Тема 8. Конвейеры без тягового органа

8.1. Винтовые конвейеры

Рис. 8.1

На предприятиях пищевой промышленности винтовые конвейеры применяют для транспортирования пылевидных, порошкообразных и реже – мелкокусковых насыпных грузов на сравнительно небольшое расстояние. Шнеки используют для выполнения технологических операций в тестоделителях, диффузионных аппаратах, волчках, прессах и т.п.

Конвейеры выполняют горизонтальными или пологонаклонными ( 20⁰) (рис. 8.1) и вертикальными или крутонаклонными (рис. 8.2). В горизонтальных и пологонаклонных винтовых конвейерах транспортируемый груз за счёт сил трения о стенки жёлоба 2 и своего собственного веса удерживается от вращения и, являясь как бы гайкой для винта 1, перемещается в осевом направлении.

В вертикальных винтовых конвейерах (рис. 8.2), кроме силы трения о стенку жёлоба 2, также имеет значение нагнетающее действие, создаваемое горизонтальным винтом 1 загрузочного участка конвейера.. Винт 1 приводится во вращение отдельным приводным устройством 3. На пищевых предприятиях они применяются как самостоятельные транспортирующие средства для подъема зерна, муки, кормов, соли, корнеплодов, мясопродуктов, так и в составе многих машин и аппаратов пищевых производств – просеивающих, моечных, экстракционных, смешивающих.

Рис. 8.2

Достоинствами винтовых конвейеров являются: компактность, простота конструкции и обслуживания, полная герметичность жёлоба, возможность промежуточной загрузки и разгрузки.

Кроме того, вертикальные винтовые конвейеры имеют незначительные габаритные размеры в плане, что позволяет механизировать операции по подъему грузов при наличии сравнительно малых площадей.

Однако в связи с большим удельным расходом энергии и измельчением перемещаемого груза их применяют при невысокой производительности (до 100 т/ч) и небольших расстояниях транспортирования (горизонтальные и пологонаклонные до 40 м, вертикальные обычно до 5...10 м).

В винтовых конвейерах применяют винты с правой и левой навивкой Винты, имеющие сплошные витки (рис. 8.3, а), предназначены для транспортирования хорошо сыпучих грузов (зерно, мука). Ленточный винт (рис. 8.3, б) используют в конвейерах, перемещающих кусковые или липкие грузы. При транспортировании слежавшихся и вязких грузов, а также при необходимости перемешивания, применяют лопа­стные винты (рис. 8.3, в). В отдельных случаях находят применение фасонные, спи­ральные и другие винты.

Рис. 8.3

Витки винта обычно приваривают к валу отдельными секциями, выштампованными из листа. Через каждые 3…3,5 м витки горизонтальных конвейеров прерываются для уста­новки поддерживающих помежуточных опор 3 (рис. 8.1) вала винта.

Техническую производительность (т/ч) винтового конвейера можно определить из ранее выведенной формулы

Q ,

подставив в которую значения:

– площадь проходного сечения жёлоба, м² (D_в – наружный диаметр винта); – скорость перемещения груза, м/с (n – частота вращения винта, об/мин; р_в – шаг винта, м); – насыпная плотность груза, т /м³; К_ – коэффициент, учитывающий снижение производительности от угла наклона  конвейера; – коэффициент заполнения жёлоба, получают

Q .

Из полученной формулы задаваясь частотой вращения винта (для пищевых грузов в горизонтальных конвейерах обычно n = 30…100 об/мин) и принимая р_в=(0,8…1) D_в, рассчитывают требуемый диаметр винта.

Работоспособность конвейера определяется значением критической скорости вращения винта;n_кр при этом должно соблюдаться условие:

– для горизонтального (пологонаклонного)

(k=65…50 – для легких грузов: зерно, гранулированный жом, комбикорм; k=45…30 – для тяжелых грузов: сахар, соль, известняк, корнеплоды);

– для вертикального (крутонаклонного)

(f_k – коэффициент трения материала о кожух; – угол подъёма винтовой линии шнека; f_в – угол трения груза о поверхность винта; f_в – коэффициент трения частицы о поверхность винта).

Конструкции загрузочного и разгрузочного устройств оказывают существенное влияние на производительность конвейера. Лучших показателей достигают при принудительной загрузке. Самотечная (гравитационная) загрузка может осуществляться подачей груза вдоль оси конвейера (осевая загрузка), под углом (угловая), в расширенную загрузочную камеру (круговая). Чтобы облегчить забор груза и снизить сопротивления винты изготавливают с постепенно увеличивающим шагом. В загрузочной части длину винта принимают . Наибольшую производительность разгрузки получают при осевом и круговом движении груза в разгрузочной камере.

В винтовых конвейерах энергия привода в основном расходуется на преодоление сопротивлений: сил трения груза о кожух; сил трения груза о винт; сил трения в подвесных и упорных подшипниках, а в вертикальных конвейерах дополнительно – сил тяжести при подъёме груза.

Требуемую мощность на перемещение пологонаклонным конвейером часто на практике определяют из выражения:

,

где Q – производительность, т/ч; L_г – длина горизонтальной проекции перемещения груза, м; _г – обобщенный коэффициент сопротивления передвижению груза, зависящий от вида материала (для пищевых _г = 1,2…2,5).

Мощность для привода вертикального винтового конвейера рассчитывают по приближенной формуле

где Н – высота подъема груза, м; k₃ – коэффициент запаса, принимаемый в зависимости от абразивности груза k₃=1,1…2; ω_в – коэффициент сопротивления перемещению груза, например для зерна ω_в=5,5…7,5, соли ω_в=7,5…8,3.

Рис. 8.4

Вал винта, для удобства сборки, состоит из отдельных секций длинной l (рис 8.4). Он выполняется сплошным или из цельнотянутой трубы; последние менее металлоёмкие и просты в соединении между собой. Расчёт вала проводится после его конструкторской проработки и носит характер проверочного.

Вал винта рассматривают на сложное сопротивление от крутящего момента Т, изгибающего от распределённой нагрузки груза q_г и собственной силы тяжести винта q_в, на продольное сжатие или растяжение от осевой силы F_a, действующей на расстоянии (0,35…0,4)D_в. Крутящий момент на валу винта

,

осевая сила

,

( - угловая скорость вращения винта)

Стрела прогиба вала винта между опорами не должна превышать 40 % от радиального зазора между винтом и жёлобом.