Последовательность расчета размеров
Перерабатывающего шнека
Для определения основных размеров однозаходного шнека, предназначенного для механической переработки горных пород, необходимы следующие исходные данные:
1. Заданная производительность
, м3/с.
2. Требуемая интенсивность деформации горной породы
.
3. Коэффициент запаса интенсивности деформаций
.
4. Среднее тангенциальное напряжение сдвига слоев перерабатываемой породы
, Па.
5. Поправочный коэффициент
.
6. Отношение
, где
– радиус вала винта шнека;
– внутренний радиус кожуха шнека.
7. Число заходов шнека
.
8. КПД привода шнека
.
9. Коэффициент проскальзывания
.
Расчетом устанавливаются основные размеры шнека и мощность, необходимая для его работы.
Последовательность расчета.
1. Из формулы (27) находят отношение длины
рабочей части шнека к его диаметру
.
. (66)
2. Определяют число
витков шнека. Так как
, а наибольшее давление, развиваемое шнеком, будет, если
, то
. (67)
Основываясь на зависимости (26) для производительности шнека, вычисляют произведение 
. (68)
4. Получаются два уравнения (67)и (68) с тремя неизвестными
,
и
. Если по конструктивным соображениям можно принять длину
шнека, то его наружный радиус вычисляется по формуле (67)
. (69)
5. Угловая скорость винта шнека согласно (68)
. (70)
6. Шаг шнека на основании (64)
. (71)
7. В соответствии с (65) наибольшее давление, развиваемое однозаходным напорным шнеком,
. (72)
8. Удельную затрату энергии на переработку горной породы определяют по формуле (49)
.
9. Мощность, потребляемая шнеком при переработке горной породы, вычисляется по формуле (59) с учетом КПД привода
, кВт, (73)
где
– статический момент площади внутренней поверхности
кожуха шнека относительно его оси, м3.
Возможны другие варианты расчета перерабатывающего шнека в зависимости от того, какие заданы исходные данные. Например, если заданы
,
,
и
, то расчетом определяются
,
,
,
,
,
и
. Для переработки пород применяются и многозаходные шнеки. В этом случае при определении произведения
в формулу (26) для производительности
вводится сомножителем число заходов
винта шнека. Длина шнека должна быть ограничена. Тогда ее находят по принятому диаметру шнека и вычисленному числу
витков шнека.
Пример расчета перерабатывающего шнека
В результате расчетов определению подлежат: конструктивные и кинематические параметры шнека; наибольшее давление, развиваемое шнеком; предельная и полезная мощности, затрачиваемые на работу шнека; коэффициент полезного действия (КПД) шнека; давление, интенсивность деформаций породы и КПД для выбранных длины и диаметра шнека при переменном шаге витков в случае:
а) постоянной угловой скорости шнека;
б) постоянной производительности.
По результатам расчетов необходимо построить графические зависимости давления, интенсивности деформаций и КПД от отношения шага витков к радиусу шнека. Установить влияние этого отношения на производительность при постоянной угловой скорости (вариант А) и на угловую скорость при постоянной производительности (вариант Б). Бланк задания и исходные данные для расчетов приведены в приложении.
Таблица 1
Исходные данные
№№
| Наименование
| Обозначение
| Ед. изм.
| Значение
|
1.
| Интенсивность деформаций
|
|
|
|
2.
| Коэффициент запаса интенсивности деформаций
|
|
| 1,1
|
3.
| Коэффициент, учитывающий вращение породы с винтом шнека
|
|
| 0,2
|
4.
| Отношение радиусов винта шнека
|
|
| 0,5
|
5.
| Число заходов шнека
|
|
|
|
6.
| Коэффициент проскальзывания
|
|
| 0,2
|
7.
| Производительность
|
| м3/с
| 0,025
|
8.
| Тангенциальное напряжение
|
| Па
|
|
9.
| КПД привода шнека
|
|
| 0,8
|
Расчет шнека
1. Расчетная интенсивность деформации горной породы
.
Принимаем
= 350.
2. Отношение длины
шнека к его диаметру 
.
3. Число витков шнека
.
Принимаем
= 8. Тогда расчетное отношение
будет
.
4. Пусть длина шнека
= 2 м. Тогда радиус шнека
м.
Диаметр шнека
м.
Диаметр кожуха шнека принимается в соответствии со стандартом на цельнотянутые трубы и в случае необходимости уточняется радиус шнека.
5. Параметр производительности
м3/с.
6. Шаг витков шнека
м.
7. Угловая скорость шнека
1/с.
8. Частота вращения шнека
об/мин.
9. Действительная интенсивность деформаций породы
,
где
– статический момент площади внутренней поверхности
кожуха шнека относительно его оси, м3.
10. Наибольшее давление, развиваемое шнеком,
Па = 201 кПа.
11. Удельная затрата энергии при переработке горной породы (предельная)
Па = 2144 кПа.
12. Предельная мощность для переработки горной породы
кВт.
13. Полезная мощность при наибольшем давлении
кВт.
14. Коэффициент полезного действия перерабатывающего шнека как винтового насоса
.
Вычисленные конструктивные и кинематические параметры являются оптимальными, так как в рассмотренном случае
.
Вариант А. Расчет для 
15. Пусть
2 м = const,
= 0,375 м = const, а Н меняется с шагом
= 0,25 - 0,1875 = 0,0625 м в большую и меньшую стороны от оптимального значения Н = 0,25 м, при котором давление
наибольшее. Тогда расчетные значения шага витков шнека будут:
и
.
Расчеты по этим формулам после ранжирования дают следующие значения шага
витков шнека, сведенные в табл. 2.
16. Давления, развиваемые шнеком при разных значениях шага витков, определяются по формуле
.
Расчеты выполнены при условии, что
. Полученные результаты сведены в табл. 2.
17. Производительность шнека при заданных значениях шага витков
.
Для расчетных значений
полученные производительности представлены в табл. 2.
18. Интенсивность деформации горной породы при заданных значениях шага витков шнека
изменяется в пределах 190-504 единиц (табл. 2).
19. Численные значения удельной затраты энергии (предельной) при переработке породы шнеком для разных величин шага витков, вычисленные по формуле
, сведены в табл. 2.
20. Предельная мощность для переработки породы при различных значениях
и
в соответствии с формулой

остается постоянной и составляет 67 кВт.
21. Полезная мощность
с увеличением шага
и
возрастает(табл. 2).
22. Коэффициент полезного действия шнека как винтового насоса
возрастает по мере увеличения шага витков (табл. 2).
23. Полученные данные (табл. 2) служат основой для построения графических зависимостей производительности, интенсивности деформаций, давления и КПД шнека от его конструктивного параметра
(рис. 10).
Таблица 2
Расчетные данные для шнека с
= 2 м и
= 0,375 м
при
= 37,926 с-1 (
= 362,2 об/мин)
№
| ,
м
| ,
м
|
| ,
кПа
| ,
м3/с
|
| ,
кПа
| ,
кВт
| ,
кВт
|
|
| 0,1875
| 0,1875
| 1,00
| 178,7
| 0,0188
|
|
|
| 4,20
| 0,063
|
| 0,2500
| 1,33
| 201,1
| 0,0250
|
|
|
| 6,28
| 0,094
|
| 0,3125
| 1,67
| 193,4
| 0,0312
|
|
|
| 7,54
| 0,112
|
| 0,3750
| 2,00
| 178,7
| 0,0375
|
|
|
| 8,38
| 0,125
|
| 0,4375
| 2,33
| 164,1
| 0,0438
|
|
|
| 8,98
| 0,134
|
| 0,5000
| 2,67
| 150,8
| 0,0500
|
|
|
| 9,42
| 0,140
|
Рис. 10. Зависимости производительности
, интенсивности
деформаций
, давления
и КПД
шнека от
его конструктивного параметра 
Вариант Б. Расчет для
.
24. Принимаем производительность постоянной. В соответствии с исходными данными
= 0,025 м3/с. Тогда угловая скорость шнека для разных значений его шага может быть вычислена по формуле
.
Полученные значения
и все последующие результаты расчетов сведены в табл. 3 и использованы для построения графиков (рис. 11).
Таблица 2
Расчетные данные для шнека с
= 2 м и
= 0,375 м
при
= 0,025 м3/с
№
| ,
м
| ,
м
|
| ,
1/с
| ,
кПа
|
| ,
кПа
| ,
кВт
| ,
кВт
|
|
| 0,1875
| 0,1875
| 1,00
| 50,60
| 178,7
|
|
| 89,1
| 5,58
| 0,063
|
| 0,2500
| 1,33
| 37,93
| 201,1
|
|
| 67,0
| 6,28
| 0,094
|
| 0,3125
| 1,67
| 30,34
| 193,4
|
|
| 53,8
| 6,04
| 0,112
|
| 0,3750
| 2,00
| 25,28
| 178,7
|
|
| 44,7
| 5,58
| 0,125
|
| 0,4375
| 2,33
| 21,67
| 164,1
|
|
| 38,2
| 5,13
| 0,134
|
| 0,5000
| 2,67
| 19,00
| 150,8
|
|
| 33,6
| 4,71
| 0,140
|
Рис. 11. Зависимости угловой скорости
, интенсивности
деформаций
, давления
и КПД
шнека от
его конструктивного параметра 
25. Интенсивность деформаций при
= 0,025 м3/с и
, вычисленная по формуле
,
соответствует данным, полученным при
.
26. Удельная затрата энергии (предельная) при переработки породы шнеком для
,
и
также соответствует значениям
для
.
27. Предельная мощность для переработки при
, вычисленная по формуле
по мере возрастания
уменьшается.
28. Полезная мощность
при
имеет максимум в случае оптимального значения
.
29. КПД шнекового пресса
как винтового насоса с увеличением
возрастает, если
. Коэффициенты
в случае
получились такими же, как и для
, хотя предельная и полезная мощности разнятся. Так, если при
, а
по мере увеличения
возрастает, то в случае
уменьшается, а
имеет максимум.
Приложение 1
Учреждение образования
Воспользуйтесь поиском по сайту: