Шнековий конвеєр

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Принцип роботи гвинтового (шнекового) конвеєра

Гвинтови́й конве́єр (шне́ковий конве́єр, шне́ковий (гвинтови́й) транспорте́р) (рос. винтовой конвейер, англ. screw conveyor; нім. Schneckenförderer m) — шнекова машина, різновид конвеєра, у якому вантаж переміщується волочінням уздовж нерухомого жолоба лопатями гвинта, що обертається[1]. Прообразом сучасних гвинтових конвеєрів став винайдений Архімедом у ІІІ ст. до н. е. водопідіймальний пристрій, що отримав назу гвинт Архімеда. Гвинтовий конвеєр — різновид транспортних машин безперервної дії.

Будова і принцип роботи[ред.ред. код]

Будова шнекового конвеєра

Перші спроби використання шнеків для транспортування насипних вантажів датуються XVI–XVII ст. Шнековий конвеєр зі спіральними лопатями почали застосовувати в промислових умовах у США в 1887 р.

Гвинтовий конвеєр зазвичай складається з нерухомого жолоба або трубки, що містить гвинт (шнек), який підтримується підвісними підшипниками, з приводом на одному кінців і вільним іншим кінцем. Крім цього, гвинтовий конвеєр має завантажувальний і розвантажувальний патрубки, приєднувальні фланці, механічний редуктор та приводний електродвигун.

Переміщення вантажу вздовж осі жолоба забезпечується витками гвинта. Витки бувають суцільні, стрічкові і фасонні. Суцільні — застосовують при транспортуванні сухих, порошкоподібних і дрібнозернистих вантажів, стрічкові — для крупнозернистих і липких вантажів, фасонні — для переміщення речовин, здатних до злежування, або ж при суміщенні транспортних і технологічних операцій (змішування, подрібнення тощо). Гвинти можуть бути одно-, дво-, і тризахідні. Випускаються[2], також, гнучкі шнекові транспортери, у яких роль шнека виконує циліндрична пружина.

Швидкість транспортування об'єму є пропорційною до швидкості обертання шнека. У промисловості на гвинтових конвеєрах часто використовують пристрої регулювання швидкості.

Іноді шнековий конвеєр називають просто шнеком, хоча це поняття у прямому розумінні стосується лише обертової частини шнекового устаткування.

Технічні параметри[ред.ред. код]

Гинтовий конвєер зі стрічковим гвинтом
Шнековий транспортер з приводом від трактора для завантаження сипких речовин у залізничні вагони

Гвинтові конвеєри використовуються для транспортування у горизонтальному, вертикальному чи похилому напрямках сипких, дрібнокускових, пилоподібних, порошкових матеріалів (зазвичай на відстань до 60 м по горизонталі і до 15 м — по вертикалі і з продуктивністю — до 150 т/год). Діаметр шнека 100…600 мм, частота обертання 10…120 хв−1. Недоцільно за допомогою шнеків переміщати липкі, високоабразивні, а також речовини, що схильні до ущільнення.

Гвинтові конвеєри можуть додатково використовуватись як живильники, дозатори чи змішувачі. Для змішування матеріалів використовують так звані диференційні шнеки, в яких гвинти двох суміжних шнеків обертаються у протилежних напрямах.

Галузі використання[ред.ред. код]

Шнеки використовують на підприємствах з виробництва будівельних матеріалів, гірничо-збагачувальній та хімічній промисловості, в комбікормовій, борошномельній та деревообробній галузях. У машинобудівних цехах застосовується для транспортування зливної стружки від металорізальних верстатів.

У сільському господарстві гвинтовий конвеєр використовується для переміщення зерна з вантажівок і зерновозів у бункери для зберігання зерна. Шнек для транспортування зерна може бути приведений в дію електродвигуном або двигуном трактора, через механізм відбору потужності, а іноді і власним двигуном внутрішнього згоряння.

Спеціалізована форма гвинтового конвеєра використовується для передачі зерна в сівалки. Такі шнеки з малим діаметром, незалежно від використання часто називають «олівцевими шнеками».

Гвинтові конвеєри або шнеки використовуються в роторних снігоочисниках, зернозбиральних комбайнах, льодобурах, машинах лиття під тиском, сміттєвозах, при виробництві висівок і пластівців, при транспортуванні шламу на нафтових родовищах, для подачі палива у піч.

Переваги та недоліки[ред.ред. код]

До позитивних властивостей шнеків відносяться:

  • простота конструкції і нескладність технічного обслуговування;
  • невеликі габаритні розміри у порівнянні з іншими транспортувальними пристроями (стрічковими і пластинчастими конвеєрами) однакової продуктивності;
  • герметичність та здатність транспортування гарячих, пилоутворювальних та токсичних матеріалів);
  • зручність проміжного розвантаження.

Негативними особливостями шнеків є значне стирання і подрібнення вантажу, висока питома витрата енергії, підвищене зношування жолобу і гвинта.

Особливості проектування[ред.ред. код]

Вихідними даними для проектування є характеристика вантажу, висота і відстань його транспортування, а також продуктивність конвеєра. На базі вихідних даних розробляється схема конструкції, визначається кут нахилу число проміжних опор гвинта (через 2…4 м).

Діаметри гвинтів горизонтальних і похилих конвеєрів повинні бути не менше ніж у 12 разів більшими за розмір кусків при транспортуванні однорідного за розмірами кусків вантажу і хоча би у 4 рази більшими максимального розміру куска при транспортуванні нерозсортованого вантажу. Діаметри шнеків Dw призначаються з ряду переважних чисел[3]. Діаметр вала шнека приймається dв≈ 0,35…0,10 Dw. Крок гвинта приймається рівним діаметру шнека. Частота обертання гвинта залежить від виду вантажу і діаметра шнека. Максимальна частота обертання шнека визначається за приблизними співвідношеннями: для легких неабразивних матеріалів n = 60/Dw, для важких неабразивних матеріалів n = 45/Dw і для важких абразивних матеріалів n = 30/Dw[4].

Частота обертання, що приймається для вертикальних чи значно нахилених конвеєрів приймається більшою, ніж у пологих і рекомендується обирати у залежності від діаметра шнека[5]:

Dw, (мм) 150 250 400 500
nв, (об/хв) 210 170 140 80

Попереднє визначення діаметра шнека робиться за формулою[5]:

D_w = 0,28 \sqrt {\frac{Q}{\xi n_B t_w \rho c_{\beta} \psi}}, (м).

де Q — задана масова продуктивність, т/год;

ξ — емпіричний коефіцієнт (ξ = tw/Dw);
tw — крок гвинта;
ρ — насипна густина (щільність) транспортованого вантажу, т/м³;
ψ — коефіцієнт заповнення поперечного перерізу шнека, який рекомендується приймати залежно від виду вантажу (ψ = 0,125 — для важких абразивних вантажів; ψ = 0,25 — для важких малоабразивних вантажів; ψ = 0,32 — для легких малоабразивних вантажів; ψ = 0,4 — для легких неабразивних вантажів); cβ залежить від кута нахилу і змінюється від 1 до 0,65 при зміні кута нахилу конвеєра до горизонту від 0º до 20º.

Вказані значення ψ можуть бути збільшені в 1,5…2,0 разів для коротких гвинтових конвеєрів, що не мають проміжних опор вала і зменшені га 10…15% при транспортуванні пилоподібних сипких вантажів.

Отриманий діаметр шнека уточняється з рядом переважних чисел, при цьому обирається найближче більше значення. Отримане значення перевіряється по крупності кусків транспортованого вантажу.

Розрахункова масова продуктивність визначається за формулою:

Q_p = Q_V \rho = 47 D_w^2 \xi n_w \psi c_{\beta}, (т/год)

де: Qp — об'ємна продуктивність, м³/год.

При транспортуванні сипких вантажів продуктивність конвеєра із стрічковою спіраллю приблизно на 30…30% менша за продуктивність конвеєра із суцільною спіраллю, а потрібна потужність на валу шнека Nw наближено визначається за формулою[5]:

N_w = \frac{Q_p L}{367}(w \pm \sin{\beta}), (кВт),

де: L — довжина конвеєра, м;

w — коефіцієнт опору, величина якого для різних вантажів набуває значень від 4,0 для вапна, коксу, цукру до 1,2 для зерна. Знак «мінус» береться при спуску вантажу.

Примітки[ред.ред. код]

  1. ДСТУ 2763-94 Конвеєри гвинтові. Терміни та визначення.
  2. Шнеки пружинные, транспортеры спиральные гибкие.
  3. ГОСТ 6636-69 Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные линейные размеры.
  4. Конвейеры: Справочник. Под ред. Ю. А. Пертена. С.353
  5. а б в Конвейеры: Справочник. Под ред. Ю. А. Пертена. С.354

Джерела[ред.ред. код]

  • ДСТУ 2672-94 Конвеєри гвинтові. Загальні технічні вимоги.
  • Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
  • Конвейеры: Справочник / Р. А. Волков, А. Н. Гнутов, В. К. Дьячков и др, Под общ. ред. Ю. А. Пертена. Л.; Машиностроение, Ленингр, отд-ние, 1984. — 367 с.
  • Гевко Б. М. Технология изготовления спиралей шнеков. — Львов: Вища школа, Изд-во при Львовском ун-те, 1986. — 128 с.
  • Герман Х. Шнековые машины в технологии. Пер. с нем. под ред. Л. М. Фридмана, Л.: «Химия», 1975. — 232 с.

Посилання[ред.ред. код]