РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДОЗИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ КОРМОВ
ЛОПАСТНЫМ СПИРАЛЬНО-ВИНТОВЫМ ДОЗАТОРОМ
Цель теоретических исследований – это разработка математического обоснования
рациональных технологических, конструктивных, кинематических и энергетических
параметров.
2.1. Обоснование и разработка конструкторско-технологической схемы дозатора
На основании проведенного в первой части обзора конструкций дозаторов
концентрированных кормов, критического анализа их достоинств и недостатков, а
также технико-экономического анализа конструкций дозаторов, следует, что для
хозяйств с малым поголовьем животных оптимальным является спирально-винтовой
дозатор.
У каждого дозатора есть свои положительные и отрицательные стороны.
Исследователи и изобретатели неоднократно старались скомбинировать конструкции
дозаторов таким образом, чтобы положительные стороны разных типов дозаторов
дополняли друг друга и устраняли недостатки, присущие каждому типу по
отдельности. Например, к.т.н. Леонтьев П.И. и Плачкова В.А. [69, с. 26; 71, с.
29] предложили комбинацию шнекового и вибрационного дозаторов - виброшнековый
дозатор, в котором дозирование осуществлялось обычным шнеком, на который
накладывались колебания, за счет чего достигалась более высокая
производительность.
Анализ тенденций повышения эффективности технологического процесса
спирально-винтовых дозаторов, проведенный в первой части диссертационной
работы, показывает, что одним из наиболее перспективных направлений является
повышение несущей способности рабочих органов.
Основной рабочий орган спирально-винтового дозатора – это вращающаяся
цилиндрическая винтовая спираль (пружина), помещенная в кожух (материалопровод)
[27, с. 10]. Материал при загрузке в дозатор попадает в пространство между
витками спирали и под действием реакции со стороны пружины и силы трения со
стороны внутренней поверхности материалопровода перемещается в осевом
направлении.
Недостатком этого способа является ограниченность воздействия на корм со
стороны витков пружины. Корм, перемещаемый витком спирали на определенное
расстояние, затем сходит с его поверхности из-за малой несущей способности
витка. Таким образом, спираль воздействует на частицу материала ограниченное
время. Повышая несущую способность спирали, можно получить более высокую
эффективность работы дозатора по сравнению с известными конструкциями.
Анализ известных конструкций рабочего органа винтового транспортера – винта
(рис. 2.1), показал, что выбор конструкции зависит от вида перемещаемого
материала и назначения:
- сплошной винт (рис. 2.1 г) служит для жидких и сыпучих материалов;
- ленточный (рис. 2.1 в) – для крупнокусковых и слипающихся материалов (часто
служит для перемешивания различных компонентов);
- лопастной (рис. 2.1 б) – для активного перемешивания и транспортирования
сильно слипающихся и волокнистых материалов;
- спиральный (рис. 2.1 г) – для перемещения сухих сыпучих материалов.
По аналогии с вышеприведенными примерами объединения положительных свойств
различных типов дозаторов предлагается дополнить спирально-винтовой дозатор
лопастями – дисками, устанавливаемыми на спирали под определенным углом (так
называемым углом атаки). В лопастном спирально-винтовом дозаторе
производительность повысится по сравнению с обычным спирально-винтовым
дозатором за счет лопастей, которые смогут сообщать импульс силы большему
количеству материала.
Рис. 2.1. Конструкции винтов винтовых транспортеров [108, с. 146]:
а) спиральный; б) лопастной; в) ленточный; г) сплошной.
Поскольку в качестве концентрированных кормов выступают различные материалы, с
различными механико-технологическими свойствами (насыпная плотность, влажность,
фрикционные характеристики), следовательно, необходимо предусмотреть в
предлагаемом дозаторе возможность его регулирования и настройки на различные
режимы работы. Поэтому лопасти на спирали предлагается устанавливать не только
с регулируемым углом атаки (известное конструктивное решение, предложенное
к.т.н. А.С. Коломиец для разработанного им лопастного шнека [52]), но и с
регулируемым шагом расстановки лопастей по длине спирали (количеством лопастей
на единицу длины).
За основу предлагаемой принципиальной конструктивно технологической схемы (рис.
2.2) был принят обычный спирально-винтовой дозатор [27, с. 9; 40, с. 87],
основной рабочий орган которого – цилиндрическая спираль - изображен на рис.
2.1а.
а)
б)
Рис. 2.2. Схема технологического процесса предлагаемого дозатора:
1 – электродвигатель, 2 – фланец, 3 – спираль, 4 – материалопровод;
5 – загрузочное окно; 6 – крышка; 7 - выгрузное окно; 8 – лопасть.
а) схема «от привода»; б) схема «к приводу».
Электродвигатель 1 посредством фланца 2 соединяется с рабочим органом дозатора
– цилиндрической спиралью 3, которая вращается в цилиндрической трубе -
материалопроводе 4. Между материалопроводом и спиралью имеется зазор. На
спирали с определенным шагом и определенным углом атаки закреплены лопасти 8.
Материалопровод 4 с торца закрыт крышкой 6 и имеет два отверстия - 5 и 7 –
загрузочное и выгрузное окна соответственно.
Материал (в данном случае концентрированный корм) поступает в материалопровод 4
через загрузочное окно 5. Спираль 3 с лопастями 8, приводимая во вращение
электродвигателем, передает движение материалу и начинает увлекать его к
выгрузному окну 7, откуда он выгружается.
На рис. 2.2 изображены два общеизвестных варианта транспортирования сыпучих
материалов спирально-винтовыми транспортерами [142, с. 193 - 195], по которым
может