4. Расчет процесса транспортировки и дозирования продукта в дробилку шнековым транспортером

Шнек — это стержень со сплошной винтовой поверхностью вдоль продольной оси; транспортирующее устройство для сыпучих, мелкокусковых, пылевидных, порошкообразных материалов.

Рисунок 4.1- Общий вид винтового шнека

Где, Н-шаг витков шнека

d-предельный диаметр вала шнека;

D-наружный диаметр шнека;

-угол выреза в кольце заготовки;

-угол подъема винтовой линии на внешней стороне шнека;

- угол подъема винтовой линии внутренней стороне шнека;

-толщина витка шнека;

S-осевое усилие.

Основными достоинствами шнековых устройств являются: компактность, незначительная стоимость, удобство расположения мест загрузки и разгрузки, простота изготовления, ухода и регулировки. Отрицательными качествами шнеков являются значительное истирание и измельчение груза, высокий удельный расход энергии, повышенный износ жёлоба и винта.

Шнеки используют на предприятиях по производству строительных материалов, в комбикормовой, мукомольной и химической промышленности для перемещения в горизонтальном, вертикальном и наклонном направлениях сыпучих, мелкокусковых, пылевидных, порошкообразных материалов. Нецелесообразно при помощи шнеков перемещать липкие, высоко абразивные, а также сильно уплотняющиеся грузы.

Шнеки выполняются с непрерывной и прерывной винтовой поверхностью.

Рисунок 4.2-Схемы винтов

а - с прямой поверхностью;б - с косой поверхностью; в, г -с кривой поверхностью; д - с переменным шагом; е - с переменным диаметром.

Шнеки можно классифицировать в зависимости от перерабатываемого сырья (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 - Шнеки в зависимости от перерабатываемого сырья

1 - в зоне загрузки однозаходный, а в зоне плавления и дозирования двухзаходный; 2 - однозаходный шнек с уменьшающимся шагом нарезки и постоянной глубиной канала; 3 - однозаходный шнек со скоростным сжатием (ускоренным плавлением); 4 - однозаходный шнек с системой дегазации; 5 - барьерный шнек, в зоне дозирования двухзаходный.

Классификация шнеков:

• По наклону жёлоба (горизонтальные, полого наклонные, круто наклонные, вертикальные);

• По направлению спирали;

• По переменности шага и диаметра винта;

• По конструктивному исполнению винта (сплошные, лопастные, ленточные, фасонные).

Применение шнека:

• Применяется в свёрлах для удаления стружки.

• Используют для подачи или смешения насыпных и жидких компонентов.

• Является основной рабочей частью механизма мясорубок.

• Основной рабочий орган макаронных прессов, прессов для отжима сока, масла, прессов-грануляторов.

• Инструмент для бурения скважин.

В данной курсовой работе нам необходимо произвести расчет технологических параметров шнековых транспортеров, рассмотреть конструкцию сплошного шнека и рассчитать его конструктивные параметры. Сплошной винт состоит из трубы 1, с приваренным по спирали пером 2, кромка которого образует небольшой зазор со стенкой корпуса шнека 3.

Рисунок 3.4- Конструкция сплошного шнека

1-труба; 2-перо;3-износостойкое покрытие.

Винтовые конвейеры часто используются для объёмного дозирования сыпучих материалов. Основной проблемой такой эксплуатации является сложность в достижении точного дозирования, вызванная волнообразностью подачи материала.

При работе с жидкими или высокоподвижными продуктами, а также при использовании шнеков, имеющих наклон в сторону выгрузки, часто наблюдается эффект сифонирования, то есть истечение продукта при остановленном шнеке. Для снижения этого эффекта используют специальное приспособление, которое крепится на валу шнекового конвейера в конце винтового пера перед выходным патрубком.

Для обеспечения герметичности шнека и предотвращения попадания частиц подаваемого продукта в подшипниковые узлы, вал подающего винта имеет надёжные уплотнения.

1. Учитывая практический опыт эксплуатации данных конструкций, примем наружный диаметр шнека D=150мм.

Рассчитаем шаг Н витков шнека:

Н=(0,7…0,8) D (1),

Н=0,8 150=120 мм

2. Определим предельный диаметр вала шнека, d_пр:

3. Используя рекомендации в соотношении диаметра шнека и вала для шнековых транспортеров а = D/d =1,8…3,0=3 ,рассчитаем диаметр вала шнека:

(3),

4. Определим угол подъема винтовой линии на внешней стороне шнека:

5. Рассчитаем угол подъема винтовой линии внутренней стороне шнека:

6. Вычислим среднее значение угла подъема винтовой линии витка шнека:

7. Определим коэффициент отставания частиц материала при работе шнека:

8. Определим величину изгибающего момента в витке по внутреннему контуру, т.е. у вала шнека:

(8),

9. Выберем материал для изготовления шнека Ст.10

10. Рассчитаем толщину витка шнека , преобразовав в формулу:

11. Определим площадь внутренней поверхности цилиндрического корпуса устройства на длине одного шага:

12. Рассчитаем длину развертки винтовой линии по диаметру вала шнека:

13. Рассчитаем длину развертки винтовой линии по наружному диаметру витков:

14. Вычислим площадь поверхности витка на длине одного шага шнека:

15. Проверить соотношения и . Оно должно соответствовать условию

(14),

0,018 - условие выполняется

16. Крутящий момент определим по формуле:

17. Вычислим осевое усилие:

18. Определим нормальное напряжение в опасном сечении вала, ослабленном на 2 мм, по диаметру в месте изготовления канавки для колец-заготовок ( :

19. Рассчитаем касательное напряжение в опасном сечении вала шнека:

20. Определим эквивалентное напряжение в опасном сечении вала шнека:

21. Эквивалентное напряжение для материала из Ст.10 находится в пределах допустимого значения

22. Примем коэффициент заполнения межвиткового пространства равным единице (ψ= 1) и определим угловую скорость вращения шнека, преобразовав в выражение:

23. Переведем угловую скорость , рад/с в об/мин:

Допустимое число оборотов для данного процесса формования не должно превышать [n_доп] = 5…80об/мин. Если условие не выполняется, необходимо произвести перерасчет параметров шнека увеличив или уменьшив наружный диаметр цилиндра D. Допустимое количество оборотов для шнека-дозатора [n_доп] = 50…100об/мин.

24. Исходя из условий работы формователя, примем длину шнека I = 720 мм.

Определим число витков шнека m, шт.:

25. Рассчитаем ширину витков шнека:

26. Вычислим угол выреза в кольце заготовки:

Учитывая, что 1 радиан равен углу 57⁰18', получим:

27. Определим диаметр колец заготовки по внутреннему контуру:

28. Рассчитаем диаметр колец заготовки по внешнему диаметру:

Рисунок 4.5 Кольцо-заготовка витка шнека

l-длина по диаметру вала шнека; L-длина по наружному диаметру витков; b-ширина витков; -внутренний диаметр; -наружный диаметр; -угол выреза в кольце заготовки.