CC BY
35
УДК 621.01
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ШНЕКОВОГО КОНВЕЙЕРА
© 2011 г. К.А. Адигамов , Г.В. Черненко , В.М. Фетисов
*Южно-Российский государственный университет *South-Russian State University
экономики и сервиса, г. Шахты of the Economy and Service, Shahty
Шахтинский институт (филиал) Shakhty Institute (Branch)
Южно-Российского государственного of South-Russian State
технического университета Technical University
(Новочеркасского политехнического института) (Novocherkassk Polytechnic Institute)
Показано, что одним из способов повышения производительности вертикального шнекового конвейера является оребрение внутренней поверхности его кожуха. Доказано, что если ребра установлены под углом к вертикальной оси кожуха, равным углу подъема спирали, производительность шнекового конвейера повышается в 1,4 раза при частоте вращения шнека в диапазоне 150 - 300 мин -1.
Ключевые слова: шнек; кожух; спираль; ребро.
It is shown that one of ways of increase of productivity vertical the the conveyor with screw is an internal surface of its casing with edges. It is prover that if edges are established at an angle to a vertical axis of the casing, equal to a spiral to a spiral angle of lead, productivity of the conveyor with screw raises in 1,4 times at frequency of screw rotation in a range of 150 - 2300 rpm.
Keywords: a screv; a casing; a spiral; a flange.
Кинетическая энергия частицы материала, находящейся на шнеке, может быть определена из выражения:
„ 1 2 T = — mva , 2
(1)
где т - масса частицы; vа - абсолютная скорость частицы.
Из схемы скоростей (рис. 1) видно, что абсолютная скорость vа образует с переносной скоростью vе угол ф, который является углом подъема винтовой линии, по которой движется частица материала в абсолютном движении, и чем больше этот угол, тем больше ^:
Ф = arcsm— = arcsin
•\/(юШ "Юм)2 +(юш^а)2
(2)
__
vm = ^MR
Для анализа примем угловую скорость шнека равной единице, а угловую скорость материала в долях от нее. Угол подъема спирали шнека для расчета примем в диапазоне 10 - 25 Результаты расчетов численных значений угла ф по выражению (2) приведены в табл. 1.
Таблица 1
Численные значения угла ф в зависимости от соотношения угловых скоростей материала и шнека при разных углах подъема спирали
Отношение угловой скорости материала к угловой скорости шнека Угол подъема спирали шнека, град
10 15 20 25
0,05 0°33' 0°48' 1°06' 1°24'
0,10 1°10' 1°42' 2°18' 3°00'
0,15 1°48' 2°42' 3°36' 4°48'
0,20 2°36' 3°59' 5°12' 6°40'
Рис. 1. Схема скоростей
Исследование выражения (2) показало, что величина угла ф зависит от угловой скорости шнека юш , угла подъема спирали а и угловой скорости материала относительно шнека юм. Рассмотрим влияние этих факторов на величину угла ф.
Данные, приведенные в табл. 1, показывают, что численные значения угла ф увеличиваются и с ростом угла подъема спирали а, и с ростом отношения угловых скоростей материала и шнека, но уровни роста угла ф в зависимости от этих параметров различны. Так, при увеличении угла а в диапазоне 10 - 25 ° угол ф увеличился при юм/юш = 0,05 - в 2,56 раза, при юм/юш = 0,10 - в 2,57, при юм/юш = 0,15 - в 2,57 раза, при юм/юш = 0,20 - в 2,56 раза, а при увеличении отношения юм/юш в диапазоне (0,05 - 0,20) рост угла ф составил: при а =10° - 4,75 раза, при а =15° -- 4,76, при а =20° - 4,75, при а =25° - 4,76 раза.
Графически эти данные показаны на рис. 2. Из графиков, приведенных на рис. 2, видно, что интенсивности роста угла ф остаются постоянными и при увеличении угла подъема спирали, и при увеличении отношения угловых скоростей материала и шнека в
v
v
а
Z
v
v
z V
исследованных диапазонах этих параметров, но по абсолютной величине уровень роста угла ф в зависимости от отношения юм/юш в 1,86 раз выше, чем от величины угла а. Отсюда следует, что для увеличения угла ф, а следовательно, для увеличения осевой скорости перемещения материала по шнеку необходимо повышать частоту вращения материала относительно шнека. Одним из вариантов решения этого вопроса является оребрение внутренней поверхности кожуха.
Ф
10
15
20
25
а, град
Рис. 3. Вертикальный шнековый конвейер усовершенствованной конструкции
Поступила в редакцию
При равенстве этих углов ребра кожуха устанавливаются перпендикулярно спирали шнека, вследствие чего они оказывают максимальное движущее воздействие на транспортируемый материал [1]. Ребра в этом конвейере выполняют двоякую роль: во-первых, они препятствуют вращению материала вместе со шнеком, так как производят его торможение, а во-вторых, за счет силовой реакции на материал ребра способствуют его перемещению по спирали, вследствие чего повышается производительность конвейера.
Результаты экспериментов по транспортированию гранулированного полиэтилена шнековым конвейером с гладким и оребренными кожухами показаны в табл. 2.
Таблица 2
Объемная производительность шнекового конвейера (см3/мин) по транспортированию гранулированного полиэтилена
0,05 0,10 0,15 0,20
Рис. 2. Уровни роста угла ф в зависимости от угла а (........)
и от отношения юм/юш (-)
Для проверки данного положения была разработана оригинальная конструкция вертикального шнекового конвейера с оребренным кожухом, ребра которого 3 расположены под углом 5 к продольной оси кожуха 2, равным углу подъема а спирали шнека 1 (рис. 3).
Угол установки ребра кожуха, град. Частота вращения шнека, мин-1
100 150 200 250 300
20 440 780 1020 1250 1530
35 600 900 1200 1500 1750
50 720 1080 1400 1670 1980
70 820 1110 1450 1750 2080
Гладкий кожух - 650 690 920 1120
Данные, приведенные в табл. 2, показывают, что производительность шнекового конвейера с оребрен-ными кожухами значительно выше, чем у конвейера с гладким кожухом, в исследованном диапазоне частоты вращения шнека. Наибольшую производительность показал шнековый конвейер с углом установки ребер кожуха 70 °, при котором выполнялось условие их перпендикулярности к спирали шнека.
Литература
1. Адигамов К.А., Черненко Г.В., Зеленщиков А.В. Вертикальный шнековый конвейер с оребренным кожухом // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2010. № 3. С. 64 - 67.
3 марта 2011 г.
Адигамов Касьян Абдурахманович - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Прикладная механика и конструирование машин», Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса. Тел. (8636) 2204-33 доб. 21-00.
Черненко Геннадий Владимирович - ст. преподаватель, кафедра «Электрификация и автоматизация производства», Шахтинский институт (филиал) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Тел. (8636) 22-20-36 доб. 252.
Фетисов Владимир Михайлович - канд. техн. наук, профессор кафедры «Прикладная механика и конструирование машин», Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса. Тел. (8636) 22-04-33 доб. 20-36.
Adigamov Kasyan Abdurahmanovich - Doctor of Technical Sciences, professor, head of department «Applied Mechanics and Designing of Machine», South-Russian University of the Economy and Service. Ph. (8636) 22-04-33 add. 21-00.
Chernenko Gennady Vladimirovich - senior lector, department «Electrification and manufacture automation» Shakhty Institute (Branch) of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Politechnic Institute). Ph. (8636) 22-20-36 add. 252.
Phetisov Vladimir Michaylovich - Candidate of Technical Sciences, the professor, department «Applied Mechanics and Designing of Machine», South-Russian University of the Economy and Service. Ph. (8636) 22-04-33 add. 20-36.
4
3
2
юм/юш
3
2
1
