Винтовые конвейеры получили широкое использование для перемещения сыпучих и кусковых материалов в различных производственных процессах. Однако при их работе часто возникают перегрузки, связанные с защемлением рабочего органа вследствие попадания кусковых материалов в зону между его витками и направляющим кожухом. Реверсирование заклиненного рабочего органа можно выполнить с помощью планетарных предохранительных муфт, обеспечивающих проворачивание шнека в обратную сторону с последующим восстановлением первоначального положения. Также возможен способ осевого отвода заклиненного винтового рабочего органа с помощью шариковых муфт из профильным выполнением лунок. Анализ известных исследований [1, 2; 3] показал, что основными недостатками существующих предохранительных муфт, обеспечивающих реверсирование перегруженных рабочих органов, является их конструктивная и технологическая сложность, большая материалоемкость, ненадежность в работе. Также они имеют значительные габаритные размеры, при их работе возникают большие динамические нагрузки, вследствие значительных сил инерции ведомых звеньев и рабочего органа.
С целью устранения выше указанных недостатков и повышения эксплуатационных показателей винтовых конвейеров разработана предохранительная муфта [4].
На рис. 1, а изображена схема винтового конвейера с предохранительной муфтой.
Рис. 1. Конструктивная схема винтового конвейера с предохранительной муфтой: 1 — гайка; 2 — упругий элемент; 3 — упорный подшипник; 4 — ведома полумуфта; 5 — ведущая полумуфта; 6 — бункер; 7 – корпус конвейера; 8 – рабочий орган; 9 — труба; 10 — ; 11 — вал; 12 – правый фланец; 13 — рама; 14 – левый фланец; 15 — радиально-упорный подшипник; 16 — шарики; 17 — стойка; 18 — лунка; 19 – рабочая канавка; 20 – обратная канавка
Работа винтового конвейера осуществляется следующим образом. Сыпучий материал через бункер попадает в корпус на винтовой питатель, который осуществляет вращательное движение и транспортирует его в направлении выгрузки. При попадании недробильных тел в зону между поверхностью вращения шнека и внутренней поверхностью корпуса конвейера возникает заклинивание и происходит остановка винтового питателя.
С целью устранения заклинивания рабочего органа конвейера при передаче крутящего момента предложено использовать предохранительную муфту с разделенными во времени режимами: буксования и осевого смещения шнека для восстановления рабочего состояния конвейера.
Работа предохранительной муфты осуществляется следующим образом. В процессе передачи крутящего момента шарики 16 находятся в зацеплении с лунками 18 ведущей полумуфты 5, что обеспечивает вращение всех деталей устройства и винтового органа. При возникновении перегрузки, ведомая полумуфта 4 останавливается, а ведущая полумуфта 5, при этом, продолжает вращаться, что приводит к выходу шариков 16 из зацепления с лунками 18. Поскольку шарики 16 движутся по рабочей канавке 19, которая имеет угол наклона лунки β на торцевой поверхности ведущей полумуфты 5, то осуществляется плавный «мягкий» осевой отвод заклиненного шнека. Вследствие вращения ведущей полумуфты 5 шарики 16 заходят в прежнее положение, осуществляя движение при этом по обратной канавке 20, который имеет угол наклона лунки γ на торцевой поверхности ведущей полумуфты 5, то есть происходит плавное «мягкое» восстановление первоначального состояния.
На рис. 2, а показан общий вид винтового конвейера с предохранительной муфтой, а на рис. 2, б изображен общий вид рабочей поверхности ведущей полумуфты.
При проведении исследований предохранительной муфты кусковый материал загружается в бункер с шнековым рабочим органом и транспортируется в зону выгрузки. Нагрузка может задаваться как тормозным элементом, так и перекрытием шиберной заслонки.
При проведении экспериментальных исследований сменными были следующие параметры и факторы: угол наклона конвейера к горизонту; частота вращения рабочего органа; жесткость пружины и сила ее начального сжатия; величина зазора между поверхностью вращения шнека и внутренней поверхностью направляющей трубы; фракционность транспортируемого материала и его реологические свойства.
Рис. 2. Общий вид винтового конвейера с предохранительной муфтой (а) и общий вид рабочей поверхности ведущей полумуфты (б)
Изменяя те или иные параметры, устанавливали влияние на значение крутящего момента Т и мощности двигателя N частоты вращения рабочего органа n при его перегрузке. Для построения графических зависимостей использовались пиковые (максимальные) значения, полученные в результате исследований данных.
На рис. 3-6 показаны графические зависимости изменения значения крутящего момента Т при различных значениях частоты вращения рабочего органа n при перегрузке.
Установлено, что крутящий момент пропорционально возрастает с увеличением частоты вращения. В диапазоне изменения п = 60…180 об/мин Т возрастает на 20…25%. Также наблюдается четкая закономерность увеличения крутящего момента Т от изменения угла наклона конвейера к горизонту, жесткости пружины , величины зазора между полумуфтами и фракционности материала. Так, при росте угла от 0º до 30º крутящий момент Т возрастает на 30,7…32,5%; при увеличении жесткости пружины от 16,5 Н / мм до 19,5 Н / мм — Т растет на 30,3…32,4%; при росте величины зазора от 1 мм до 2,5 мм — Т увеличивается на 18,5…19,4%; при изменении фракционности транспортируемого материала крутящий момент Т возрастает: для песка — на 32,5%; для пшеницы — на 26,3%; для кукурузы — на 23,6%; для керамзита — на 18,5%.
Литература.
- Поляков В.С., Барабаш И.Д., Ряховський О.А. Справочник по муфтам. – Л.: Машиностроение, 1979. – 344 с.
- Hevko R.B., Dzyura V.O., Romanovsky R.M. Mathematical model of the pneumatic-screw conveyor mechanism operation / INMATEH: Agricultural engineering, vol. 44, no.3, 2014 — pg. 103-110.
- Hevko R.B., Klendiy O.M. The investigation of the process of a screw conveyer safety device actuation / INMATEH: Agricultural engineering, vol. 42, no.1, 2014 — pg. 55-60.
- Пат. №71785, МПК F16D 7/00. Запобіжний пристрій / Гевко Р.Б., Клендій О.М. — № u201200608; заявл. 19.01.2012; опубл. 25.07.2012, Бюл. № 14, 2012 р.[schema type=»book» name=»РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВИНТОВОГО КОНВЕЙЕРА С ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ МУФТОЙ» description=»В статье представлена конструкция винтового конвейера с предохранительной муфтой. Приведены результаты экспериментальных исследований предохранительного устройства, которые позволяют оценить интенсивность воздействия того или иного параметра на величину крутящего момента.» author=»Клендий Александра Николаевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2016-12-22″ edition=»euroasian-science.ru_25-26.03.2016_3(24)» ebook=»yes» ]