книги из ГПНТБ / Борисов А.М. Сельскохозяйственные погрузочно-разгрузочные машины

пример, ГОСТ 2037—65 рекомендует принимать отношение |-=0,84-1,0, а ГОСТ 2705—64—-|-= 0,6 4-1,6.

В основу предлагаемого ниже метода определения основных параметров быстроходного шнекового транопортера положена

Поэтому задача конструктора сводится к выбору указанных двух параметров. Исследования авторов показали, что опреде­ ленному диаметру соответствует оптимальная частота вращения, при которой удельная энергоемкость минимальна. При частоте

по выражению для скорости в м/с

п Dn

V =

60

110

или для частоты вращения в об/мин

4,7-60

определяем зависимость оптимальной частоты вращения ст диа­ метра шнека (кривая 2).

Умножая удельную производительность на оптимальную ча­ стоту вращения, соответствующую данному диаметру, получим ряд значений, по которым в определенном масштабе построена кривая 3 оптимальной производительности.

По кривым 2 и 3 можно для данной производительно­ сти определить диаметр шнека и оптимальную частоту вра­ щения.

Порядок определения оптимальных параметров шнекового транспортера показан на номограмме (рис. 58).

Через точку, соответствующую заданной производительности (30 м3 /ч), проводим горизонтальную прямую до пересечения с кривой 3. Из точки пересечения проводим вертикальную линию до пересечения с кривой 2 и осью абсцисс. Точка пересечения вертикальной линии с осью абсцисс дает искомый диаметр шне­

ординат, на которой получаем значение л=570 об/мин.

Рис. 58. Номограмма для определения оптимальных параметров шнекового транспортера

Зная диаметр шнека D, частоту вращения п и угол естест­ венного откоса материала ф, путем несложного построения на­ ходим оптимальный шаг 5.

Для этого по выражению (28) для п=Ы0 об/мин находим критический радиус гк, значение которого в определенном мас­

лом ф к прямой СВ линию до пересечения с ней в точке С. Отрезок прямой CB = S — есть оптимальный шаг шнека, соот­ ветствующий данному диаметру и физико-механическим свой­ ствам транспортируемого материала. Параметры D, п и 5 пол­ ностью и однозначно определяют оптимальные параметры бы­ строходного шнекового транспортера.

Определенные указанным выше способом параметры D и S следует привести в соответствие с ГОСТом на изготовление шне­ ков. При этом по ГОСТу следует брать ближайший шаг.

Определение мощности, необходимой для привода шнека. Мощность в шнековом транспортере расходуется на преодоле­ ние трения транспортируемого материала о внутреннюю поверх­ ность кожуха шнека, о рабочую поверхность шнека, на преодо­

112

С точностью, достаточной для практических целей, потреб­ ную мощность в кВт можно определить по эмпирической фор­ муле

•зависящий от рода транспортируемого груза (для зер­ на и мелкозернистых материалов w= 1,15-г-1,2; для пылевидных материалов w = 1,2-=- 1,5).

Экспериментальные зависимости, полученные при исследова­ нии быстроходных шнековых транспортеров. Зависимость про­ изводительности шнекового транспортера от угла наклона опре-

делялась на шнеке с £> = 150мм, — =0,75, л=590, я=880об/мин

с принудительной и с гравитационной подачей материала.

Принудительная подача осуществляется горизонтальным шнеком-питателем, на конце которого приварены продольные ло­ пасти. Для гравитационной загрузки был изготовлен горизон­ тальный шнек, витки которого подавали материал только до тройника (лопасти на валу шнека отсутствовали).

ность шнекового транспортера при принудительной подаче мате­ риала в приемную часть шнека не зависит от угла наклона (кривая 7).

Зависимость производительности от угла наклона при поступ­ лении материала в приемную часть исследуемого шнека само­ теком показана кривой 2.

Экспериментальные данные, полученные авторами при при­ нудительной подаче материала в приемную часть шнекового транспортера, показывают, что зависимость оптимальной произ­ водительности от частоты вращения одинакова для значений

отношения — в пределах от 0,5 до 1,25.

На рис. 59, б изображена зависимость производительности от частоты вращения только для отношения — =0,75. Из рис.

* 59,6 видно, что производительность шнекового транспортера увеличивается пропорционально увеличению частоты вращения в диапазоне изменения последней от 300 до 880 об/мин.

Опыты по определению зависимости производительности шнекового транспортера от отношения шага к диаметру — про­ водились на вертикальном шнеке диаметром D=150 мм, при п,

113

равной 300; 450; 590; 880 об/мин (отношение — изменялось

от 0,5 до 1,25).

Полученные экспериментальные данные позволили выяснить S

влияние отношения — и определить оптимальное значение

этого отношения. Опыты показали, что характер зависимости S

оптимальной производительности от — сохраняется в широ­ ком интервале изменения частоты вращения от 300 до 880сб/мин.

Оптимальная производительность с увеличением отношения

S

— вначале увеличивается, а после достижения определенногозначения начинает уменьшаться. При низких частотах вращения шнека наблюдается более плавное изменение оптимальной про­ изводительности (рис. 59,в), чем при высоких.

Оптимальное значение отношения при увеличении частоты вращения сдвигается в сторону меньших значений. Так, для

114

D

Опыты по определению зависимости удельной энергоемкости быстроходного шнекового транспортера проводились на шнеке с

Z? = 150 мм при отношении —=0,75.

•D

Исследования показали, что если предварительно прстарировать подающее (питающее) устройство на определенную про­ изводительность, а затем от опыта к опыту увеличивать подачу материала в кожух шнека и записывать на самопишущем ватт­ метре потребляемую мощность в каждом опыте, то вначале с увеличением производительности удельная энергоемкость пада­ ет, а затем начинает возрастать. Минимальное значение удель­ ная энергоемкость имеет только при оптимальной производи­ тельности (рис. 59,г).

Форма кривых (рис. 59, г) обусловлена тем, что удельная энергоемкость холостого хода равна бесконечности, так как про­ изводительность при этом равна нулю. С увеличением произво­ дительности шнекового транспортера влияние холостого хода на удельную энергоемкость уменьшается. Дальнейшее увеличение производительности выше оптимальной вызывает резкое увели­ чение мощности транспортирования.

Это обусловлено тем, что работа быстроходного шнека как транспортирующего органа возможна только при определенной подаче материала, выше которой шнек перестает работать как транспортирующий орган, а работает как шнековый пресс.

ПНЕВМОТРАНСПОРТЕРЫ

Назначение и классификация пневмотранспортеров. В сель­ скохозяйственном производстве СССР и зарубежных странах успешно используются пневмотранспортеры. Это вызвано тем, что пневматические транспортирующие устройства имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами погрузочноразгрузочных машин, а в некоторых случаях они являются един­ ственными целесообразными средствами -перемещения сельско­ хозяйственных продуктов.

К преимуществам пневмотранспортеров относятся: а) просто­ та конструкции и высокая эксплуатационная надежность; б) возможность транспортирования материала на большие рас­

ность транспортирования материала без потерь и в любых по­ годных условиях; г) безопасность и простота обслуживания вследствие отсутствия движущихся рабочих органов; д) малая

115

металлоемкость процесса перемещения материалов — масса 1м трубопровода всегда меньше массы транспортирующего рабо­

ж) возможность дистанционного управления, позволяющая ав­ томатизировать процесс транспортирования материалов.

Наряду с этим пневмотранспортеры в сравнении с ленточны­ ми, скребковыми и другими механическими транспортерами бо­ лее энергоемки.

В сельском хозяйстве используют только передвижные пнев­ мотранспортеры, большая часть которых — установки простей­ шего типа. Кроме этого, для перемещения и погрузки сеносоломистых материалов и измельченной растительной массы в сель­ ском хозяйстве широко используют пневмотранспортеры типа эксгаустеров, у которых транспортируемый продукт проходит через рабочее колесо вентилятора.

Работа большинства пневмотранспортеров в сельском хозяй­ стве является сезонной и длится в течение короткого промежут­ ка времени.

Для привода рабочих органов пневмотранспортеров сельско­ хозяйственного назначения, кроме электродвигателей, широко ис­ пользуются тракторы. В зависимости от резервов мощности трактора производительность пневмотранспортеров может быть увеличена без каких-либо существенных изменений в их конст­ рукции. Используемые в сельском хозяйстве пневмотранспор­ теры можно подразделять по следующим основным показа­ телям: по назначению, принципу действия и давлению воз­ духа.

Пневмотранспортеры по назначению подразделяются на ма­ шины для перемещения только зерна и зернопродукгов, для подачи сеносоломистых продуктов (сена и соломы россыпью, в тюках и снопах и т. п.), для погрузки измельченной раститель­ ной массы (силос, резаное сено и солома, сенаж и т. д.). В зави­ симости от транспортируемого материала эти машины имеют и соответствующие рабочие органы.

Основная часть пневмотранспортеров предназначена для вы­ полнения только одной операции: перемещения материала с одного места на другое. Но наряду с ними имеются машины, которые выполняют одновременно несколько операций. Кроме перемещения материала, пневмотранспортеры измельчают, су­ шат, очищают и т. д. Пневмотранспортеры в сельском хозяйстве используются для широкого круга операций: погрузки зерна в хранилища и склады и выгрузки из них, проветривания зерна и очистки, стогования и скирдования сена и соломы, закладки измельченной растительной массы в хранилища, транспортиро­ вания на животноводческих фермах кормов и подстилки. Кроме того, они широко применяются в виде отдельных узлов, установ­ ленных на сельскохозяйственных машинах: комбайнах, подбор-

116

щиках-измельчителях, зерноочистительных и сушильных установках, кормоприготовительных агрегатах.

По принципу действия пневмотранспортеры делятся на три типа: всасывающие, нагнетательные и смешанные (рис. 60).

Всасывающие транспортеры забирают материал без дополни­ тельных механизмов и подают его в циклон, установленный пе­ ред вентилятором или воздуходувкой. Особенностью этих машин является то, что они обеспечивают одновременное перемещение материала из нескольких мест в одно.

Нагнетательные пневмотранспортеры не могут загружаться без дополнительных устройств и машин. Нагнетательные уста­ новки обеспечивают подачу материала из одной точки в несколь­ ко, без перестановки самого транспортера.

Более универсальными являются пневмотранспортеры сме­ шанного типа, работающие одновременно по принципу нагнета­ ния и всасывания. С их помощью можно забирать материал одновременно из нескольких точек или с площадки больших размеров и подавать его в несколько мест без перестановки самой машины. Эти пневмотранспортеры представляют собой комбинацию всасывающего и нагнетательного транспортеров с общим вентилятором-воздуходувкой.

В зависимости от давления, создаваемого вентилятором или воздуходувкой, пневмотранспортеры делятся на три вида: низ­ кого, среднего и высокого давления. У пневмотранспортеров низкого давления давление воздуха до 250 мм вод. ст., у пневмо­ транспортеров среднего давления — 250—800 мм вод. ст., у пнев­ мотранспортеров высокого давления— свыше 800 мм вод. ст. Если в пневмотранспортерах низкого и среднего давления ис-

117

пользуются только вентиляторы, то в пневмотранспортерах выского давления, кроме вентиляторов, используются также возду­ ходувки и компрессоры. В сельском хозяйстве широко исполь­ зуются пневмотранспортеры, оборудованные вентиляторами и воздуходувками. Компрессоры стали использоватьсятолько в последнее время для транспортирования зерна с малыми ско­ ростями.

Пневмотранспортеры сельскохозяйственного назначения мож­ но подразделять также по типу питателя, т. е. механизма ввода материала в трубопровод. Основными типами питателей явля­ ются инжекторный и барабанный- (ячеистое колесо).

Для транспортирования и погрузки измельченной раститель­ ной массы в сельском хозяйстве широко используются пневмо­ транспортеры типа швырялок. В таких машинах весь транспор­ тируемый материал проходит через вентилятор. В связи с этим расчет и проектирование таких машин имеет свои особенности.

Теоретические основы пневмотранспорта. Главными вопроса­ ми теории и расчета, связанными с созданием пневмотранспор­ теров типа швырялок, является определение расстояния транс­ портирования материалов, потребной мощности и основных параметров рабочих органов. Основным назначением пневмо- транспортеров-швырялок является транспортирование материала по вертикали для загрузки его в хранилища. С учетом этого рассмотрим движение частицы, брошенной вверх.

Высота подъема. Высота, на которую поднимается тело, бро­ шенное вертикально вверх, без учета действия воздушной среды

где v0 — начальная скорость тела;

g — ускорение свободного падения.

Откуда следует, что высота подъема зависит только gt на­ чальной скорости движения и не связана с аэродинамическими и физико-механическими свойствами транспортируемого мате­ риала. При движении тела в неподвижной воздушной среде за? висимость высоты подъема имеет несколько другой вид

где х)s — скорость витания тела.

Высота подъема тела при одинаковых начальных скоростях бросания зависит от его аэродинамических свойств, т. е. скоро­ сти витания (рис. 61). Как видим из графика, при малых скоро­ стях витания значительное увеличение начальной скорости дви­ жения тела не дает сколько-нибудь существенного увеличения высоты подъема.

118

При вертикальном транспортировании измельченной расти­ тельной массы с помощью вентиляторов-швырялок условия перемещения частиц отличаются от ранее рассмотренных. В дан­ ном случае частицы перемещаются в ограниченном простран­ стве — трубе, в которой движется воздушный поток. Рассмотрим движение частиц материала в вертикальной трубе (рис. 62).

Возможны два случая перемещения материала в трубе при выходе его из рабочего органа: 1) скорость материала больше скорости воздушного потока (w>o B ) и 2) скорость мате­ риала меньше воздушного потока (v<vB). На материал, движу­ щийся в вертикальной трубе с воздушным потоком, действует сила сопротивления среды и собственный вес. Для данного слу­ чая движущая сила

F=-(Q±R),

где Q — вес тела;

R— сила сопротивления.

Сила сопротивления для первого случая имеет знак плюс, а для второго случая — минус. Уравнение движения частиц в тру­ бе напишем в дифференциальной форме:

то j - = — (mg ± kpSv^),

решение которого получено в следующем виде:

для случая v >vB *--g-ta[i#]+v"

119