Основні характеристики деяких сільськогосподарських вантажів
Україна
Національний аграрний університет
Кафедра деталей машин та опору матеріалів
ПІДЙОМНО – ТРАНСПОРТНІ МАШИНИ. ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ГВИНТОВИХ ТРАНСПОРТЕРІВ
Методичні вказівки до лабораторної роботи для студентів факультетів: механізації сільського господарства ; сільськогосподарського машинобудування. Спеціальності:
7.091902 - “Механізація сільського господарства”,
7.090215 - “Машини та обладнання для сільськогосподарського виробництва”
Київ – 2001р.
Наводиться матеріал для вивчення конструкції гвинтових транспортерів, визначаються основні параметри аналітично та експериментально. Подано запитання для перевірки знань студентів. У додатках наведено характеристики сільськогосподарських вантажів та протокол звіту.
Таб.6 Рис.4 Бібл. 11 назв
Укладачі: В.Ф. Ярошенко, В.М. Білоножко
Рецензенти: проф. А.С. Опальчук, проф. І.А. Цурпал
Підйомно – транспортні машини. Вивчення конструкцій та визначення основних параметрів гвинтових транспортерів.
Методичні вказівки до лабораторної роботи для студентів факультетів: механізації сільського господарства , сільськогосподарського машинобудування. Спеціальності:
7.091902 - “Механізація сільського господарства”,
7.090215 - “Машини та обладнання для сільськогосподарського виробництва”
Укладачі: Володимир Федорович Ярошенко
Володимир Михайлович Білоножко
Відповідальний за випуск проф. Д.Г. Войтюк
Редактор Л.М. Левчій
Комп’ютерний набір Н.М. Підчибій
Підписано до друку 02.09.2001р.
Формат 60 
84 1/16 Папір друк №2, Ум. друк. арк.1,2. Обл.. вид. арк. 1,25. Наклад 300 прим. Замовне, замовлення №194.
Видавничий центр НАУ. 03041, Київ – 41, вул. Героїв оборони, 15.
Тел. 267-80-49.
Друкарська дільниця УВК НАУ, 03041, Київ – 41, пров Сільськогосподарський, 4.
Тел. 267-81-55.
-3-
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ГВИНТОВИХ ТРАНСПОРТЕРІВ
1. МЕТА РОБОТИ
Вивчити будову та принцип роботи гвинтового транспортера, типи гвинтів та способи їх виготовлення. Визначити основні параметри транспортера його продуктивність та потужність приводного електродвигуна.
2. КОРОТКІ ДАНІ ПРО ГВИНТОВІ ТРАНСПОРТЕРИ
2.1 ЗАСТОСУВАННЯ ТА БУДОВА
Гвинтові транспортери (шнеки) широко використовуються в сільськогосподарському машинобудуванні на мобільних і стаціонарних машинах. За допомогою таких транспортерів переміщують сипкі, шматкові, в’язкопластичні, рідкі матеріали та різні суміші.
Гвинтові транспортери крім транспортування вантажів одночасно можуть виконувати різні технологічні операції. У сільськогосподарських машинах використовують вмонтовані гвинтові транспортери (зернозбиральні комбайни, завантажувачі сухих кормів, завантажувачі сівалок, кормозмішувачі і кормороздавачі, зерносушарки та інш).
Транспортери бувають горизонтальні, пологопохилі, крутопохилі та вертикальні.
На рис. 2.1. наводиться схема гвинтового транспортера, що має жолоб 1, в якому розміщують гвинт, до складу якого входить вал 2 та гвинтова поверхня 3. Вал 2 опирається на кінцеві 4 та проміжну опору 5.
Підвісні (проміжні опорні) підшипники застосовують в транспортерах тоді, коли довжина гвинта перевищує 3 м.
Транспортований матеріал подається через вікно 6,а виходитьчерез вікно 7.
- 4-
Привод транспортера має дві муфти (пружну 8 та жорстку компенсуючу 9), черв’ячний редуктор 10 і електродвигун 11.
Вертикальний та похилий гвинтові транспортери мають для привода електродвигуни та клинопасові передачі. У вертикального транспортера є живлювач та заслінка для регулювання подачі транспортованого вантажу до витків шнека.
Крім того, вертикальний транспортер укомплектовано розподілювачем, за допомогою якого можна направляти транспортований вантаж у приймальний бункер або в посуд для контрольного зважування при визначені продуктивності.
Шнеки бувають суцільні (рис.2,2.а), стрічкові (рис 2.2б), фасонні (рис.2.2.в), лопатеві (рис.2.2.г) та спіральні (рис.2.2.д).
Суцільні шнеки застосовують для переміщення сухих сипких та напіврідких матеріалів. Стрічкові - для транспортування пиловидних матеріалів, які масть здатність залипати, а такої крупношматкових вантажів.
Стрічкові гвинти добре перемішують вантажі, тому їх часто використовують у різних кормоприготувальних машинах.
Лопатеві та фасонні шнеки застосовують для переміщення злежалих вантажів та для технологічних операцій (змішування, змочування, розпушування і перемішування та інш).
Спіральні шнеки застосовують для транспортування сипких та пилоподібних вантажів, які не злежуються. Як правило, їх використовують при транспортуванні матеріалів на криволінійних трасах.
Транспортери, які можна переносити, укомплектовані опорними стояками, а пересувні мають раму з ходовими колесами та механізмом
підйому. Залежно від умов роботи матеріал до кожуха шнека можна подавати з купи відкритою частиною шнека (похилий транспортер) або за допомогою горизонтального живлювача (вертикальний транспортер).
Довгі транспортери (до 60м) формують з окремих проміжних секцій
довжиною 1,5м. Гвинт виготовляють із стальної стрічки шляхом
-5-
прокочування заготовки на спеціальних верстатах, де гвинтова поверхня створюється за рахунок одностороннього розвальцювання штаби, яку прокочують, або штампують із сталевої плоскої кільцевої заготовки з радіальним вирізом. (Рис.2.3).
Розміри кільцевої заготовки такі:
зовнішній діаметр:
; (2.1.1 ) внутрішній діаметр:
; (2.1.2)
де:
D - зовнішній діаметр гвинта;
d - діаметр вала;
ргв - крок гвинтової навивки;
Кут вирізу:
; (2.1.3)
Після вигинання заготовки вона перетворюється у виток (рис. 3.3.б).
Як видно з рисунка кут виконують дещо менший розрахункового, (щоб забезпечити перекриття при з’єднанні внапуск декількох витків).
Для промислових установок (ГОСТ 2037-82) і сільськогосподарських машин (ГОСТ-239І6-79) рекомендовано застосовувати шнеки з діаметром витків D = 80...630мм та кроком s = 50…100 мм.
Витки виконують з листової сталі товщиною 
= І...6 мм. Найчастіше вал транспортера виконують у вигляді труби. Для транспортування абразивних
матеріалів застосовують шнеки з окремих чавунних секцій, які мають відбілену поверхня (для більшої зносостійкості).
Між зовнішньою кромкою шнека та внутрішньою поверхнею кожуха
Рис. 2.1. Схема гвинтового транспортера.
1- жолоб; 2 – вал; 3 – гвинтова поверхня; 4 – опора кінцева; 5 – опора
проміжна (підвісна); 6 – вікно завантажувальне; 7 – вікно вивантажувальне; 8 – муфта пружна; 9 – муфта жорстка компенсуюча; 10 – редуктор черв’ячний;
11 – електродвигун.
а б
в г
д
Рис. 2.2. Типи гвинтів: а – суцільний; б – стрічковий; в – фасонний;
г – лопатевий; д – спіральний.
-7-
передбачено зазор = 3...12 мм, величина якого вибирається залежно від переміщуваного вантажу, способу завантажування та інше.
Залежно від швидкості обертання шнеки розрізняють на тихохідні та швидкохідні.
Тихохідні гвинтові транспортери застосовують для транспортуваннявантажів у горизонтальному або полого похилому ( 
< 15 ) напрямку.
Швидкохідні транспортери можуть перемішувати вантаж при будь-якому куту нахилу до горизонту.
В тихохідних шнеках матеріал подають для транспортування увідкриту частину самопливом ( гравітаційний спосіб завантаження), а у швидкохідних транспортований матеріал слід подавати примусово. Це досягається за допомогою спеціальних живильників.
За кінематикою руху матеріалу самопливні завантажувальні пристрої поділяють на такі:
осьовий - рух матеріалу співпадає з поздовжньою віссю гвинта;
кутовий - напрям руху матеріалу при завантаженні перпендикулярний до
поздовжньої осі гвинта;
круговий або вільний - досягається концетричним розширенням
завантажувальної камери або зануренням гвинта в
транспортований матеріал.
2.2 ПЕРЕВАГИ І НЕДОЛІКИ ГВИНТОВИХ ТРАНСПОРТЕРІВ
Гвинтові транспортери мають такі переваги над іншими машинами безперервної дії:
— проста будова і просте обслуговування;
—невисока вартість ( порівняно з транспортерами,що мають гнучкий тяговий орган);
—зручність проміжного завантажування та розвантажування;
—відсутність втрат вантажу при закритому жолобі;
-8-
а б
Рис. 2.3. Виток шнека: а – диск –заготовка; б-виток.
Таблиця 2.1.
Рис. 2.4. Завантажування шнеків.
-9-
— компактність.
Але одночасно гвинтові транспортери мають такі недоліки:
— перетирання вантажу, що перемішується, внаслідок тертя його об стінки кожуха, об гвинтову поверхню шнека та об сам вантаж;
— подрібнення вантажу між жолобом та шнеком:
— велика витрата енергії, що викликається тертям та перемішуванням вантажу в процесі транспортування.
2.3 ВИЗНАЧЕННЯ КРИТИЧНОЇ ЧАСТОТИ ОБЕРТАННЯ ШНЕКІВ
Для тихохідних шнеків робоча частота обертання менше критичної тобто транспортований шнеком матеріал здійснює коливально-поступальний рух і надто не перемішується та не підкидається транспортуючою поверхнею шнека.
Критичну частоту обертання визначають за такою залежністю:
; (2.3.1)
де: А- числовий коефіцієнт, який має постійне значення для конкретного матеріалу (таб.2. 2)
D - діаметр шнека.
Таблиця 2.2.
| Параметр Назва транспортованого вантажу | ||||
| -———————і——————————————————————————' .р. вугілля, " ,• -Г- • . • . | ||||
| зерно, | зерно, | гній, | вугілля, | цемент, попіл, |
| борошно, | торф, | сіль, | мінеральні ддобрива добрива, | |
| | корнеплоди, | січка, | крейда. | коренеплоди, | добрива, отрутохімікати |
| тирса. | тирса. | картопля. | отрутохімікати | |
| А |
-10-
Для швидкохідних шнеків робоча частота обертання в декілька разів перевищує критичну nр > nкр і її можна вибрати з таблиці 2.3.
Таблиця 2.3.
| Транспортований вантаж | Діаметр шнека D0, мм | Робоча частота обертання шнека np, об/хв |
| Горизонтальні шнеки | ||
| Зерно, комбікорм, висівки Напіврідкі кормові суміші та гній Картопля, коренеплоди Гній, добрива, пісок Силос, різана солома, тирса Хлібна маса, сіно, солома, трава | 50...300 150...200 200...400 250...300 200...400 400...600 | 60...300 100...300 20...60 60...80 80...200 200...300 |
| Вертикальні шнеки | ||
| Зерно, мінеральні добрива Висівки, комбікорм, борошно із сіна Кормові суміші Картопля Силос Гній рідкий (вологість W=85...95%) | 60...250 150...250 150...250 250...400 250...400 200...300 | 200...1000 150...400 150...600 100...200 100...250 800...1300 |
-11-
2.4. ВИЗНАЧЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ ГВИНТОВИХ ТРАНСПОРТЕРІВ АНАЛІТИЧНИМ ШЛЯХОМ
Продуктивністьтихохідного гвинтового транспортера можна визначити за такою залежністю :
; кг/с. (2.4.1)
Продуктивність швидкохідного гвинтового транспортера визначать за формулою:
; кг/с. (2.4.2)
де : D - зовніiній діаметр шнека, м;
d- діаметр вала шнека,м;
- кутова швидкість вала шнека, рад/с;
ргв - крок гвинтової навивки шнека, м;
- коефіцієнт заповнення міжвиткового простору.
- щільність (об’ємна маса) вантажу, кг/м3 .
Коефіцієнт заповнення вантажем міжвиткового простору приймають залежно від типу та властивостей транспортованого вантажу з таких рекомендацій:
- для вертикальних транспортерів = 0,3...0,5;
- для крутопохилих транспортерів = 0,4...0,6;
- для швидкохідних горизонтальних
і пологопохилих транспортерів = 0,5... 0,7;
- для горизонтальних і пологопохилих
- тихохідних транспортерів = 0.25...0.48;
Менші значення слід приймати при наявності проміжних опор.
С - коефіцієнт, що враховує кут нахилу транспортера до горизонту (див. таб. 2.4);
Со - коефіцієнт, що враховує осипання транспортованого
–12-
вантажу через зазори міх гвинтом і кожухом. Причому, менші значення приймають для вертикальних транспортерів, що перемішують легкосипкі вантажі.
- швидкість поступального руху вантажу, м/с.
; (2.4.3) тут :
- швидкість поступального руху робочої поверхні шнека за зовнішнім діаметром;
- кут підйому гвинтової лінії шнека за діаметром, по якому проходить центр тиску вантажу на гвинтову поверхня,
, град. (2.4.4)
Значення D0 слідприймати залежно відкоефіцієнта заповнення з рис. 2.5.
- кут тертя вантажу об поверхню шнека, рад;
; (2.4.5)
де f - коефіцієнт тертя вантажу об матеріал гвинтової поверхні шнека під час руху,
f0 - коефіцієнт тертя вантажу об матеріал гвинтової поверхні шнека в стані спокою, (див. таб. 3.5).
Значення коефіцієнта С для тихохідних гвинтових транспортерів
Таблиця 2.4.
| Кут нахилу транспортера до горизонту | |||||
| =0о
| =5о
| =10о
| =15о
| =20о
| |
| Коефіцієнт С | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,63 |
-13-
3. ОБЛАДНАННЯ ТА ІНСТРУМЕНТИ
Для вивчення надається три гвинтові транспортери, різні типи гвинтів, стенд із заготовками гвинтових поверхонь, штангенциркуль, лінійка, набір гайкових ключів,ватметр, ваги, місткість для вантажу.
4. ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ РОБОТИ
4.1 Ознайомитись із короткими даними про гвинтові транспортери, що наведені в цих методичних вказівках.
4.2 Вивчити будову гвинтового транспортера, запропонованого викладачем для вивчення.
4.3 Накреслити кінематичну схему транспортера. На схемі вказати потужність і частоту обертання вала електродвигуна, передаточне число трансмісії (передача гнучким зв’язком або редуктор) довжину транспортера, кількість опор.
4.4 Визначити зовнішній діаметр шнека, крок навивки.кут нахилутранспортуючої спіралі до горизонту.
4.5 Визначити критичну кутову швидкість і визначити тип транспортера (тихохідний або швидкохідний).
4.6 Визначити теоретичну продуктивність.
4.7 Визначити (якщо можливо) дійсну продуктивність. Для цього спочатку з дозволу викладача запустити шнековий транспортер при закритій заслінці, потім відкрити заслінку на 0,25 її ходу і після досягнення рівномірного ходу. перевести важіль розтрубу в положення для контрольного замірювання продуктивності і одночасно включити секундомір.
Після однохвилинного вивантаження вантажу в спеціальну місткість перевести важіль розтрубу в початкове положення, при якому вантаж буде рухатись по замкненому колу.
Вимкнути подачу струму до електродвигуна привода. Виконати зважування контрольного забору вантажу і повторити досліди при 0,5,
0.75 та повному відкривання заслінки.
-14-
4.8 Розрахувати параметри диска - заготовки витка шнека.
4.9 Підготувати висновки до виконаної роботи.
4,10 Внести пропозиції щодо покращення роботи гвинтових транспортерів.
5. ЗАПИТАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ
5.1 В яких сільськогосподарських машинах використовують вмонтовані шнеки?
5.2 Як визначається критична частота обертання шнека?
5.3 Які гвинтові транспортери називають тихохідними?
5.4 В яких гвинтових транспортерах встановляють проміжні (підвісні)
опори.
5.5 Які способи виготовлення шнеків широко використовують у
сільськогосподарському машинобудуванні?
5.6 Як мовна виготовити гвинтову поверхня шнека з листової сталі?
5.7 Для яких вантажів використовують суцільні шнеки?
5.8 Які вантажі найбільш доцільнотранспортувати шнеком ізстрічковою
навивкою?
5.9 Які технологічні операції можна виконувати одночасно з
транспортуванням лопатевими та фасонними шнеками?
5.10 Коли доцільно для транспортування вантажів використовувати
спіральний шнек?
5.11 Як класифікують гвинтові транспортери залежно від кута нахилу осі
гвинтової поверхні до горизонту?
5.12 Які способи завантаження гвинтової поверхні вантажем
використовують у практиці машинобудування?
5.13 Які переваги гвинтових транспортерів Вам відомі?
5.14 Назвіть недолікигвинтових транспортерів, які стримують їх
застосування?
5.15 Як зміниться критична частота обертання шнека, якщо діаметр його
-15-
збільшити від 100мм до 400мм?
5.16 Від яких параметрів залежить продуктивність тихохідного гвинтового транспортера?
5.17 3 якими співвідношеннями між кроком та діаметром шнека найбільш доцільно виготовляти гвинтові транспортери?
5.18 В яких межах змінюється коефіцієнт заповнення міжвиткового простору для різних типів транспортерів?
5.19 На що витрачається потужність електродвигуна при транспортуванні вантажу за допомогою гвинтового транспортера?
5.20 Які підшипники доцільно використовувати для кінцевих опор шнеків?
5.21 Які підшипники доцільно використовувати для проміжних (підвісних) опор шнеків?
5.22 В яких випадках доцільно шнек виготовляти з відбіленого чавуну?
-16-
ПРОТОКОЛ ЗВІТУ
До лабораторної роботи №
“Вивчення конструкцій та визначення основних параметрів гвинтових транспортерів”
1. Намалювати кінематичну схему транспортера.
2. Записати параметри транспортера в табл. 5.
3. Записати розрахунок продуктивності гвинтового транспортеру.
4. Записати розрахунок параметрів диска заготовки шнека та виконати її ескіз.
5. Визначити продуктивність шнекового транспортеру лабораторним шляхом.
| Положення заслінки | 0,25h | 0,5h | 0,75h | h | |
| Продуктивність кг\с | |||||
| Продуктивність т\год | |||||
| Продуктивність л\с | |||||
| Продуктивність м3\год |
-17-
Записати такі параметри транспортера Таблиця 5.
| Назва параметра | Позначення | Розмірність | Величина |
| ЕЛЕКТРОДВИГУН Номінальна потужність Номінальна частота обертання вала ТРАНСМІСІЯ - Редуктор Передаточне число - Передача гнучким зв’язком Передаточне число ШНЕК Тип Напрям спіралі Зовнішній діаметр Діаметр вала Крок навивки Довжина Кількість опор В тому числі проміжних Кут нахилу транспортера до горизонту Частота обертання шнека Критична частота обертання шнека Матеріал транспортований Коефіцієнт заповнення міжвиткового простору Питома маса вантажу Коефіцієнт продуктивності, що враховує осипання вантажу через зазори між кожухом і гвинтом Коефіцієнт продуктивності, що враховує кут нахилу до горизонту |
Рном
nном
тип
u
тип
u
D
d
pгв
L
z
zпр
nшн
nкр
с
с0
| КВТ об\хв м м м м шт шт град РОЗРАХУВАТИ НАЗНАЧИТИ |
-18-
6. Зробити висновки за результатом виконаних аналітичних та експериментальних досліджень.
7. Внести пропозиції що до покращення роботи гвинтових транспортерів.
Студент 3 курсу .....................групи факультету ............................
“_________________________” 200 р.
______________________ ______________________________
(Підпис) (Прізвище, ім’я, по батькові)
-19-
Таблиця 6.
Основні характеристики деяких сільськогосподарських вантажів
| Назва вантажу | Щільність (об’ємна маса) | Кут природного укосу в спокої | Коефіцієнт тертя спокою по: | ||
| сталі | дереву | гумі | |||
| Борошно Буряки, коренеплоди Висівки, комбікорм Жито Гній (вологість 80%) Горох Гречка Картопля Коноплі (насіння) Кукурудза (зерно) Кукурудза (качани) Льон (насіння) Овес Просо Пшениця Рис Сіно та солома в тюках Сіно та солома ворохом Силос кукурудзяний (вологість 75%) Соняшник (насіння) Торф (вологість 60%) Торф сухий Ячмінь | 450...640 470...700 180...440 680...790 300...400 800...820 600...690 650...730 550...600 700...750 330...470 550...660 400...500 750...850 700...830 600...900 280...300 100...170 400...500 420...450 550...650 330...410 650...750 | - - | 0,65 0,50 0,31 0,58 0,85 0,25 0,53 0,51 0,38 0,58 0,35 0,34 0,58 0,40 0,50 0,53 0,35 0,31 0,73 0,51 0,70 0,27 0,58 | 0,70 0,54 0,35 0,62 0,94 0,27 0,57 0,55 0,41 0,62 0,40 0,37 0,68 0,43 0,54 0,56 0,37 0,33 0,78 0,54 0,75 0,30 0,62 | 0,75 0,57 0,50 0,66 0,99 0,36 0,60 0,58 0,44 0,66 0,65 0,40 0,75 0,46 0,57 0,60 0,40 0,35 0,83 0,58 0,80 0,32 0,66 |
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Зенков Р.Л.. ИвашковИ.И.,Колобов Л.Н. Машины непрерывноготранспорта,- М: Машиностроение, 1980 -300с.
2. Григорьев А.М. Винтовые конвейеры –М: Машиностроенне, 1972. -184с.
3. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирущие машины. - М: Машиностроение, 1983 -487с.
4. Красников В.В., Дубинин В.Ф..Акимов В.Ф, и др. Подъемно-транспортные машины - М: Агропромиздат, 1987 -272с.
5. Александров М.П. - Подъемно-транспортные машины. - М: Высшая школа, 1985 -520с.
6. Корнеев Г.В. Транспортеры и елеваторы сельськохозяйственного назначения. - М-К: Машгиз, 1961 -231с.
7. Борисов А.М. Фатеев М.Н., Гохтель А.Х. Сельськохозяйственные погрузочно-разгрузочные машины. – М: Машииностроение, 1973 -160с.
8. Зуев Ф.Г., Лотков-И.А., Полухин А.И., Подъемно-транспортныемашины зерноперерабатывающих предприятий.- М: Агропромиздат, 1985 -320с.
9. Конвейеры: Справочник / Валков Р.А., Гнутов А.Н., Дьячков В.К. и др. Под общей редакцией Пертека В.А., - Л: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1984 -367с.
10. Диденко В.С., Ярошенко В.Ф. Подъемно-транспортные машины, Изучение конструкции н определение некоторих параметров винтовых транспортеров. Методические указаний к лабораторной работе для студентов факультета механизации сельского хозяйства. – К.: Изд-во УСХА, 1989 -19с.
11. Ярошенко В.Ф. Підйомно – транспортні машини. Вивчення конструкції та визначення основних параметрів гвинтових транспортерів. Методичні вказівки до лабораторної роботи для студентів факультету механізації сільського господарства. -К.: УДАУ, 1994 – 20с.
ЗМІСТ
1. Мета роботи.....................................................................................................3
2. Короткі дані про гвинтові транспортери......................................................3
2.1 Застосування та будова.............................................................................3
2.2 Переваги і недоліки гвинтових транспортерів.......................................7
2.3 Визначення критичної частоти обертання шнеків.................................9
2.4 Визначення продуктивності гвинтових транспортерів
аналітичним шляхом.......................................................................................11
3. Обладнання та інструменти...........................................................................13
4. Послідовність виконання роботи................................................................. 13
5. Запитаннядля контролю знань......................................................................14
ДОДАТКИ
1. Протокол звіту................................................................................................16