5.10.3. Расчет конвейеров

Исходные данные. Исходными данными для расчета служат произ­водительность конвейера, транспортируемый груз, длина перемеще­ния и угол наклона конвейера.

Проектный расчет. Сводится к определению геометрических пара­метров винта, частоты его вращения и потребной мощности.

Диаметр и шаг винта определяют по заданной производительности (т/ч):

(5.86)

Площадь поперечного сечения груза (м²) в желобе с учетом коэф­фициента заполнения ψ желоба

где D_B — диаметр винта, м; ψ — коэффициент заполнения (табл. 5.51).

Скорость перемещения груза v (м/с) вдоль оси винта будет зави-сеть от шага винта s и частоты его вращения п, т. е.

Подставив в формулу производительности значения А и v, по­лучим

Для определения производительности наклонных винтовых кон­вейеров вводят поправочный коэффициент к_н, учитывающий снижение производительности при наклонном транспортировании:

Значения коэффициента k_н выбирают в зависимости от угла накло­на конвейера а:

В формулу производительности входят три параметра шнека, которые необходимо определить. Чтобы найти диаметр шнека, надо уравнение (5.86) решить относительно D_B , задавшись двумя другими величинами s и n.

Обычно шаг винта определяют в зависимости от диаметра вин­та, т. е.

(5.87)

где к_в — коэффициент соотношения между шагом и диаметром; для сыпучих, мелкокус­ковых, зернистых, гранулированных и пылевидных грузов к_в = 1,0; для труднотранспор-тируемых и абразивных грузов к_в= 0,8.

Частота вращения винта зависит от перемещаемого груза; макси­мальную частоту вращения для горизонтального шнека можно опреде­лить по эмпирической формуле

(5.88)

где А_в — коэффициент, который выбирают в зависимости от транспортируемого груза (см. табл. 5.51).

Задачу определения необходимых геометрических и кинематичес­ких параметров винта решают по следующей схеме: подставив в урав­нение (5.86) значения s (5.87) и n (5.88), решают его относительно D. Полученное значение D округляют в большую сторону согласно ГОСТ 2037 и ряду 100, 125, 150, 200, 250, 320, 400, 500 и 630 мм. Далее по формуле (5.86) рассчитывают шаг винта, а затем по формуле (5.88) определяют частоту вращения винта.

Потребная мощность (кВт) на валу винта для горизонтальных и наклонных конвейеров

(5.89)

где Q — массовая производительность конвейера, т/ч; L — длина транспортирования по горизонтали, м; w — коэффициент сопротивления перемещению груза, учитывающий трение груза о винт и желоб, потери на трение в подшипниках; при транспортировании зерна, муки w = 1,2...1,5; мела, соли w = 1,4...1,6.

Блок-схема расчета винтового конвейера приведена ниже.

Для прочностных расчетов элементов винтового конвейера необ­ходимо знать величину крутящего момента Т на валу винта и осевой силы F_oc, действующей на него.

Величина крутящего момента (Н· м)

(5.90)

а осевая сила (Н)

(5.91)

где r — приведенный радиус, т. е. радиус, на котором действует сила F_oc, ориентировочно r = (0,7...0,8)D_B /2 м; α — угол подъема винтовой линии; р — угол трения груза о поверх­ность винта.

Значения Т и F_oc, определяемые по формулам (5.90) и (5.91), используют при расчете вала винта, который при наличии промежуточ­ных подшипников считают разрезным многоопорным валом. Расчет выполняют на сложное сопротивление: кручение от момента Т, изги­бающего, распределенного по длине / ( / - расстояние между подшипни­ками), на продольное сжатие или растяжение от силы F_oc и на изгиб от собственной силы тяжести.

В расчете вертикального конвейера по сравнению с расчетом горизонтального имеются некоторые различия, которые сводятся к следующему. Производительность (т/ч) вертикального винтового конвейера

Коэффициент производительности при использовании шнеков в качестве винтовых питателей

где ξ — коэффициент, зависящий от параметров винта и вида перемещаемого груза; при подъеме зерна шнеком с D_B = s величина ξ = 0,55...0,65; ψ = 0,50...0,75.

Приближенно коэффициент производительности вертикальных винтовых конвейеров с гравитационной загрузкой (из бункеров)

где А_п и В_п — эмпирические коэффициенты, которые для винтов с D_B = s = 120...160 мм при перемещении легкосыпучих зернистых грузов принимают: при высоте загрузочного отверстия h =s А_п = 1.2...1.4, В_п = 8; при h = 3 s А_п = 1,2...1,4, В_п = 5.

Частота вращения вертикального винтового конвейера должна быть больше критической частоты вращения

где f_ж — коэффициент трения груза о желоб; α — угол подъема винтовой линии винта; р = arctg f_B, здесь f_в — коэффициент трения груза о винтовую поверхность.

Используя выражения (5.92) и (5.93), можно рассчитать все необ­ходимые параметры винта. Для этого из ряда рекомендуемых значе­ний диаметров выбирают необходимый, и для него принимают требуемую частоту вращения винта, причем большие числа соответствуют гравитационной загрузке:

Принятую частоту вращения проверяют по величине критической частоты вращения, и если неравенство n_верт >n_кр удовлетворяется, то выбранные значения D_B и п подставляют в формулу (5.92). Тогда неизвестной величиной в формуле (5.92) остается только шаг винта, который и получают в результате расчетов. При рассчитанной величи­не s проверяют правильность выбранных числовых коэффициентов. Если они не соответствуют выбранному значению шага, то их необ­ходимо уточнить, а после этого пересчитать шаг винта.

Потребная мощность (кВт) на валу винта

(5.94)

где Q - расчетная производительность, т/ч; H - высота подъема груза, м; к₁ - коэффи­циент запаса, учитывающий сопротивления в подшипниках; к₁ = 1,15...1,20; w_B — коэффи­циент сопротивления перемещению груза, принимают равным: для пшеницы 4,5...6,9; для овса 3,6.„4,9; для соли 5,5...7,3.