4.3 Пример расчета винтового конвейера

Винтовой конвейер стационарный общего назначения предназначается для транспортирования сыпучих, мелкокусковых, вязких и тестообразных материалов на расстояние до 30  50 м. В конструктивном исполнении винтовые конвейеры бывают с горизонтальным или наклонным желобом, с постоянным или переменным диаметром винта, с постоянным или переменным шагом винта, с одно- или двухзаходным винтом, с правым, левым или комбинированным направлением спирали винта.

Конструкция винтового конвейера представляет собой винт (в качестве рабочего органа), неподвижный желоб V-образного исполнения, загрузочное и разгрузочное устройство и привод. Вал винта может иметь концевые и промежуточные (подвесные) опоры. Одна концевая опора должна иметь упорный подшипник и располагаться так, чтобы от действующей на винт осевой силы вал винта работал на растяжение.

Винты конвейера бывают сплошные – для транспортирования неслеживающихся насыпных мелкозернистых и порошковых грузов (песка, цемента, мелкой стружки), шлака, угля и др.); ленточные – для транспортирования насыпных мелкокусковых грузов (гравия, щебня, песчаника и пр.); фасонные – для транспортирования тестообразных материалов (глины, бетона, цементного раствора и др.); лопастные – для транспортирования тестообразных грузов с одновременным и интенсивным их перемешиванием.

Задание: Рассчитать винтовой горизонтальный конвейер для перемещения зернистой чугунной стружки с насыпной плотностью груза ρ=1,2  2,4 т/м³. Расчетная производительность Q=19,2 т/ч, длина конвейера L=20 м.

Принимаем отношение шага винта к его диаметру k_D=0,8 (для абразивных материалов). В соответствии с ГОСТ 2037-82 и рекомендациями (табл. 13.2, /16/) принимаем частоту вращения винта n_в=10 мин^-1. Коэффициент заполнения желоба для тяжелых абразивных грузов выбираем по табл. 13.3 - ψ=0,125. Коэффициент уменьшения производительности k_β в зависимости от угла наклона конвейера принимаем k_β=1, так как конвейер горизонтальный (табл. 13.3, /16/).

Необходимый диаметр винта определяем по формуле:

D=0,275 ₃= 0,275₃=0,55 м.

В соответствии с ГОСТ 2037-82 выбираем ближайший размер диаметра винта D=500 мм. Для транспортирующих горизонтальных и наклонных до 20° шнеков шаг винта следует выбирать из соотношения S=(0,8 ÷ 1,2)D, т.е. принимаем S=400 мм.

Наибольшую частоту вращения винта определяем из условия:

n_в^max =k/√D,

где k=30 – коэффициент (табл. 13.3, /16/), D – диаметр винта, м.

Тогда n_в^max =30/√0,5 = 42,4 мин^-1, т.е. n_в=10 мин^-1 меньше n_в^max =42,5 мин^-1.

Мощность на валу винта, потребляемую при работе конвейера, находим по формуле:

Р₀ = 0,0027∙Q∙(L_г∙ώ  Н),

где L_г – длина горизонтальной проекции конвейера, м;

ώ=4 – коэффициент сопротивления перемещению груза (табл. 13.3, /16/);

Н – высота подъема (плюс) или опускания (минус) груза, м.

Р₀=0,0027∙19,2∙(20∙40) = 4,15 кВт.

Мощность двигателя для привода винтового конвейера определяем по формуле:

Р = k∙Р₀/,

где k- коэффициент запаса: k=1,1÷1,35; Р₀ – расчетная мощность на приводном валу конвейера;  - КПД механизма привода тягового органа (табл. 5.1, /16/). Принимая коэффициент запаса k=1,25 и =0,96 для двухступенчатого редуктора на подшипниках качения, получаем

Р =1,25∙4,15/0,96 = 5,2 кВт.

По таблице выбираем электродвигатель с повышенным пусковым моментом типа 4А132М8У3 с номинальной мощностью Р_н=5,5 кВт при частоте вращения n=720 мин^-1 (табл. III.3.2, /16/).

Необходимое передаточное число привода u=n/n_в =720/10=72. Здесь n – частота вращения вала электродвигателя, мин^-1.

По таблице III.4.2 /16/ выбираем редуктор типоразмера Ц2-250 с передаточным числом u_р=50,94.

Тогда фактическая частота вращения винта n_в^ф=720/50,94=14,1 мин^-1, что отличается от номинальной более чем на 10%.

Рассчитаем фактическую производительность конвейера по формуле:

Q_ф=47D²Sn_в^фk_=470,5²0,40,12514,12,41,0=19,88 т/ч,

т.е. отличается от номинальной производительности в допустимых пределах.