винтовой конвейер

Формула изобретения

Винтовой конвейер, включающий цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, расположенный в корпусе винт с валом, соединенный с приводом, и вибровозбудитель, закрепленный на торце корпуса с возможностью взаимодействия с валом винта, отличающийся тем, что вибровозбудитель выполнен в виде расположенных соосно ведущего и ведомого конических зубчатых колес, начальная поверхность которых выполнена волнообразной, и промежуточного конического зубчатого колеса со средством его поступательного перемещения вдоль оси вала винта, состоящим из ползуна, водила и червячной передачи с регулируемым приводом вращения червяка, при этом ползун размещен на водиле, установленном с возможностью поворота вокруг вала винта и фиксации посредством жестко связанного с водилом червячного колеса, причем промежуточное коническое зубчатое колесо установлено с возможностью взаимодействия с ведущим и ведомым коническими зубчатыми колесами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к винтовым конвейерам и может быть использовано в химической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности.

Известен винтовой конвейер, включающий корпус, размещенный в нем винт с валом, на цилиндрической поверхности которого закреплены винтовые лопасти (Дьячков В.К. Машины непрерывного транспорта. - М.: Машгиз, 1961, с.239-241).

Недостатком известного винтового конвейера является невозможность транспортирования наряду с сыпучими вязких и липких грузов.

Известен также винтовой конвейер, включающий корпус, размещенный в нем винт с валом, на цилиндрической поверхности которого закреплены винтовые лопасти, цилиндрическая поверхность вала выполнена из двух спиралей, одна из которых установлена с возможностью поворота, при этом винтовые лопасти выполнены с радиальными прорезями в местах пересечения лопастей с краями спиралей (авт. свид. СССР № 1039835, кл. В 65 G 33/24,1982).

Состояние рабочих поверхностей трения как структурный параметр конвейера является качественной мерой свойств этих поверхностей. В рассматриваемом винтовом конвейере в силу конструктивных особенностей составляющих его элементов и кинематических характеристик движения материала имеет место достаточно высокое сопротивление трения на поверхности винта при перемещении вязких и липких материалов и, следовательно, высокая энергоемкость процесса.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является винтовой конвейер, включающий цилиндрический корпус с загрузочным бункером и разгрузочным патрубком и расположенный в корпусе винт с валом, соединенный с приводом, при этом винт с валом снабжен вибровозбудителем, закрепленным на торце корпуса (авт. свид. СССР № 1819841, кл. B 65 G 33/00, 1989).

Данное схемно-конструктивное решение направлено на повышение производительности конвейера за счет снижения сопротивления трения по поверхности винта при транспортировании сильносвязных материалов.

Задача предлагаемого изобретения - расширение эксплуатационно-технологических возможностей винтового конвейера путем установочного изменения кинематики взаимодействия составляющих элементов вибровозбудителя и назначения оптимальных режимных параметров осевого перемещения винта при перегрузке материалов с различными физико-механическими свойствами.

Поставленная задача достигается тем, что в винтовом конвейере, включающем цилиндрический корпус с загрузочным бункером и разгрузочным патрубком, расположенный в корпусе винт с валом, соединенный с приводом, и вибровозбудитель, закрепленный на торце корпуса с возможностью взаимодействия с валом винта, согласно изобретению вибровозбудитель выполнен в виде расположенных соосно ведущего и ведомого конических зубчатых колес, начальная поверхность которых выполнена волнообразной, и промежуточного конического зубчатого колеса со средством его поступательного перемещения вдоль оси вала винта, состоящим из ползуна, водила и червячной передачи с регулируемым приводом вращения червяка, при этом ползун размещен на водиле, установленном с возможностью поворота вокруг вала винта и фиксации посредством жестко связанного с водилом червячного колеса, причем промежуточное коническое зубчатое колесо установлено с возможностью взаимодействия с ведущим и ведомым коническими зубчатыми колесами.

На чертеже схематично изображен винтовой конвейер.

Винтовой конвейер состоит из цилиндрического корпуса 1, размещенного в нем винта 2 с валом 3, который установлен в опорных подшипниковых узлах и привода (не показан), при этом на торце корпуса со стороны привода расположен вибровозбудитель. Корпус имеет загрузочный бункер 4 и разгрузочный патрубок 5. Вибровозбудитель кинематически связан с валом винта, выполнен зубчатым двухступенчатым и состоит из соосно расположенных ведущего 6 и ведомого 7 конических зубчатых колес с зубьями, выполненными на волнистой начальной поверхности, причем ведущее зубчатое колесо 6 жестко закреплено на валу 8, получающим вращательное движение от шестерни 9, а ведомое зубчатое колесо 7 жестко связано с валом 3 винта 2 и взаимодействует с ведущим зубчатым колесом 6 через промежуточное коническое зубчатое колесо 10, опора которого размещена в ползуне 11, связанном с прямолинейной направляющей 12 водила 13 с возможностью поступательного перемещения вдоль оси вала 3 винта. Водило 13 установлено в корпусе механизма осевого перемещения с возможностью поворота вокруг оси вала 3 и жестко связано с червячным колесом 14, взаимодействующим с управляемым червяком 15, приводимым во вращение от отдельного электропривода (не показан). Водило 13 может вращаться вокруг оси вала 3 винта и может быть зафиксировано относительно корпуса привода в любом положении с помощью червячного колеса 14 и червяка 15. Закон циклического осевого перемещения сводообрушителя определяется формой волнистой конической начальной поверхности промежуточного зубчатого колеса 10 и взаимодействующих с ним ведущего 6 и ведомого 7 зубчатых колес.

Для силового замыкания зубчатых колес 6, 10 и 7 между водилом 13 и зубчатым колесом 7 установлена пружина 16 сжатия.

Винтовой конвейер работает следующим образом.

Транспортируемый материал через бункер 4 попадает в корпус 1 конвейера и при вращении вала с винтом 2 передвигается к разгрузочному патрубку 5. Одновременно с вращением входного вала 8 ведущее зубчатое колесо 6 вибровозбудителя получает вращательное движение с угловой скоростью w и сообщает это вращательное движение через промежуточное зубчатое колесо 10 ведомому зубчатому колесу 7. Кроме того, за счет волнистой начальной поверхности ведущее зубчатое колесо 6 при своем вращении сообщает промежуточному колесу 10 циклическое (возвратно-поступательное) перемещение вдоль оси вала 3 винта 2. При этом, если форма конической волнистой поверхности ведущего зубчатого колеса 6 обеспечивает перемещение промежуточного зубчатого колеса 10 вдоль оси вала 3, например, по гармоническому закону

S₁₀=А₆[1-cos(k₆w₆t+(₆)],

а форма волнистой начальной поверхности ведомого зубчатого колеса 7 обеспечивает его осевое перемещение относительно зубчатого колеса 10 по аналогичному закону

S₇=А₇[1-cos(k₇w₇t+₇)],

то суммарное перемещение ведомого зубчатого колеса 7 и, следовательно, вала 3 с винтом 2 конвейера происходит по зависимости

S₇=S₁₀+S₇=А₆[1-cos(k₆w₆t+₆)]+А₇[1-cos(k₇w₇t+₇)], (1)

где А₆ - амплитуда циклического осевого перемещения промежуточного зубчатого колеса 10 относительно зубчатого колеса 6;

А₇ - амплитуда циклического осевого перемещения зубчатого колеса 7 относительно промежуточного колеса 10;

w₆, w₇ - угловые скорости зубчатых колес 6 и 7;

k₆, k₇ - число волн на начальных поверхностях зубчатых колес 6 и 7;

t - время;

₆ - начальное угловое положение зубчатого колеса 6 относительно корпуса вибровозбудителя;

₇ - начальное угловое положение зубчатого колеса 7 относительно зубчатого колеса 6, причем в начальном положении гребни и впадины волн зубчатых колес 6 и 7 совпадают.

Из формулы (1) следует, что амплитуда суммарного перемещения вала 3 и соответственно винта 2 совместно с зубчатым колесом 7 зависит от относительного углового положения зубчатых колес 6 и 7 и может непрерывно регулироваться от нулевого значения в достаточно широком диапазоне.

В частном случае, при А₆=А₇=A, k₆=k₇=k, w₆=-w₇, осевые колебания вала с винтом 2 отсутствуют при ₆=₇= и происходят с максимальной амплитудой 2А при ₆=₇=0.

В результате взаимодействия зубчатых колес 6, 10 и 7 вал совместно с винтом получает циклическое (возвратно-поступательное) осевое перемещение. При этом сдвиговый характер движения винта и геометрические условия контактирования его контурной поверхности с объемной массой перемещаемого материала ведут к существенному снижению коэффициента трения по валу с винтом и транспортирующей части цилиндрического корпуса, что, в свою очередь, ведет к уменьшению сил трения, вовлекаемых материал в круговое движение. Корпус конвейера при этом находится в состоянии покоя, и момент сил трения, удерживающих материал от проворачивания, не изменяется.

За счет уменьшения кругового движения материала скорость осевого перемещения увеличивается и производительность конвейера повышается. Структура движения винта, динамика и направленность силового поля его воздействия дает возможность осуществлять процесс транспортирования сильносвязных и липких материалов с минимальной энергоемкостью.

Для установки оптимальных параметров движения винта 2 амплитуду А осевого колебания вала с винтом можно регулировать вращением червяка 15. При этом вращение червяка 15 преобразуется во вращение червячного колеса 14 и водила 13 на требуемый угол. В результате регулировки гребни и впадины волнистых начальных поверхностей зубчатых колес 6 и 7 смещаются по фазе на требуемый угол ₆-₇ что обеспечивает в соответствии с формулой (1) изменение амплитуды циклического осевого перемещения зубчатого колеса 7 и, следовательно, вала 3 с винтом 2. Для изменения частоты осевого колебания вала сообщают вращение червяку 15 и обеспечивают условие

w₆ -w₇.

Таким образом, схемно-конструктивное решение предлагаемого винтового конвейера по сравнению с базовым объектом, принятым за прототип, обеспечивает эффективный процесс транспортирования материалов с низкой сыпучестью и высокой вязкостью и расширяет его технологические возможности, так как конструкция исполнительного механизма вибровозбудителя позволяет устанавливать оптимальные значения кинематических режимов транспортирующего рабочего органа как в процессе перемещения материала, так и при переходе к новым исходным условиям (вид перегружаемого материала, его физико-механические свойства и структурно-агрегатное состояние) за счет регулировки амплитуды и частоты циклического осевого перемещения вала с винтом и закон его движения.