книги / Проектирование оборудования для производства целлюлозы и древесной массы. Транспортирующие машины
.pdfДля исключения вращения щепы с винтом внутренняя поверхность корпу са ребристая. Сверху приемник корпуса имеет прямоугольное отверстие, через которое сырье загружается в питатель. Со стороны, противополож ной приводу, на корпусе имеется фланец, к которому присоединяется ли той разъемный конус 4. Внутри конуса установлены продольные ножи J, способствующие перемещению сырья вдоль оси питателя к пробкообразователю 6.
Пробкообразователи в зависимости от степени прессования сырья бывают цилиндрические конически сходящиеся и конически расходящие ся. Узел для образования пробки состоит из корпуса 7 в виде цилиндриче ской трубы с фланцами и собственно пробкообразователя 6, вставленного в корпус с зазором. В корпусе предусмотрено отверстие для подачи про питочного раствора в зазор между корпусом и пробкообразователем. Пробка сырья, сжатая в пробкообразователе, выходит прямо в пропиточ ный раствор, где, расширяясь максимально, впитывает его.
Винт - основной рабочий орган питателя. В зависимости от вида сырья он изготавливается с постоянным или переменным шагом и различ ной конусностью. Каждому виду сырья соответствует винт определенной конфигурации, то есть определенного соотношения объемов витков. На ружная поверхность винта питателя в загрузочной части выполнена ци линдрической, в прессовой - конической. Сердечник, на котором распо ложены нитки винта, конической формы. С приводным валом винт соеди няется через шаровой шарнир с квадратным хвостовиком. Между шаром и квадратным хвостовиком имеется вкладыш из твердосплавной стали. Та кой способ соединения позволяет винту при работе самоустанавливаться в седле клапана 8, расположенного на противоположной стороне головки питателя.
Головка питателя 9 представляет собой цилиндр с двумя патрубка ми, расположенными напротив друг друга. Во входном патрубке установ лено седло клапана, а к противоположному крепится фланец клапана 10. Нижним фланцем головка соединяется с трубой варочной. Сверху головка закрыта крышкой, в которой расположены сопла для подачи варочного раствора и пара на варку. Внизу с наружной стороны к головке приварена опорная плита для крепления на фундаменте.
Плотность пробки, формируемой из сырья винтовым питателем, контролируется по нагрузке приводного двигателя. Уменьшение нагрузки свидетельствует о недостаточной плотности пробки. В этом случае пнев моклапан автоматически закрывается, чтобы избежать выброса щепы и пара из питателя через загрузочный приемник.
Транспортирующие винтовые устройства [1] принято называть вин товыми конвейерами, так как транспортирование груза осуществляется вращающимся винтом.
По принципу действия винтовые устройства подразделяют на:
-горизонтальные и пологонаклонные;
-крутонаклонные и вертикальные;
-винтовые транспортирующие трубы.
3.3.1.Горизонтальный винтовой конвейер
Горизонтальный винтовой конвейер (рис. 3.6) состоит из неподвиж ного желоба 7, нижняя часть которого имеет форму полуцилиндра, закры того сверху крышкой 3. В желобе на концевых 2, б и промежуточных 4 опорах размешен продольный вал 8 с закрепленными на нем витками. Вал получает вращение от привода 1. Перемещаемый груз подается в желоб через одно или несколько загрузочных отверстий 5 в его крышке и транспортируется вдоль оси желоба 7 при вращении винта 8. Совместно му вращению груза с витком препятствует сила тяжести груза и трение его о желоб, подобно тому, как движется по винту гайка, удерживаемая от совместного с ним вращения. Разгрузка перемещающегося груза произво дится через одно или несколько отверстий 9 в днище, снабженных затворами.
Винт винтового конвейера (рис. 3:7) выполняют с правым или левым направлением спирали, одно-, двухили трехзаходным. Поверхность вин та может быть сплошной - для транспортирования неслеживающихся мелкозернистых и порошковых грузов (сера, сульфат натрия, мел), лен точной (рис. 3.7,а) - для мелкокусковых грузов (щепа, известь, сера), фа сонной - для тестообразных грузов (каолин, мелковая паста, глина, бе тон), и с лопастями - для тестообразных грузов (рис. 3.7,6), где транспор тирование совмещено с их интенсивным перемешиваем. Вал винта для удобства сборки выполнен из отдельных секций. Концевые подшипники установлены в торцевых стенках желоба. Упорный подшипник устанав ливают со стороны, в которую перемещается груз. Этот подшипник вос принимает действующую вдоль оси вала растягивающую силу. В местах установки промежуточных опор витки лопасти винта прерываются. По направлению подачи груза конвейер может быть распределительным (рис. 3.7,в) или собирательным (рис. 3.7,г).
Рис. 3.6. Винтовой конвейер:
1 - привод; 2, 6 - концевые подшипниковые опоры;; 3 - крышка; 4 - промежуточные подшипниковые опоры; 5 - загрузочное отверстие ; 7 - неподвижный желоб; 8 - винтовой вал; 9 - выгрузочное отверстие
а
|
|
дза |
б |
|
тг |
|
|
|
|
|
D * С_ |
- 3 |
* С |
|
f |
с |
□ 1 с |
|
|
|
|
К : |
д а |
|
|
I Г |
Рис. 3.7. Винт:
а- ленточный, б - лопастной; в - распределительный;
г- собирательный
Горизонтальные винтовые конвейеры применяются для транспорти рования грузов на расстояние до 40 м. Преимуществами горизонтальных конвейеров являются простота устройства и обслуживания, небольшие размеры, наличие промежуточной разгрузки, герметичность. Производи тельность горизонтального винтового конвейера составляет не более 50 т/ч. К недостаткам горизонтальных винтовых конвейеров относятся значительное истирание и измельчение грузов, повышенная изнашивае мость винта и желоба, возможность образования внутри желоба скопления (затора) при перегрузке и повышенный удельный расход энергии.
Вертикальный (крутонаклонный) винтовой конвейер состоит из ва ла со сплошными винтовыми витками. Верхняя подшипниковая опора ва ла имеет упорный и радиальный подшипники. Нижняя подшипниковая опора имеет радиальный подшипник. Винтовой вал установлен в цилинд рическом кожухе (трубе). Транспортируемый груз подается к вертикаль ному винтовому валу горизонтальным винтом-питателем. Вертикальный винтовой вал и винт-питатель имеют общий или автономные приводы. Подаваемый вверх груз приводится винтом во вращение. Под действием центробежкой силы транспортируемый груз прижимается к поверхности цилиндрического кожуха, а под действием силы трения и силы тяжести несколько отстает в движении от винтовой поверхности. Таким образом, транспортируемый вверх груз вращается с угловой скоростью, меньшей угловой скорости винта, и одновременно перемещается вдоль ось винта. Для создания необходимой центробежной силы винт должен иметь доста точно большую частоту вращения.
Вертикальные винтовые конвейеры применяют для подъема груза на высоту до 30 м. По сравнению, например, с ковшевыми элеваторами, они имеют меньшие размеры и удобную разгрузку в любую сторону.
3.3.3. Винтовая транспортирующая труба
Винтовая транспортирующая труба представляет собой полый ци линдр, внутри которого на стенках закреплены винтовые витки. С наруж ной стороны труба охватывается стальными кольцами (бандажами), опи рающимися на парные ролики, которые крепятся на станине. К обеим сто ронам бандажей прикреплены по два упорных ролика, удерживающих трубу от осевого смещения.
Вращение трубы передается от привода с зубчатыми колесами. Коле со последней зубчатой пары надето на корпус трубы подобно бандажу. При вращении трубы груз, поданный к ней с одного конца, постоянно пе ресыпаясь под действием силы тяжести по образуемому витками винто вому желобу, продвигается вдоль оси трубы и высыпается с другого кон ца. Трубы устанавливают горизонтально или с небольшим наклоном. Транспортирование грузов часто применяют в сочетании с технологиче ским процессом, например промывкой, обжигом, гашением извести.
Частоту вращения винтовой трубы выбирают такой, чтобы центро бежная сила была меньше силы тяжести.
Необходимым условием для расчета производительности винтового устройства является определение объема между витками винта.
3.4.1. Расчет объема между витками конического винта
Рассмотрим винтовую поверхность на конусе [9]. Пусть отрезок
АВ = S, лежащий в плоскости, проходящей через образующую конуса в точке А и ось X конуса, наклоненный под углом к плоскости ХУ, переме щается с постоянной скоростью вокруг оси конуса (рис. 3.8).
Угол у может быть положительным (у> 0, если отрезок АВ лежит выше плоскости ХУ) и отрицательным (у< 0, если АВ находится под плос костью ХУ). Если у> (тс/2 + а), отрезок АВ описывает винтовую поверх ность внутри конуса. Каждая точка Р отрезка опишет винтовую линию на конусе с радиусом основания R' = R + р cos у (рис. 3.8), где р =АР\ и с углом раствора 2а, равным углу раствора данного конуса.
Рис. 3.8. Конус винтовой линии
Х = |
п |
Ф |
„ |
|
|
R + pcosy - |
2к |
S sina |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X = |
+ p cos у — |
- S sina^sinq?; |
(3.1) |
||
У = |
Л + pcosy - — |
S sina |
ссю0>; |
|
|
|
|
2 я |
) |
|
|
|
Z = p siny - — |
S c o sa , |
|
||
|
|
2 |
n |
|
|
где <p - угол поворота винтовой линии |
от оси X |
в горизонтальной плос |
|||
кости.
При изменении р и ф уравнения (3.1) дают совокупность всех вин товых линий, описанных точками отрезка АВ, и эти уравнения представ ляют собой уравнения винтовой поверхности (рис. 3.9).
Уравнение винтовой поверхности, касательной к поверхности кону са в произвольной точке с координатами Х У Z имеет вид
|
|
(XQ- X ) D l + ( y 0- y ) D 2 + (Z0- Z ) D 2 = 0, |
(3.2) |
||||
где Д = 2Ri, i = 1, 2, 3, |
|
|
|
|
|
||
или |
D xX + Dzy |
+ Д3 Z - (DiX0 + D2 Уо + Дз Z0) = 0, |
(3.3) |
||||
|
|||||||
|
|
Di = pep |
|
|
z x |
z x _ |
|
|
|
pep |
|
D2 = pep |
<pp’ |
|
|
|
|
Дз = ~ ~ |
£ Z . |
D |
= а/д 12 + д | + д | |
(3.4) |
|
|
|
pep |
ep p ’ |
|
|
|
|
Произведя все действия, получим: |
|
|
|
||||
£>i = - |
I Я + pcosy - — |
5 |
sin у cos <р-------cos (у -а ); |
|
|||
|
|
2я |
|
|
2к |
|
|
D2 = - |
Л + pcosy - — |
5 м ла |
sinysin <р-------coscp cos (7 - а); |
(3.5) |
|||
|
|
2п |
|
|
2п |
|
|
|
|
D3 = |
|
V |
5 sina | cos 7, |
|
|
|
|
R + pcosy - — |
|
||||
|
|
|
|
2к |
|
|
|
|
D = |
R + pcosy - — |
S sina] |
+ |
|
|
|
|
|
|
2п |
|
|
|
|
Определим угол между касательной плоскостью по уравнению (3.2) |
|||||||
и плоскостью ХУ, уравнение которой Z = 0. Двухгранный угол |
if/ между |
||||||
двумя плоскостями, показанными уравнениями: |
|
|
|||||
|
|
А хХ + В хУ + C,Zo + tfi = 0; |
|
|
|||
|
|
^ 2A > B 2y + C2Zo + tf2 = 0, |
|
|
|||
определяется уравнением |
|
|
|
|
|
||
|
|
cosy/ = |
i4jy^2 "\rB\B2 + С хСг |
|
(3.6) |
||
|
|
V<4 2 + В,2 + с ,2 ;г 4 + + |
с | / |
||||
|
|
|
|
||||
В нашем случае A {= D U BX= D 2, Сх= D3, Л2 = 0, Д2 = 0, С 2 = 1, тогда по уравнению (3.6) получим
(R + p cos у — Ф s
2 K
J(R + pcosy - — sina)2 +(— ) 2 coss2 (y - a ) n2 K 2K
Направляющие конуса нормали n к какой-либо ее точке поверхности
D x cos (n,X)= —
cos(п,У) =
/ |
ер |
|
N |
S |
( |
|
\ |
||
|
R + pcosy - -У— Ssina |
siny cos<p------ sinq>cos(y -a ) |
||
|
2к |
) |
2к |
|
|
R + pcosy - — |
S s in a \2+ |
) 2 cos2 (y - a ) |
|
|
2 K |
|
) |
2 K |
f |
R +pcosy - — Ssina |
\ |
|
|
|
siny coscp------cosq>cos(y - a ) |
|||
|
2 K |
|
|
2 K |
|
|
|
\ 2 |
|
|
|
R +pcosy — — Ssina |
+ (-^ -)2cos2( y - a ) |
|
|
2 K |
L K |
|
|
R + pcosy - — |
S sina cosy |
cos (n,Z) = ---- = —= |
2к |
|
|
D |
Vf |
R + pcosу - — S sina |
+( - ^ - ) 2cos2( y - a ) |
|
|
||
|
|
2 K |
2к |
Определим объем, заключенный между витками винтовой лопасти на конусе. Для этого рассмотрим элемент dF\ площади винтовой поверх ности 7, характеризуемый углом ф (рис. 3.9). Проведем через все точки
периметра dFi прямые, параллельные образующей конуса, которые выре жут на последующем витке 2, характеризуемом углом (ф+ 2к), элемент
поверхности dF2.
Объем, заключенный между dFu dF2 и боковой поверхностью, ограниченной указанными прямыми, равен:
h p d tp d p |
h J p 2 +K2 |
dVB= h dFi = И y - |
= ——--------- dp dip, |
cosy |
cosy |
где h - длина перпендикуляра, опущенного c dF2 на касательную плос кость к dFu
К\ =Scos(а - у ) /2 к .
Уравнение винтовой поверхности, касательной к поверхности кону
са в произвольной точке с координатами Х У Z имеет вид |
|
||||||
|
|
(^0- ^ ) A + ( y 0- y ) A + (^ o -Z )D 3 = 0) |
(3.2) |
||||
где Д |
= 2Л,; |
г = 1 ,2 ,3 , |
|
|
|
|
|
или |
|
D \X+D 2y + D3Z - ( D lX0+D2y 0 + Д3 Zb) = 0, |
(3.3) |
||||
|
|
||||||
|
|
А = |
Р<Р |
р ф |
|
D2 = - - - - - \ |
|
|
|
|
|
РФ ф р |
|
||
|
|
А = |
|
D = -JD [ + D [ + D : |
(3.4) |
||
|
Произведя все действия, получим: |
|
|
||||
D\ = - Л + pcosy - — |
S sina |
sin7 cosф -------sinp cos (y-a ); |
|
||||
|
у |
|
1л |
|
2K |
|
|
А |
= “ I R + pcosy - — |
S s in a ) sin у sin q>— — cos<p cos (7 - a); |
(3.5) |
||||
|
|
|
2к |
) |
|
2к |
|
|
|
|
L>2= |
R + pcosy - — S sina | cos % |
|
||
|
|
|
l |
|
2 K |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
у |
|
|
Z) = J Л + pcosy - — |
S since] |
+ |
|
|||
|
|
|
|
2 K |
|
v |
|
Определим угол между касательной плоскостью по уравнению (3.2)
и плоскостью ХУ, уравнение которой Z = 0. Двухгранный угол |
у/ между |
|
двумя плоскостями, показанными уравнениями: |
|
|
А хХ + В хУ + CiZo + tfi = 0; |
|
|
A2X + B 2y + C2Zo + K2 = Oy |
|
|
определяется уравнением |
|
|
co sy/- |
i4jy^2 ~^~ВХВ2 -bCjC^ |
(3.6) |
|
||
4 ( Х + Х + Ф ( Ж ^ Щ л с 1 )
В нашем случае А х =DX, Вх =D2, Ci =D 3, Л2 = 0, Я2 = 0, С2 = 1, тогда по уравнению (3.6) получим