НЕКОТОРЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ВИНТОВЫХ КОНВЕЙЕРОВ Мусин Р.Р.,Шарафутдинова З.М.,Каратаев О.Р.

Казанский национальный исследовательский технологический университет


Номер: 4-4
Год: 2015
Страницы: 21-25
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Текст научной статьи

Особенности расчета винтовых конвейеров Исходными данными для расчета являются: - характеристика транспортируемого груза; - высота и длина перемещения; - производительность конвейера. Производительность Q (т/ч) горизонтальных и пологонаклонных винтовых конвейеров где V - объемная производительность конвейера, м3/ч; ρ - насыпная плотность груза, т/м3; D - диаметр трубы, м; t - шаг винта, м; n - число оборотов винта, мин-1; ψ - коэффициент наполнения трубы (желоба); для конвейеров без подвесных подшипников: для легкоподвижных грузов (муки, зерна) ψ = 0,45; для грузов средней подвижности (песка, мелкокусковой соли и угля) ψ=0,3; для тяжелых абразивных грузов (руды, гравия, золы) ψ= 0,15; С - поправочный коэффициент (для наклонных конвейеров), зависящий от угла наклона конвейера (табл. 1). Таблица 1. Значения коэффициента С β,º 0 5 10 15 20 С 1 0,9 0,8 0,7 0,6 Диаметр вала винта dв≈35+0,1Dв, (4) где Dв - диаметр винта, мм. Скорость транспортирования где t - шаг винта; n - частота вращения винта, зависящая от характеристики транспортируемого груза и диаметра винта; максимальная частота вращения винта для легких неабразивных материалов n = 60/Dв; для тяжелых неабразивных материалов n= 45/Dв; для тяжелых абразивных материалов n = 30/Dв. Наибольшая допускаемая частота вращения (мин-1) винта где А - эмпирический коэффициент (табл. 2); Dв - диаметр винта, м. Общее сопротивление движению груза складывается из сил трения груза о желоб и о поверхность винта; сопротивления в промежуточных и концевых подшипниках (включая упорный подшипник); сопротивления подъему при перемещении вверх по наклону. На винтовом конвейере действуют трудно учитываемые сопротивления от скопления груза у промежуточных подшипников, трения на кромке винта о частицы, затягиваемые в зазор между винтом и желобом и сопротивления, возникающие при перемешивании груза - эти сопротивления учитываются коэффициентом ω (табл. 2). Мощность на приводном валу двигателя где Н и L - высота и длина транспортирования, м; ω - общий коэффициент сопротивления движению Таблица 2. Значения расчетных коэффициентов ψ, А, ω в зависимости от типа транспортируемого груза Типы грузов Расчетные коэффициенты ψ А ω Легкие и неабразивные (зерновые продукты, мука, древесные опилки) 0,4 65 1,2 Легкие и малоабразивные (мел, угольная пыль, асбест, торф, сода) 0,32 50 1,6 Тяжелые и малоабразивные (соль, кусковой уголь, глина сухая) 0,25 45 2,5 Тяжелые и абразивные (цемент, зола, песок, глина сырая, дробленая руда, шлак) 0,125 30 4,0 Крутящий момент на валу винта где N - мощность двигателя, кВт; η- кпд привода; n - число оборотов двигателя, об/мин. Наибольшая действующая на винт продольная сила, Н где α - угол подъема винтовой линии винта на радиусе r; φ - угол трения груза о поверхность винта; r - радиус, на котором действует сила Р, м. Винтовые конвейеры получили распространение в химической, медицинской, металлургической и других отраслях народного хозяйства. В целях более рационального их использования необходимо добиваться получения оптимальных конструктивных и режимных параметров. В работе рассматривается методика определения некоторых, наиболее важных, параметров конвейера. В качестве объекта исследования принят бесконечно малый элемент в сечении, нормальном к оси винтового канала площадью . (1) При этом площадь живого сечения потока транспортируемого материала, проходящего через этот элемент, будет . (2) Здесь - угол между осью канала и вектором скорости потока в данной точке, направление последнего совпадает с направлением винтовых поверхностей конвейера. Причем , где - угол наклона винтовой поверхности, перпендикулярной к продольной оси канала. Тогда . (3) Полагая, что , после ряда преобразований, имеем: , (4) где - шаг винта конвейера, , - текущие координаты. Далее получим выражение истинной площади живого сечения канала вместе с винтом . (5) После интегрирования, и с учетом толщины стенки винта, имеем: , (6) где , - радиусы винта и вала соответственно, - толщина стенки винта. Истинная площадь живого сечения канала с винтом возрастает с увеличение шага винта , а при его бесконечности, она приближается к площади поперечного сечения желоба конвейера . Обработка экспериментальных данных для винтовых конвейеров, транспортирующих дисперсные материалы, осуществлялась, пользуясь уравнением Гюгена-Пуазейля, имеющим вид , (7) где коэффициент и число Рейнольдса предварительно были найдены по формулам: , , (8) (9) где - плотность транспортируемого материала, - динамическая вязкость материала, определяемая по выражению , (10) где - константа шарика, - время качения шарика, , - плотности материала шарика и исследуемой жидкости. Вязкость перемещаемого по желобу конвейера материала зависит от его физико-механических характеристик, конструктивных и режимных параметров конвейера. Параметр - представляет собой удельную энергоемкость при транспортировании дисперсного материала конвейером с производительностью 1 м3/с на длину 1 м. Формула (8) выражает связь коэффициента трения и числа Рейнольдса , т.е. характеризует мощность конвейера (Вт) при транспортировании материала производительностью (м3/с) на длину (м) в винтовом канале с эквивалентным диаметром (м) и со скорость (м/с). При выполнении расчетов в формулы (8) и (9) внесены среднеарифметические значения из трех экспериментальных данных и . Среднерасходную скорость можно найти из формулы (5). Эквивалентный диаметр винтового канала определяется по формуле , (11) при этом , , (12) где - угол подъема винтовой поверхности по среднему диаметру , - диаметр вала винта, - диаметр винта. Обобщение рассматриваемого вопроса осуществлялось на основе экспериментальных данных, отечественными (А.М. Григорьевым, В.Г Ивановым, А.Г. Новширвановым) и зарубежными (А. Виллисом и А. Робертсом) учеными, а также производственных данных Белохолужицкого чугунолитейного завода. При этом выборка разных режимных и конструктивных параметров конвейеров и различных частиц дисперсных материалов (суперфосфат, овес, пшеница и т.д.) осуществлялась для конвейеров с параметрами =0,05.0,4 м, =0,7-10,0 м, =0,03-0,32 м, =50-1200 мин-1. Пользуясь опытными данными был составлен график зависимости коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса , из которого видно, что все опытные точки располагаются вдоль прямой, описываемой выражением (7). Максимальные отклонения экспериментальных данных от прямой не превышают 20-25%, и связаны они в основном со скольжением материала по стенке желоба и винта. При заданной производительности , длине транспортирования и предварительно выбранном значении числа Рейнольдса можно определить основные параметры конвейера. В зависимости от числа Рейнольдса рекомендованы три варианта применения винтового конвейера. В первом случае (<10) можно использовать конвейеры с <300мин-1, =0,05-0,3 м и =0,8-1,0 для транспортирования порошкообразных и мелкодисперсных материалов. При втором варианте (=10-100) - конвейеры с =400-1200 мин-1, =0,05-0,15 м и =0,6-1,0 применимы для перемещения любых дисперсных материалов. По третьему варианту (>100) конвейеры с =500-900 мин-1, =0,1-0,2 м пригодны для транспортирования легкоперемещаемых материалов с небольшим коэффициентом трения скольжения о желоб и винт. Анализ данных экспериментальных исследований показывает, что существенное влияние на число Рейнольдса оказывает частота вращения винта в минуту (). В процессе исследований составлен график зависимости числа от для различных материалов и шагов винта. Зная частоту вращения винта и предварительно выбрав интервал данных по числу Рейнольдса (), можно найти по зависимости . (13) Например, для легкосыпучих материалов с коэффициентом трения скольжения =0,25-0,35 и плотностью =500-700 кг/м3 =0,011, а при =0,35-0,4 и ³800 кг/м3 =0,016. Задаваясь некоторой величиной производительности , ориентировочно принимают и коэффициенты , . Затем по приведенным выше формулам находят действительные значения , , , , . В дальнейшем, приняв конкретные значения , пользуясь формулами (8), (9), (13), конкретно определяют параметры конвейера , и . В заключении следует отметить, что проведенные исследования и анализ экспериментальных данных подтверждают возможность применения уравнения Гагена-Пуазейля для дисперсных материалов, а также преимущества данного метода для расчета и выбора основных характеристик винтового конвейера.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.