Размещено на http://www.allbest.ru/

До питання вибору забірних пристроїв гвинтових конвеєрів

Шнекові механізми широко використовується в різних галузях народного господарства для транспортування, ущільнення, змішування сипких матеріалів та реалізації різноманітних технологічних процесів. На ряду з такими перевагами гвинтових конвеєрів, як простота конструкції, компактність і надійність в експлуатації, суттєвим недоліком таких пристроїв є зниження їх продуктивності при великих частотах обертання гвинта внаслідок збільшення відцентрових сил в зоні завантаження, що приводить до зростання енергоємності процесу транспортування даними пристроями. Ліквідувати ці недоліки можна шляхом вибору оптимальної конструкції забірних пристроїв гвинтових конвеєрів.

Основними задачами досліджень роботи транспортуючих шнеків є визначення продуктивності Q i споживаної потужності N в залежності від геометричних i кінематичних параметрів, а також від ступеня заповнення i фiзико-механічних властивостей матеріалу, який транспортується. Для напірних шнеків, крім визначення продуктивності i потужності, необхідно знати залежність максимального тиску р_max на виході шнека від вище перерахованих параметрів.

До геометричних параметрів шнеків відносяться: діаметр вала d, діаметр гвинта D, крок гвинта S, внутрішній діаметр кожуха Dк. Кінематичним параметром є кутова швидкість , або частота обертання n. Крім того в теорії швидкохідного шнека використовується така характеристика, як коефіцієнт швидкохідності

G = ² D / 2g, (1)

який показує співвідношення між відцентровою силою на кромці гвинта і силою тяжіння. У геометрично подібних шнеків, тобто таких, у яких однакові коефіцієнти корисної дії, однакові коефіцієнти швидкохідності.

Аналіз результатів теоретичних i експериментальних досліджень дозволяє оцінити ступінь впливу вище перерахованих параметрів на роботу шнекових механізмів. Найбільша кількість наукових праць присвячена дослідженню усталеного руху транспортованого нестисливого матеріалу в каналі шнека, а в даний час є тільки експериментальні дослідження різних способів завантаження, виходячи з яких даються рекомендації по вибору завантажувальних пристроїв.

Л.М. Александр в своїй роботі [1] робить висновок, що обов`яз-ковою умовою нормальної роботи вертикального шнека, є створення над-лишкового тиску в завантажувальному отворі. Наближено цей тиск визна-чається за формулою

р= 0,3 H F, (2)

де - насипна вага, кг/м³ ;

Н - висота підйому, м;

F - площа завантажувального отвору, м².

В роботі О.М. Григор'єва наведенні графіки залежності коефіцієнта заповнення гвинтового конвеєра в залежності від відношення довжини завантажувального отвору до кроку гвинта [2].

А.С.Щербаковим та М.В. Мурашовим [3,4,] проведені експеримен-тальні дослідження різноманітних способів завантаження гвинтових кон-веєрів i дані рекомендації по вибору оптимальних режимів роботи i відношенню довжини завантажувального вікна до кроку гвинта в залежності від конструкції забірної частини шнека.

Робиться висновок, що для гвинтових конвеєрів з частотою обертання шнека до 60 с^-1, рекомендується приймати відношення довжини забірного вікна до кроку гвинта / S = 3, а при частоті обертання більшій 60 с^-1, /S = 4...4,5, з кроком гвинта в забірній частині рівним діаметру шнека.

Значні дослідження процесу завантаження вертикального гвинтового конвеєра проведені В.I.Юзовим [5,6]. Ним розглянутий рух сипкого матеріалу на ділянці завантаження вертикального гвинтового конвеєра, обладнаного живильником спеціальної конструкції. Приведені порівняння експериментальних даних з розрахунковими, а також порівняння роботи даного живильника з лопатевим живильником з автономним приводом шведської фірми "Siwertell".

Дослідження лопатевого живильника, встановленого безпосередньо на валу гвинта, показали, що живильна головка є ефективним пристроєм, що забезпечує високий ступінь заповнення конвеєра в широкому діапазоні частот обертання гвинта. Значний вплив на продуктивність i споживану потужність має форма i розміри лопаті. Даються рекомендації по вибору раціональних геометричних параметрів, якi дозволяють суттєво покращити енергетичні показники живильника i забезпечити оптимальний ступінь заповнення конвеєра.

Для вивчення впливу конструктивних та кінематичних параметрів забірних пристроїв на продуктивність гвинтових конвеєрів були проведені експериментальні дослідження, для яких використовувалися методи оптимального планування експерименту та статистичного аналізу.

Метою роботи є дослідження роботи забірних пристроїв гвинтових конвеєрів .

На базі теоретичних та експериментальних досліджень в Національному університеті водного господарства та природокористування авторами розроблені конструкції співавторстві конструкції пристроїв [7,8,9,10] для підвищення продуктивності шнекових механізмів з покрашеними енергетичними показниками.

Забірний пристрій [7] (рис.1) складається з корпуса 1, початкова частина 2, якого виконана розширеною. Всередині корпуса знаходиться гвинт 3, вал 4 якого виконаний в початковій розширеній частині 5 порожнистим і в якому є отвори 6 з розміщеними між ними лопатями 7.

Сипкий матеріал, який поступає з бункера 8 всередину пустотілої частини гвинта попадає на лопаті 7. При обертанні гвинта внаслідок відцентрових сил частинки матеріалу рухається по поверхні лопатей і проходячи через отвори 6 попадають в простір між кожухом і валом, де починають рухатись по лопатях гвинта.

Рис.1. Забірний пристрій гвинтового конвеєра

В запропонованій конструкції відцентрові сили відіграють не негативну, а позитивну роль, що дозволяє збільшити коефіцієнт заповнення шнекового механізму без збільшення споживаної потужності.

Для вертикального транспортування сипких матеріалів запропонований гвинтовий конвеєр [10], схема якого представлена на рис. 2.

Рис. 2. Гвинтовий конвеєр

Забірний пристрій складається з бункера 1, основного гвинта 2, розміщеного в кожусі гвинтового конвеєра 3 і розміщеного співосно з основним гвинтом 2 додаткового гвинта 4, який має в порівнянні з основним гвинтом 2 різні по напрямку навивки.

Основний та додаткові гвинти обертається в різні боки.

Забірний пристрій працює наступним чином: при обертанні гвинтів 2 та 4 їх лопаті захоплюють частинки сипкого матеріалу, який знаходяться в бункері, і транспортують їх в напрямку кожуха.

Оскільки основний та додатковий гвинти обертаються в різні боки, то і частинки матеріалу, які знаходяться в бункері, вище та нижче площини А-А будуть обертатися внаслідок сил тертя в різні боки і взаємно гальмувати одне одного, що зменшуватиме виникнення відцентрових сил інерції, які зменшують коефіцієнт заповнення конвеєра.

Використання запропонованих пристроїв дозволить покращити енергетичні показники процесу транспортування сипких матеріалів швидкохідними гвинтовими конвеєрами.

Дослідження техніко-економічних показників забірних пристроїв гвинтових конвеєрів різної конструкції на експериментальних установках в такій послідовності.

В бункери завантажували сипкий матеріал і вмикали електродвигун. Після стабілізації процесу транспортування за певний проміжок часу заповнювали ємність матеріалом, масу якого визначали за допомогою електричної ваги.

Продуктивність забірного пристрою визначали за формулою:

Q = m /t, (3)

де m- маса сипкого матеріалу в ємності;

t?- час заповнення ємності.

Споживану потужність N визначали за допомогою ватметра.

На рисунках 3, 4 наведені залежності масової продуктивності та споживаної потужності від кутової швидкості гвинта забірного пристрою вертикального шнекового механізму [11].

Рис. 3. Залежність масової продуктивності забірного пристрою від кутової швидкості шнека: 1- гравітаційне завантаження; 2- завантаження за допомогою забірного пристрою

Як видно з наведених графіків, забірний пристрій значно покращує енергетичні показники шнекових механізмів і дозволяє збільшити кутову швидкість гвинта, що призводить до зменшення габаритів механізму в цілому, при цьому питома споживана потужність дорівнює 120...140 Втс/кг, а при гравітаційному завантаженні вона може досягати 720 Втс/кг.

Рис.4. Залежність споживаної потужності від кутової швидкості шнека:

1 - гравітаційне завантаження; 2 - завантаження за допомогою забірного пристрою

Література

шнековий механізм гвинтовий конвеєр

1. Александр Л. М. Теория вертикального шнека. - Труды ЦНИИ РФ. вып. VII. М - Л. Речиздат. 1950. - С. 27. - 46.

2. Григорьев А. Н. Винтовые конвейеры. М. : Машиностроение, 1972, 184 с.

3. Щербаков А. С. О различии понятий “коэффициент производительности” и “коэффициент наполнения” винтового конвейера. Новое в технике и технологии добыче торфа и комплексном его использовании. /Труды ВНИИТП, восп. 37., Л., 1976. - С. 49 - 52.

4. Мурашов М. В., Щербаков А. С. Влияние конструкции заборной части шнека винтового конвейера на его производительность. /Торфяная промышленность., 1978. №7. С. 17 - 19.

5. Юзов В. И. Исследования процесса загрузки вертикального винтового конвеєра для портовых перегрузочных машин. Дис. на соискании уч. ст. канд. тех. наук. Л. : ЛИВТ, 1985. - 188 с.

6. Юзов В. И. Результаты экспериментальных исследований вертикального винтового конвейера с высокой степенью заполнения транспортирующей системы. - Совершенствование технологии перегрузочных работ и методы расчёта портовых подъемно-транспортной техники. Сборник научных трудов Ленинград ин-т. водн. тр-та, вып. 139. Л. : Транспорт, 1985, с. 122 - 127

7. А. с.1468825 (СССР). Заборное устройство винтового конвейера /Генералов М. Б., Серилко Л. С., Татьянин В. Н. - Опубл. в Б. И. , 1989. №12.

8. А. с. 1715683 (СССР). Заборное устройство винтового конвейера /Генералов М.Б., Серилко Л. С., Татьянин В. Н. - Опубл. в Б. И. , 1992. №8.

9. А.с. 1808797 (СССР). Заборное устройство винтового конвейера /Генералов М.Б., Татьянин В. Н. , Хижняков А. В. - Опубл. в Б. И., 1993. №14.

10. Пат№7433 Україна, В65G33/00 Гвинтовий конвеєр/ Кожушко Л.Ф., Серілко Л.С., Серілко Д.Л №-20041210452; Заявл. 20.12.2004; Опубл. 15.07.2005. Бюл№7-2с. 11..Серілко Л.С. Експериментальні дослідження забірних пристроїв шнекових механізмів //Механізація сільськогосподарського виробництва. Збірник наукових праць Національного аграрного університету. Том V.- Київ. 1999.- С. 121-126.

Размещено на Allbest.ru