Типы и область применения. Винтовые конвейеры бывают стационарными и передвижными

Винтовые конвейеры бывают стационарными и передвижными. Последние используют обычно в складах и на механизированных площадках для погрузки зерна в автомобили и железнодорожные вагоны.

Различают тихоходные (частота вращения винта не более 200 об/мин) и быстроходные конвейеры.

В зависимости от направления витков спирали винты конвейера бывают правыми и левыми. Под правым понимают конвейер, в кото­ром продукт движется к наблюдателю при вращении винта по часовой стрелке, под левым - против, т. е. при вращении винта по часовой стрелке продукт движется в обратном направлении. Некоторые вин­товые конвейеры состоят из двух частей, из которых одна правая, а другая - левая, чем обеспечивается перемещение продукта в противо­положные направления.

Основные параметры (диаметр и шаг винта) стационарных винто­вых конвейеров общего назначения определены ГОСТ 2037 (табл. 5.50).

На предприятиях получили распространение винтовые конвейеры типа УШ2-Ч, предназначенные для перемещения зерна, комбикормов, отрубей и других сыпучих продуктов с насыпной плотностью 0,25... 0,75 т/м³. Винт состоит из отдельных секций, соединенных между со­бой пальцами. Для предохранения от завала в разгрузочном патрубке установлен мембранный сигнализатор уровня.

Винтовой конвейер ТЗШ-100.Передвижной, самоходный. Конвейер (рис. 5.38) предназначен для перемещения зерна в наклонном направ­лении под углом до 60°. Кожух винтового конвейера состоит из трех секций: нижней, на которой смонтированы привод винта (шнека), задняя пара колес, лебедка для поворота сбрасывающего патрубка и раздвижная приемная воронка; средней, снабженной очистными люками, и верхней с поворотным выпускным патрубком. Загрузочное устройство снабжено защитной решеткой.

Секции кожуха винтового конвейера соединены между собой фланцевыми соединениями, а секции винта - при помощи шарнир-но-зубчатых муфт. Выпускной патрубок смонтирован на поворотном круге верхней секции и может быть повернут при помощи лебедки и троса.

Передвижение конвейера обеспечивается передачей вращения от электродвигателя через редуктор и две цепные передачи одному из передних колес. Для поворота при движении задняя пара колес снаб­жена роликами, обеспечивающими качение этих колес в любом на­правлении. Перемещение хвостовой части конвейера при повороте осуществляют вручную, для чего предусмотрены ручки, приваренные к приемной воронке.

Высоту сброса зерна устанавливают, изменяя расстояние между передними и задними колесами при помощи полиспаста, связываю­щего основания конвейера и поворотной рамы. Лебедка конвейера, установленная на поворотной раме, имеет ручной и электрический приводы. Для изменения угла наклона конвейера используют тот же двигатель и редуктор, что и для передвижения.

Элементы конвейеров

Желоб.Собирают из отдельных секций длиной 2...4 м на фланцах и болтах. Желоб сварной конструкции. Концевые секции имеют длину 0,5; 1,5 и 2 м. Сверху желоб закрывают съемными крышками. Для очистки его от продукта в днище на определенном расстоянии друг от друга делают лючки, закрываемые выдвижными крышками. Желоб винтового конвейера обычно изготавливают из листовой стали толщи­ной 3...6 мм; для транспортирования абразивных и горячих грузов применяют желоба из чугуна.

Винт (шнек).Может быть правым или левым, постоянного или переменного диаметра и шага, одно-, двух- или трехзаходным. Поверх­ность винта может быть сплошной, ленточной, в виде отдельных лопастей (см. рис. 5.37, в, г, д) или фасонной формы. Винты со сплош­ной поверхностью применяют преимущественно для перемещения сухого мелкозернистого и порошкового продукта, не склонного к слеживанию; винты с ленточной поверхностью - для перемещения слеживающихся сыпучих продуктов. Лопастной и фасонный винты используют в тех случаях, когда при перемещении продукта должно быть выполнено еще и технологическое требование - его интенсивное перемешивание.

Вал винта.Состоит из отдельных секций, может быть сплошным или трубчатым. Его закрепляют в промежуточных и концевых под­шипниках. Одну из концевых опор винта снабжают упорным подшип­ником (обычно на разгрузочном конце конвейера). Промежуточные подвесные подшипники устанавливают с шагом 1,5...3,5 м, снабжают смазочными трубками с шариковыми масленками. Вал вертикального винтового конвейера со сплошными витками подвешивают на упор­ном подшипнике.

Загрузочные и разгрузочные устройства.Загрузочные выполнены в виде люка в крышке желоба и выпускного патрубка, обеспечиваю­щего герметичность при переходе сыпучего материала в желоб из бункеров, технологических машин или других конвейеров.

Вертикальные винтовые конвейеры, как правило, имеют короткий горизонтальный винт-питатель. Привод вертикального и горизонталь­ного конвейеров может быть общим или раздельным. Нижний участок вертикального винта, куда подается груз, делают либо с уменьшенным шагом, либо переменного, уменьшающегося кверху диаметра.

Разгрузочные устройства выполнены в виде одного или несколь­ких отверстий в днище желоба, перекрываемых шиберными за­творами.

Расчет конвейеров

Исходные данные.Исходными данными для расчета служат произ­водительность конвейера, транспортируемый груз, длина перемеще­ния и угол наклона конвейера.

Проектный расчет.Сводится к определению геометрических пара­метров винта, частоты его вращения и потребной мощности.

Диаметр и шаг винта определяют по заданной производительности (т/ч):

(5.86)

Площадь поперечного сечения груза (м²) в желобе с учетом коэф­фициента заполнения ψ желоба

где D_B — диаметр винта, м; ψ — коэффициент заполнения (табл. 5.51).

Скорость перемещения груза v (м/с) вдоль оси винта будет зави-сеть от шага винта s и частоты его вращения п, т. е.

Подставив в формулу производительности значения А и v, по­лучим

Для определения производительности наклонных винтовых кон­вейеров вводят поправочный коэффициент к_н, учитывающий снижение производительности при наклонном транспортировании:

Значения коэффициента k_н выбирают в зависимости от угла накло­на конвейера а:

В формулу производительности входят три параметра шнека, которые необходимо определить. Чтобы найти диаметр шнека, надо уравнение (5.86) решить относительно D_B , задавшись двумя другими величинами s и n.

Обычно шаг винта определяют в зависимости от диаметра вин­та, т. е.

(5.87)

где к_в — коэффициент соотношения между шагом и диаметром; для сыпучих, мелкокус­ковых, зернистых, гранулированных и пылевидных грузов к_в = 1,0; для труднотранспор-тируемых и абразивных грузов к_в= 0,8.

Частота вращения винта зависит от перемещаемого груза; макси­мальную частоту вращения для горизонтального шнека можно опреде­лить по эмпирической формуле

(5.88)

где А_в — коэффициент, который выбирают в зависимости от транспортируемого груза (см. табл. 5.51).

Задачу определения необходимых геометрических и кинематичес­ких параметров винта решают по следующей схеме: подставив в урав­нение (5.86) значения s (5.87) и n (5.88), решают его относительно D. Полученное значение D округляют в большую сторону согласно ГОСТ 2037 и ряду 100, 125, 150, 200, 250, 320, 400, 500 и 630 мм. Далее по формуле (5.86) рассчитывают шаг винта, а затем по формуле (5.88) определяют частоту вращения винта.

Потребная мощность (кВт) на валу винта для горизонтальных и наклонных конвейеров

(5.89)

где Q — массовая производительность конвейера, т/ч; L — длина транспортирования по горизонтали, м; w — коэффициент сопротивления перемещению груза, учитывающий трение груза о винт и желоб, потери на трение в подшипниках; при транспортировании зерна, муки w = 1,2...1,5; мела, соли w = 1,4...1,6.

Блок-схема расчета винтового конвейера приведена ниже.

Для прочностных расчетов элементов винтового конвейера необ­ходимо знать величину крутящего момента Т на валу винта и осевой силы F_oc, действующей на него.

Величина крутящего момента (Н· м)

(5.90)

а осевая сила (Н)

(5.91)

где r — приведенный радиус, т. е. радиус, на котором действует сила F_oc, ориентировочно r = (0,7...0,8)D_B /2 м; α — угол подъема винтовой линии; р — угол трения груза о поверх­ность винта.

Значения Т и F_oc, определяемые по формулам (5.90) и (5.91), используют при расчете вала винта, который при наличии промежуточ­ных подшипников считают разрезным многоопорным валом. Расчет выполняют на сложное сопротивление: кручение от момента Т, изги­бающего, распределенного по длине / ( / - расстояние между подшипни­ками), на продольное сжатие или растяжение от силы F_oc и на изгиб от собственной силы тяжести.

В расчете вертикального конвейера по сравнению с расчетом горизонтального имеются некоторые различия, которые сводятся к следующему. Производительность (т/ч) вертикального винтового конвейера

Коэффициент производительности при использовании шнеков в качестве винтовых питателей

где ξ — коэффициент, зависящий от параметров винта и вида перемещаемого груза; при подъеме зерна шнеком с D_B = s величина ξ = 0,55...0,65; ψ = 0,50...0,75.

Приближенно коэффициент производительности вертикальных винтовых конвейеров с гравитационной загрузкой (из бункеров)

где А_п и В_п — эмпирические коэффициенты, которые для винтов с D_B = s = 120...160 мм при перемещении легкосыпучих зернистых грузов принимают: при высоте загрузочного отверстия h =s А_п = 1.2...1.4, В_п = 8; при h = 3 s А_п = 1,2...1,4, В_п = 5.

Частота вращения вертикального винтового конвейера должна быть больше критической частоты вращения

где f_ж — коэффициент трения груза о желоб; α — угол подъема винтовой линии винта; р = arctg f_B, здесь f_в — коэффициент трения груза о винтовую поверхность.

Используя выражения (5.92) и (5.93), можно рассчитать все необ­ходимые параметры винта. Для этого из ряда рекомендуемых значе­ний диаметров выбирают необходимый, и для него принимают требуемую частоту вращения винта, причем большие числа соответствуют гравитационной загрузке:

Принятую частоту вращения проверяют по величине критической частоты вращения, и если неравенство n_верт >n_кр удовлетворяется, то выбранные значения D_B и п подставляют в формулу (5.92). Тогда неизвестной величиной в формуле (5.92) остается только шаг винта, который и получают в результате расчетов. При рассчитанной величи­не s проверяют правильность выбранных числовых коэффициентов. Если они не соответствуют выбранному значению шага, то их необ­ходимо уточнить, а после этого пересчитать шаг винта.

Потребная мощность (кВт) на валу винта

(5.94)

где Q - расчетная производительность, т/ч; H - высота подъема груза, м; к₁ - коэффи­циент запаса, учитывающий сопротивления в подшипниках; к₁ = 1,15...1,20; w_B — коэффи­циент сопротивления перемещению груза, принимают равным: для пшеницы 4,5...6,9; для овса 3,6.„4,9; для соли 5,5...7,3.

РОЛИКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

Роликовые конвейеры предназначены для транспортирования штучных грузов. Эти конвейеры могут составлять сложные транспорт­ные системы, многочисленные разветвления трасс, их часто приме­няют в виде составных частей в погрузочных и перегрузочных устройствах, в технологических линиях, в пакетоформирующих машинах и т. п.