Проектування горизонтальних і пологопохилих тихохідних гвинтових конвеєрів

У горизонтальних і пологопохилих тихохідних гвинтових конвеєрах жолоб шнека зазвичай заповнюють вантажем не більш як наполовину, а тому шнек переміщує вантаж нижньою частиною своїх витків.

Вантах, захоплюваний гвинтовою поверхнею шнека в обертальний рух, утримується від обертання за рахунок сили тяжіння і сил тертя по внутрішній поверхні жолоба. Шнек (рис. 5.11), що обертається, повертає шар вантажу (за рахунок сил тертя) і переміщує його вздовж жолоба до розвантажувального патрубка (горловини).

При великому куті повороту шару вантажу відбувається обвалення або сповзання частинок, лежачих на поверхні шару, а в деяких випадках і перекидання їх через вал шнека. Все це викликає додаткову витрату енергії. У зв'язку з цим рекомендується, щоб кут обвалення не перевищував кута природного укосу:

(5.1)

Рис. 5.11. Схема сил що діють на вантаж при переміщенні

Одним з основних параметрів гвинтових конвеєрів є кут підйому гвинтової лінії шнека.

(5.2)

Якщо прийняти кут повороту вільної поверхні шару вантажу φ ≤ 0,7 (де φ₀ -кут природного ухилу вантажу в спокої), то рівняння (4.2) дозволить визначити кут нахилу гвинтової лінії по зовнішній кромці шнека – α.

Кут α можна визначити з наступної залежності (рис. 5.11):

(5.3)

Зовнішній діаметр шнека D рекомендується приймати згідно ГОСТ 2037- 43 наступних розмірів: 100, 120, 150, 200, 250, 300, 400, 500 і 600 мм. Часто діаметри шнеків для гвинтових тихохідних транспортерів приймають залежно від продуктивності (табл. 5.1).

Табл. 5.1. Діаметри шнеків тихохідних транспортерів для сипких і дрібношматкових вантажів

Крок шнека визначається по наступній формулі:

(5.4)

З метою запобігання заклинюванню вантажу діаметр і крок шнека транспортерів, що переміщають кускові вантажі, повинні бути пов'язані з величиною шматків.

У існуючих тихохідних гвинтових транспортерах крок шнека коливається в широкому діапазоні – від 0,5D до 2D (більші значення для горизонтальних конвеєрів, менші - для пологопохилих).

Шнеки гвинтових транспортерів сільськогосподарських машин, згідно ГОСТ 2705-51, мають розміри, приведені в табл. 5.2.

Табл. 5.2. Розміри шнеків сільськогосподарських машин

Діаметр шнека для кормової картоплі приймається 400…500 мм; для пухкого силосу діаметр шнека приймають у межах 300…500мм.

Діаметр і крок шнека для транспортування шматкових вантажів повинен бути пов'язаний з величиною шматків, для запобігання заклинювання вантажу в зазорі між шнеком і жолобом, а також і між витками шнека.

Максимальний кут нахилу пологопохилого гвинтового конвеєра можна визначити по формулі:

(5.5)

Продуктивність гвинтового тихохідного транспортера виражається наступною формулою:

, кг/с. (5.6)

де - площа поперечного перерізу шару вантажу, що транспортується, в м²;

(5.7)

Табл. 5.3. Значення коефіцієнта с для тихохідних гвинтових конвеєрів

Швидкість подовжнього переміщення вантажу в горизонтальному конвеєрі знаходимо з подальшого співвідношення:

м/с (5.8)

Значення коефіцієнта ψ приймають залежно від виду вантажу, що транспортується: для зерна ψ = 0,25 … 0,48, для картоплі і буряка ψ = 0,3…0,4; для пшениці з половою (в комбайнах) ψ = 0,2…0,3. Більші значення приймають - для конвеєрів без проміжних опор вала шнека, менші - з проміжними опорами.

Число обертів шнека при заданій продуктивності транспортера можна визначити з рівняння (4.9):

об/хв. (5.9)

Граничні числа обертів шнека тихохідних гвинтових транспортерів такі:

Потужність на валу гвинта витрачається:

Сила інерції Р_і, що виникає в період пуску транспортера, визначається за формулою:

н (5.10)

Прискорення визначимо як відношення приросту абсолютної швидкості руху шару вантажу до періоду часу ∆t, протягом якого формується шар перед гвинтовою поверхнею шнека:

(5.11)

де	-	початкова швидкість вантажу, яку можна взяти рівну нулю м/с;
	-	період часу, с.

Припустимо, що шар вантажу формується за один оберт шнека, тоді:

(5.12)

Підставивши у рівняння (5.11), одержимо:

(5.13)

де .

Величину маси, яку треба підставити в рівняння, визначимо, припускаючи, що пуск конвеєра відбувається під навантаженням, тобто при заповнених вантажем міжвиткових проміжках шнека, що може бути після раптової зупинки шнека в період переміщення вантажу:

, кг (5.14)

де	-	погонна маса вантажу на довжині переміщення, кг/м;
L	-	довжина транспортування вантажу, м.

Підставивши у рівняння (5.10) значення прискорення і маси, одержимо:

н (5.15)

Визначаємо потужність, необхідну для переборювання сил інерції, що виникають в період пуску:

вт (5.16)

Визначаємо потужність, необхідну для переборювання тертя шару вантажу об внутрішню поверхню кожуха шнека:

вт (5.17)

(5.18)

Визначаємо потужність на підйом вантажу і на переборювання тертя його об гвинтову поверхню:

вт (5.19)

де і	-	колові сили, що рухають шнек, забезпечують підйом вантажу та переборюють тертя об гвинтову поверхню шнека. - сила дотична до обводу D0, а - сила дотична до обводу D. Обчислюється за формулами (5.20) і (5.21);
і	-	кутові швидкості шнека і шару вантажу, обчислюється за формулами (5.22 і 5.23).

(5.20)

(5.21)

де α0	-	кут підйому гвинтової нитки шнека по обводу (рис.)
α	-	те ж, по обводу D,
s	-	крок шнека;
	-	кут тертя вантажу об гвинтову поверхню шнека;
	-	кут тертя вантажу об гвинтову поверхню шнека (в стані руху).

рад/с (5.22)

рад/с (5.23)

Потужність на валу шнека визначається так:

вт (5.24)

Потужність на валу двигуна буде:

(5.25)

де

-

к.к.д. трансмісії привода конвеєра.

Приклад

Визначити основні параметри тихохідного гвинтового транспортера для переміщення комбікорму.

Початкові дані:

продуктивність.............................................. Q = 10 кг/с;

висота підйому вантажу............................. Н = 2,5 м;

кут нахилу транспортера до горизонту..... .β = 20°.

Приймаємо об'ємну вагу вантажу γ = 0,73 т/м³; шнек і жолоб виготовлені із сталі, а тому коефіцієнт тертя вантажу по сталі

кут тертя визначений з рівняння р = 19° 40; діаметр шнека D = 300 мм;

коефіцієнт, що враховує нахил (табл. 5.3), c = 0,65;

коефіцієнт заповнення ψ = 0,3; кут природного нахилу φ = 0,7 φ₀ =0,7 • 35= 24° 30'.

1. Кут α підйому зовнішньої гвинтової кромки шнека можна визначити з наступної залежності:

Приймаємо, що крок шнека s = 0,25 = м. Підставляємо прийняті значення в формулу (5.3).

Отже, α = 15º,21ʹ.

2. Визначаємо число обертів шнека.

3. Знаходимо швидкість переміщення вантажу конвеєром:

м/с

4. Робоча довжина шнека:

м

5. Діаметр D₀ і кут нахилу гвинтової лінії на цьому діаметрі.

мм

Приймаємо м.

6. Визначаємо погонну масу вантажу на довжині переміщення.

кг/м

7. Визначаємо величину маси, припускаючи, що пуск транспортера відбувається під навантаженням, тобто при заповнених вантажем міжвиткових проміжках шнека, що може бути після раптової зупинки шнека в період переміщення вантажу:

кг

При визначенні потужності двигуна пологопохилого гвинтового конвеєра необхідно зазначити, що кут ε = 90º; υ_а = υ_п; υ_к = 0; Р_с = 0.

8. Визначаємо силу інерції Р_і, що виникає в період пуску конвеєра:

9. Визначаємо потужність, необхідну для переборювання сил інерції, що виникають в період пуску:

Вт

10. Визначаємо потужність, необхідну для переборювання тертя шару вантажу по внутрішній поверхні кожуха шнека. Для цього знаходимо силу тертя F_k. Коефіцієнт тертя шару вантажу об внутрішню поверхню кожуха шнека (в стані руху), f₂ обираємо з довідкової літератури і приймаємо f₂ = 0,31.

Отже,

Вт.

11. Визначаємо потужність на підйом вантажу і на переборювання тертя його по гвинтовій поверхні:

Вт

Оскільки конвеєр, що проектується пологопохилий то будемо знаходити лише (колова сила, що рухає шнек і забезпечує підйом вантажу та переборює сили тертя по гвинтовій поверхні шнека). - дотична до обводу D₀, а сила - дотична до обводу D.

Кутові швидкості шнека і шару вантажу визначаються за формулами:

рад/с рад/с

Колова швидкість зовнішнього ребра шнека – υ, визначаємо з формули:

м/с.

.

12. Потужність на валу шнека (257)

(один проміжний підшипник ковзаючого тертя, два радіальні кулькові підшипники і один кульковий упорний).

13. Необхідна потужність двигуна

(η_Т =0,85:k=1,25)

Приймаємо електродвигун Л042-4; N₀ = 2,8 кВт; n_д = 1420 об/хв.

14. Передавальне число трансмісії

Поиск по сайту: