WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В диссертации предложена формула для расчета критической частоты вращения вертикального шнека, спираль которого установлена под углом к сердечнику:

. (5)

Сравнительные расчеты по формулам (4) и (5) показали, что во втором случае критическая частота вращения вертикального шнека значительно меньше (рис. 4), а поскольку с уменьшением этого параметра уменьшается также потребляемая мощность, это является еще одним аргументом в пользу установки спирали на шнеке под углом к сердечнику.

При изучении условий захвата материала вертикальным шнеком в зоне загрузки установлено, что для повышения эффективности этого процесса необходимо, чтобы шнек имел в нижней части короткий наконечник с двумя лопастями, причем одна из них должна быть укорочена. На конструкцию шнека с наконечником в нижней части получен патент РФ на изобретение.

В процессе исследования влияния площади загрузочных окон в кожухе шнекового конвейера на его производительность установлено, что объем поступаемого из загрузочного бункера на шнек материала имеет линейную зависимость от площади поперечного сечения загрузочных окон в кожухе конвейера. Получена аналитическая зависимость для расчета этого объема материала:

, (6)

где S - площадь поперечного сечения окон в кожухе шнекового конвейера; - диаметр и частота вращения шнека.

Для эффективной загрузки вертикального шнекового конвейера транспортируемым материалов необходимо обоснованно выбрать угол наклона боковых стенок загрузочного бункера. Установлено, что на величину этого угла оказывает влияние не только сила трения материала о бункер, но и центробежная сила, воздействующая на материал при вращении шнека (рис. 5, 6).

Получено выражение для определения угла наклона боковых стенок бункера:

, (7)

где - коэффициент трения материала о стенку бункера.

Расчетами показано, что если шнековый конвейер не работает, (), угол наклона боковых стенок бункера имеет сравнительно небольшие численные значения. С учетом центробежной силы угол существенно больше угла, что в большей мере соответствует условию успешного перемещения материала к шнеку.

В третьей главе приведены методики исследования процесса захвата и перемещения материала вертикальным шнеком в зоне загрузки, описаны экспериментальный стенд и измерительная аппаратура.

Экспериментальный стенд был разработан на базе сверлильного станка модели НС-12 (рис.7), имеющего следующие технические характеристики:

частота вращения шпинделя, мин-1 - 100300;

мощность электродвигателя привода шпинделя, кВт - 0,6.

Рисунок 7

Схема экспериментального стенда

1 – шнек, 2 – кожух, 3 – шпиндель, 4 – станина,

5 - шаровая опора, 6 – электродвигатель,

7 - клиноременная передача, 8 – загрузочное устройство, 9 – лоток, 10 – мерная емкость

Рисунок 8

Экспериментальные шнеки:

а) однозаходный; б) двухзаходный

Регулирование частоты вращения шнека в указанном диапазоне производилось изменением величины напряжения электрического тока при помощи электронного регулятора и контролировалось тахометром. Потребляемая электродвигателем экспериментального стенда мощность измерялась ваттметром типа Д-551, который прошел поверку в установленные сроки.

В качестве транспортируемого материала при проведении экспериментов использовался сухой песок крупностью до 1,5 мм. Эксперименты проводились с использованием однозаходных и двухзаходных шнеков (рис. 8).

Об эффективности работы шнекового конвейера судили по количеству песка, перемещенного из зоны загрузки в зону выгрузки.

При проведении экспериментальных работ и оценке сопоставимости получаемых результатов с теоретическими зависимостями использовался экспериментально-аналитический подход с использованием методов математической статистики. Расхождение между расчетными и экспериментальными данными составило 5-9%.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований процесса захвата и перемещения материала вертикальным шнеком в зоне загрузки. Проводились эксперименты по определению производительности шнекового конвейера в зависимости от частоты вращения шнека, шага навивки и числа заходов спирали; по определению производительности в зависимости от угла наклона спирали по отношению к сердечнику шнека; по определению производительности в зависимости от площади загрузочных окон в кожухе конвейера.

При проведении экспериментов по определению оптимального шага навивки спирали шнека установлено, что производительность шнекового конвейера зависит не только от шага навивки спирали, но и от частоты вращения шнека (рис. 9).

Рисунок 9 - Зависимости производительности шнека от шага навивки спирали

Из графиков на рис. 9 следует, что при частоте вращения шнека 100 мин-1 производительность шнекового конвейера растет пропорционально увеличению шага навивки спирали. При более высоких частотах вращения также происходит рост производительности до величины шага навивки спирали, равном 78 мм (), а далее либо интенсивность роста производительности уменьшается (при ), либо произво-дительность падает (при ).

Графики прироста производительности конвейера (рис. 10) показывают, что наибольшее значение имеет место при шаге навивки спирали 67 мм () при любой из принятых частот вращения шнека. Из представленных материалов следует, что при транспортировании сыпучих материалов наибольшую производительность шнековый конвейер развивает с шагом навивки спирали шнека в диапазоне.

.

Рисунок 10 - Зависимости прироста производительности шнека при разных

шагах навивки спирали

При определении оптимальной частоты вращения шнека установлено, что с увеличением производительность конвейера растет при всех принятых величинах шага навивки спирали, но с разной интенсивностью (рис. 11).

У шнека с шагом навивки спирали 34 мм производительность конвейера растет пропорционально частоте вращения. У шнеков с большим шагом навивки спирали интенсивный рост производительности происходит либо до частоты вращения 250 мин-1 при h=45 мм, либо до при h=67, 78, 92 мм, а затем интенсивность роста производительности снижается.

Анализ данных по приросту производительности конвейера показал, что наибольшие значения обеспечиваются при частоте вращения шнека 200 мин-1 (рис. 12).

Рисунок 11- Зависимости производительности шнека от частоты

его вращения

Рисунок 12 – Зависимости прироста производительности шнека от частоты

его вращения

Несколько меньший прирост производительности происходит при, еще меньший при и самый незначительный при.

Отсюда можно заключить, что при транспортировании сыпучих материалов вертикальным шнековым конвейером необходимо, чтобы его привод обеспечивал частоту вращения шнека в диапазоне 150-200 мин-1.

Экспериментальное исследование влияния угла наклона спирали шнека на его производительность выполнялось с использованием шнека, спираль которого имела наклон вниз от сердечника под углом 10°. Для сравнения применяли шнек типовой конструкции (рис. 13).

Рисунок 13 - Схемы расположения спирали относительно сердечника шнека:

а – горизонтальное, б – наклонное

На основании результатов экспериментальных исследований (рис. 14) установлено, что производительность шнека со спиралью, установленной под углом вниз по отношению к сердечнику, оказалась выше в 1,48-1,50 раза по сравнению со шнеком, спираль которого установлена горизонтально, в исследованном диапазоне частоты вращения, причем с увеличением частоты вращения интенсивность роста производительности у первого шнека значительно выше.

Рисунок 14 – Зависимости производительности шнека от частоты его вращения

при разных углах наклона спирали:

- спираль горизонтальна, - спираль наклонена вниз

В процессе исследования влияния числа заходов спирали шнека на его производительность установлено, что двухзаходные шнеки, хотя и развивают большую производительность по сравнению с однозаходными, применяются достаточно редко из-за большой массы и стоимости изготовления. Поэтому были проведены эксперименты по изучению возможности интенсификации процесса удаления материала из зоны загрузки с использованием двухзаходного шнека с укороченной второй спиралью.

По результатам экспериментов установлено, что двухзаходный шнек с одним витком второй спирали в нижней части развивает более высокую производительность по сравнению с однозаходным при на 6,3%, при - на 16,6%, при на 19,1%.

При изучении влияния площади загрузочных окон в кожухе шнекового конвейера на его производительность установлено, что с увеличением S производительность конвейера также возрастает, а затем остается постоянной.

Расчетами показано, что для эффективной загрузки шнекового конвейера материалом необходимо, чтобы площадь загрузочных окон в кожухе составляла не менее 40% от общей площади кожуха в зоне загрузки.

Замеры потребляемой мощности, которые непрерывно производились в процессе экспериментальных исследований, показали, что у шнекового конвейера усовершенствованной конструкции удельные энергозатраты на 25-27% меньше, чем у конвейера типовой конструкции.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

ОБ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТАХ РАБОТЫ

  1. Установлено, что шнековые конвейеры, применяемые в коммунальном хозяйстве и сфере сервиса, обладают сравнительно низкой производительностью и высокой энергоемкостью транспортирования. В первую очередь эти недостатки относятся к вертикальным шнековым конвейерам.
  2. На основании изучения механизма взаимодействия материала с вертикальным шнековым конвейером разработана математическая модель процесса транспортирования, учитывающая свойства транспортируемого материала, конструктивные параметры шнекового конвейера, а также режимы его работы.
  3. В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований установлено, что максимальная производительность шнека при транспортировании сыпучих материалов обеспечивается при угле подъема спирали в диапазоне 20-24°, что соответствует шагу навивки спирали, равному 1,2-1,4 от наружного диаметра шнека, и частоте вращения шнека в диапазоне 150-200 мин-1.
  4. Установлено, что с целью улучшения транспортирующей способности вертикального шнекового конвейера необходимо, чтобы лопасти шнека были установлены под углом 10-15° вниз по отношению к его сердечнику. Доказано, что шнеки с такой спиралью развивают на 48-50% более высокую производительность по сравнению со шнеками типовой конструкции.
  5. Получена аналитическая зависимость для определения критической частоты вращения шнека, спираль которого установлена под углом вниз по отношению к сердечнику. Показано, что критическая частота вращения такого шнека меньше, чем у шнека типовой конструкции.
  6. Доказано, что с целью эффективного захвата и перемещения материала в зоне загрузки, вертикальный шнек должен иметь в нижней части короткий наконечник с двумя лопастями, причем одна из них должна быть укорочена по отношению ко второй.
  7. Установлено, что для эффективной загрузки вертикального шнекового конвейера материалом, его кожух должен иметь загрузочные окна площадью не менее 40% от общей площади кожуха в зоне загрузки.
  8. Доказано, что с целью обеспечения достаточной подачи материала на шнек необходимо, чтобы боковые стенки загрузочного бункера были выполнены с разным углом наклона по отношению к шнеку.
  9. Разработана оригинальная конструкция вертикального шнекового конвейера, защищенная патентом РФ. Внедрение шнековых конвейеров подобной конструкции в коммунальном хозяйстве и сфере сервиса позволит уменьшить энергозатраты на транспортирование сыпучих материалов на 25-27%.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах

  1. Патент 2264969 Российская Федерация, МПК 7 В65 G 33/00, 65/46 Вертикальный шнековый конвейер [Текст] / Байбара С.Н., Адигамов К.А.; заявитель и патентообладатель Южно-Рос. гос. ун-т экономики и сервиса. – № 2003116643; заявл. 04.06.2003; опубл. 27.11.2005, Бюл. № 33.
  2. Адигамов, К.А. Определение критической частоты вращения вертикального шнека [Текст] / К. А. Адигамов, В.В. Ширяев, С.Н. Байбара; Изв. Вузов. Сев.-Кавк. Регион. Технич. науки. Техника, технология и экономика сервиса. – 2004. –С. 202-204
  3. Адигамов, К.А. Математическая модель процесса перемещения материала вертикальным шнековым конвейером [Текст] / К. А. Адигамов, В.В. Ширяев, С.Н. Байбара; Изв. вузов. Сев.-Кавк.регион. Технические науки. Техника, технология и экономика сервиса.-2004.- С.57-60.
  4. Адигамов, К. А. Кинематика вертикального шнекового конвейера с неподвижным кожухом [Текст] / К. А. Адигамов, В.В. Ширяев, С.Н. Байбара; Изв. вузов. Сев.-Кавк.регион. Технич. науки. Техника, технология и экономика сервиса.-2004.- С.199-201
  5. С.Н. Байбара, С.Н. Вертикальный шнековый конвейер [Текст] / К. А. Адигамов, С.Н. Байбара Проблемы машиностроения и технического обслуживания в сфере сервиса. Радиоэлектроника, телекоммуникации и информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. – Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2005.
  6. Байбара, С.Н. Влияние формы спирали на производительность вертикального шнекового конвейера [Текст] / К. А. Адигамов, С.Н. Байбара, А.Г. Сулимов; Проблемы машиностроения и технического обслуживания в сфере сервиса. Радиоэлектроника, телекоммуникации и информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. – Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2006.
  7. Байбара, С.Н. Влияние площади загрузочных окон в кожухе шнекового конвейера на его производительность [Текст] / К. А. Адигамов, С.Н. Байбара, А.Г. Сулимов; Бытовая техника, технологии и технологическое оборудование предприятий сервиса и машиностроения: Межвуз. сб. науч. тр. – Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2007.
  8. Байбара, С.Н. Определение угла наклона боковой стенки бункера в зоне загрузки вертикального шнекового конвейера [Текст]/ С.Н. Байбара Проблемы машиностроения и технического обслуживания в сфере сервиса. Радиоэлектроника, телекоммуникации и информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. – Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2008.
  9. Адигамов, К. А. Аналитические исследования критической частоты вращения вертикального шнека [Текст] / К. А. Адигамов, В.В. Ширяев, С.Н.
    Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»