на контактах этих частиц с поверхностью сита.

Здесь все рассуждения велись в предположении, что сито горизонтально. При движении частицы вниз по ситу, угол наклона которого к горизонту составляет около 10°, предельная скорость будет на 10—15% ниже значения, определяемого формулой (V.45).

Материал, прошедший сквозь просеивающую поверхность сита, называется нижним сортом, а материал, не прошедший сквозь сито, — верхним сортом. Таким образом, коэффициент качества представляет отношение фактически полученного количества нижнего сорта к количеству, которое могло бы иметь место при идеальном просеивании материала.

Выше были рассмотрены условия просеивания и пезастревания материала в отверстиях сита в предположении движения изолированной частицы. На самом деле зерна материала движутся по ситу в большой массе, причем часто крупные частицы закрывают мелким частицам доступ к отверстиям, что усложняет процесс сепарации материала.

Рис. 129. Типы грохотов: а — наклонный качающийся; б—горизонтальный с дифференциальным движением сита; в — наклонный вибрационный (инерционный); г — горизонтальный вибрационный (инерционный); д — качающийся гирационный; е — барабанный (вращающийся)

Условные обозначения:
1 — кузов с ситом: 2 — подвески: 3— эксцентрик; 4 — шатун; 5 — дебаланс; 6 — пружина; 7 — эксцентриковый вал; 8 — противовес; 9—приводной шкив

По характеру действия грохоты разделяются на неподвижные и подвижные. Неподвижные грохоты обычно представляют собой наклонную по отношению к горизонту решетку и служат для предварительного отделения камня, подлежащего дроблению. Все грохоты, предназначенные для сепарации как дробленого, так и естественного материала, устраиваются подвижными, так как движение сита улучшает и ускоряет сортировку. Подвижные грохоты обычно снабжаются расположенными друг под другом двумя-тремя ситами, что позволяет одновременно получать несколько фракций щебня.

По принципу действия грохоты разделяются (рис. 129) на плоские и барабанные (вращающиеся). В первом случае сито представляет собой плоскость, которая совершает качательные движения (рис. 129, а—д), а во втором случае оно образует цилиндрическую поверхность или поверхность усеченного конуса (рис. 129, е), где относительное движение материала и сита осуществляется вращением грохота. При цилиндрическом грохоте движение материала вдоль оси осуществляется за счет наклонного положения последней; в случае конического грохота его ось устанавливается горизонтально.

Плоские грохоты разделяются на качающиеся и вибрационные (инерционные). Качающиеся грохоты могут быть с наклонным и горизонтальным расположением сита. При наклонном расположении (рис. 129, а) ввиду большой длины подвесок по сравнению с эксцентриситетом эксцентрика сито совершает качательные движения, близкие к прямолинейным, и движение материала вдоль него осуществляется под совместным действием составляющих силы тяжести и развивающихся при качании сил инерции. При горизонтальном расположении (рис. 129, б) ввиду наличия угла а сито совершает дифференциальные движения, т. е. его движение в одну сторону отличается от движения в другую сторону. При этом материал подбрасывается, вследствие чего и происходит его продвижение вдоль сита.

Вибрационные (инерционные) грохоты могут быть подразделены на собственно вибрационные (рис. 129, в и г) и гирационные (рис. 129, д). У первых амплитуда колебаний зависит от параметров возбуждения и упругой подвески, а также от массы грохота и находящегося на нем материала, а у вторых она задана жесткой кинематической цепью. Вибрационные грохоты могут иметь наклонные (рис. 129, е) и горизонтальные (рис. 129, г) расположения сита. Наклон необходим для продвижения материала вдоль сита при простом дебалансе, под действием которого кузов грохота совершает круговые колебательные движения.

Горизонтальное сито устраивают при дебалансах направленного действия с наклонной осью. Здесь продвижение материала осуществляется за счет того, что направленные колебания совершаются под некоторым углом к вертикали.

Качающиеся грохоты относятся к числу тихоходных. Так, обороты их эксцентрикового вала обычно находятся в пределах 300—500 об/мин. Частота вынужденных колебаний вибрационных грохотов равна 900— 3000 IIмин, в связи с чем они относятся к числу быстроходных машин.

Работа грохотов изучена, главным образом, благодаря трудам советских ученых Л. В. Левенсона, В. А. Баумана, И. И. Блехмана, Г. Ю. Джанелидзе и других, которыми исследована работа машин различных типов, а также условия и характер движения по ситу частиц материала.

Вибрационным грохотам соответствует самый высокий коэффициент качества (0,90—0,98), а барабанным грохотам — самый низкий (0,60). Качающиеся грохоты занимают промежуточное положение. Здесь коэффициент качества равен 0,7—0,8.

Здесь должно быть учтено периодическое подбрасывание частиц материала. При подсчете вредных сопротивлений учитываются потери на трение в цапфах эксцентрика качающегося грохота и дебаланса вибрационного грохота. Однако такие расчеты обычно дают несколько заниженные результаты, поэтому при выборе мощности двигателя надо ориентироваться на опыт эксплуатации уже имеющихся грохотов.

Выбор упругих подвесков вибрационного грохота должен производиться при условии совпадения собственных колебаний кузова с вынужденными колебаниями, возбуждаемыми вращением дебалансов.

На производительность грохота существенное влияние оказывает направление дебаланса. При прямом вращении направления движения материала и сита совпадают, что увеличивает производительность, но снижает коэффициент качества.

Мощность двигателя плоских грохотов может быть подсчитана в предположении расхода ее на преодолении вредных сопротивлений и на сообгрохотов эти усилия могут быть определены по мощности двигателя. При расчете вибрационного грохота необходимо учесть развивающуюся при вращении дебалансов возмущающую силу. В обоих случаях надо учитывать инерционные нагрузки, которые весьма значительны, особенно в случае вибрационных грохотов.

Гравиемойки. Гравиемойки относятся к промывочным машинам, предназначенным для промывки гравия и щебня в целях удаления из них глинистых примесей. Одновременно производится и разделение этих материалов по фракциям.