Шнек: определение, назначение, устройство

Порядок изготовления шнека

Понадобятся материалы и инструменты:

  1. Толстостенная железная труба Ø 40 мм и труба профильная;
  2. Шлифмашинка с диском по металлу, электродрель и сварка;
  3. Лист стали толщиной ≈ 2 мм;
  4. Рулетка, карандаш, картон для изготовления шаблона, краска;
  5. Долото, рашпиль, точило и метизы (болты с гайками);

Сначала необходимо сделать собственно ленточный транспортер, который предлагается в двух вариантах:

  1. Для самостоятельного изготовления больше подойдет шнековый погрузчик с сухой выгрузкой грунта, то есть, грунт не смачивается водой, а вынимается на поверхность в таком состоянии, в каком он находился на глубине. Этот метод подразумевает быстрый износ деталей и рассчитан на бурение неглубоких скважин, или заготовку нескольких шнеков для замены в процессе бурения;
  2. Выемка грунта с промывкой водой происходит намного быстрее, но механизм требует доработки в области долота. Износ деталей уменьшается на счет уменьшения трения и водяного охлаждения механизма. Ниже будет рассмотрен именно такой вариант, который можно без воды использовать не только как инструмент для бурения, но и, например, как погрузчик зерна.

Перед тем, как сделать шнек своими руками, заготавливают материал. В качестве корпуса берется 120-сантиметровый обрезок трубы, торцы которого ровно обрезаются шлифмашинкой. Далее из листовой стали нужно вырезать квадрат со сторонами 200 х 200 мм, в центре квадрата просверлить Ø 40 мм и сделать прорезь шлифмашинкой от центра в любом направлении к краю. Это будет один виток спирали конвейера, которых нужно будет изготавливать несколько. Чтобы сделать ее круглой, квадрат обрезают сваркой или шлифмашинкой до формы круга с Ø180 мм, спираль изгибают так, чтобы шаг между витками спирали был в пределах 80-100 мм.

У вас должен получиться круг, начало и конец которого не совпадают в плоскости. Эта деталь послужит, как шаблон: его нужно будет приложить к листу стали, очертить контур карандашом и вырезать следующий круг. Красить эти заготовки для предохранения от коррозии лучше сразу, а после сборки конструкции покрасить их еще раз.

При шаге между спиралями 100 мм для каждого сегмента шнека необходимо вырезать 12 спиралей (перьев). На оси шнека кольца закрепляют сваркой, между собой – тоже. После проведения сварочных работ швы оббивают молотком и зачищают от окалины рашпилем.

Профильная труба нужна для изготовления крепежной системы шнека. Сверху труба оставляется открытой, чтобы в нее подавалась вода. Для производства шнека под зерновые воду просто не заливают. Профильная труба вставляется на 2/3 в круглую и приваривается, а щели между трубами закрываются отрезками листовой стали. В квадратной трубе отступают 2 см от верхней части и сверлят сквозное отверстие Ø 10 мм.

Изготовление приемника, который расположен с обратной стороны шнека, заключается в приваривании четырех стальных отрезков, повторяющих контуры профильной трубы. Отступив 2 см от нижнего конца, также сверлят сквозное отверстие Ø 10 мм, через которое пир помощи болтового соединения фиксируется вся конструкция. Резьбовое соединение лучше не применять, чтобы при обратном вращении шнека конструкция не рассоединилась.

Далее изготавливается долото для шнека, которое будет крепиться на сварку и находиться в отдельном подъемнике. Долото проще приобрести готовое, чем изготовить самостоятельно, так как для него нужны твердые сплавы металлов, которые в домашних условиях обрабатывать очень сложно. Кроме твердосплавных наконечников, можно использовать алмазные. Долото – инструмент сменный, и крепится к шнеку при помощи шпильки или резьбовым соединением. Чаще всего промышленные долота бывают двух- и трехлопастными, армированными шести- или восьмигранными резцами из твердых сплавов. Самодельное долото приваривается к шнеку (см. рисунок ниже):

В завершение работ лопасти шнека затачиваются для более легкого разрезания грунта – это можно сделать на точильном камне или напильником. При использовании шнека для перевалки зерновых культур заточка не требуется.

Готовый шнек красят антикоррозийной краской с предварительной грунтовкой стальных поверхностей. При эксплуатации большая часть краски сотрется, но восстанавливать ее не нужно – она сотрется в тех местах, которые постоянно соприкасаются с грунтом, поэтому там ржавчина не появится.

Практика показала, что на изготовление одного шнека уйдет не более 5 часов, если у вас нет навыков работы с железом

Но здесь важно качество, а не скорость изготовления, поэтому лучше не спешить

Развертка поверхности прямого кольцевого винтового коноида

При проектировании часто рассматриваемые развертка шнека. Ее особенностями назовем следующее:

  1. Развертка одного витка представлена частью плоского кольца, которые расположены между двумя концетрическими дугами.
  2. Длина большой дуги заключается в длине одного витка внешней винтовой линии.

Для расчетов основных параметров могут применяться самые различные методы, довольно большое распространение получил аналитический и графический.

Аналитический способ

Подобный способ предусматривает применение определенных формул при расчете

При этом важно обладать входными параметрами. Основное соотношение представлено формулой: L/l=R/r

Также при необходимости можно провести расчет угла выреза. Он выводится из следующего соотношения: a/360=2пR-L/2ПR.

Графический способ

Также при расчетах может применяться графический метод, который характеризуется меньшей точностью и сложностью в применении.

При графическом построении также отмечаются основные показатели, которые используются при аналитических расчетах.

Расчет пера винтового конвейера или шнека

Для пользователей КОМПАС-3D задача значительно упрощается, т к существует бесплатная библиотека «Перо шнека». выполняющая все за вас. Вам остается только ввести исходные данные и получить готовый чертеж или 3D-модель. Я понимаю, что халява разжижает мозги, но значительно сокращает затраченное время.

В результате у вас появится нечто подобное. Заполняем форматку, добавляем парочку тех. и этих требований и выдаем в производство.

Библиотека «Перо шнека» находится в свободном доступе и ее можно скачать в интернете. Кстати, она подходит ко всем версиям КОМПАС-3D, включая последнюю. Копируем файлы в папку с библиотеками ASCON/KOMPAS-3D V16/Libs/ и подключаем ее. В противном случае все считать придется самим.

Дано. Для винтового конвейера диаметром D с заданным диаметром вала d и шагом S (рис. а) необходимо изготовить перья размером Do. do и αо (рис. б). Будучи натянутыми на вал диаметра d при заданном шаге S. они должны образовать винт диаметром D. Для этого нужно, чтобы Do и do соответственно были несколько больше D и d, так как при растяжении навивки из перьев их диаметр несколько уменьшается.

Длина дуг L и l выражается через их радиусы и угол (рад):

При навивании перьев на вал эти дуги образуют винтовые линии: дуга I по валу диаметром d, а дуга L по воображаемому цилиндру диаметром D, равным диаметру винта.

Развертку винтовой линии можно представить в виде прямоугольного треугольника, у которого один катет равен шагу S, а другой — длине окружности, на которую навита винтовая линия, т. е. πD (рис. в).

Таким образом, можно записать следующие зависимости:

l = √ S&sup2 + (πd)&sup2L = √ S&sup2 + (πD)&sup2

С достаточной для расчета точностью D — d = Do — do. так как обе части примерно равны 2d. Подставляя значения этих параметров, получим

D — d = 2L / α — 2&#183l / α

Зная α, L и l, находим Do и do по выше приведенным формулам

Значение &#945o (град) будет

Таким образом можно найти необходимые размеры Do. do н &#945o. чтобы сделать шаблон, по которому можно изготовить перья для данного винтового конвейера. Для соединения перьев между собой следует на нх концах сделать припуск, равный 5. 10 мм в зависимости от способа их соединения.

Конусные шнеки обычно используются для уплотнения перемещаемого материала, поэтому, в основном, их изготавливают литыми, где и задается угол конуса и изменение шага витка. Если изготовливается из листа, сначала создается масштабная модель. Можно методом интегрирования контура пера, кому что проще.

Кому этой информации недостаточно, например необходимо подобрать оптимальные параметры шнека, найдите книгу Григорьев А.М.

Винтовые конвейеры М. «Машиностроение». 1972, 184 стр.

В книге рассмотрены примеры применения винтовых конвейеров, особенности их эксплуатации и применяемые методы их расчета. Изложены теория движения изолированной материальной точки в винтовом конвейере и рекомендации по распространению этой теории на сплошной поток транспортируемого материала.

Даны новые аналитические методы расчета и примеры проектирования высокопроизводительных и экономичных винтовых конвейеров. Книга предназначена для инженерно-технических работников, занятых исследованием, расчетом, конструированием, производством и эксплуатацией конвейеров.

Или зарубежную книгу Технология изготовления спиралей шнеков. Гевко Б М — Львов: Вища шк Изд-во при Львов, ун-те, 1986.- 128 с. В монографии изложена новая технология формообразования спиралей шнеков методом холодной навивки, прокатки и штамповки. Эта технология способствует повышению точности обработки деталей, снижению материалоемкости изделий, повышению производительности труда в машиностроении и приборостроении. Разработки автора введены в нормали Министерства тракторного и сельско-хозяйственного машиностроения и используются на предприятиях отрасли.

Есть конечно и другие книги. «Шукайте», как сказал бы автор последней.

Сферы применения

Прототипом современного шнека является винтовой механизм, который был изобретен Архимедом.

С тех пор данная конструкция получила большую популярность и стала использоваться во многих отраслях промышленности. С ее помощью транспортируются сыпучие, порошкообразные, полимерные и мелкокусковые материалы в таких отраслях, как:

  • производство строительных материалов,
  • комбикормовая промышленность,
  • химическая промышленность,
  • мукомольная промышленность,
  • пищевая промышленность,
  • производство вездеходов, комбайнов и буровых машин,
  • машиностроение.

На предприятиях, занимающихся производством машин, с помощью буров осуществляется транспортировка сливной стружки, образующейся в станках. Они входят в комплектацию стрелкового оружия, где используются в качестве магазина для патронов. Самым простым шнековым механизмом, который можно встретить практически в каждом доме, является мясорубка.

В процессе литья полимеров используются 3-зонные шнеки (зона приема материала, зона компрессии, зона дозирования).

Нецелесообразно использовать винтовые шнековые конвейеры на производственных участках, где осуществляется транспортировка липких, высокоабразивных и сильно уплотняющих грузов.

Изготовление винта: возможные ошибки и рекомендации

Сложность шнека и механизмов, основанных на этой детали, определяет то, что некоторые ошибки могут стать причиной снижения эффективности. Основные рекомендации следующие:

Шнек представлен прямой осевой трубой, на которой по спирали расположена захватывающая пластина.
При изготовлении важно придать изделию максимально приближенную балансировку. В противном случае при эксплуатации может возникать вибрация, шум и многие другие проблемы

Серьезные дефекты становятся причиной износа детали.
Встречаются и ленточные варианты исполнения шнека. Подобная деталь изготавливается из трубы и широкой ленты, которая проходит через специальные промежуточные ребра для обеспечения надежной фиксации. Этот вариант исполнения устанавливается в случае транспортировки сыпучих и липких веществ.
В большинстве случае производство шнека проводится на токарном оборудовании. Высокая точность изделия повышает эксплуатационные свойства механизма.

Процедура производства предусматривает вытяжку витков. В подобном случае нужно исключить вероятность допущения следующих ошибок:

  1. Нужно точно рассчитывать величины шага.
  2. Конечное расположение концов должно выбираться с учетом осевой линии вала.

При изготовлении применяется металл, который характеризуется повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды. Примером можно назвать нержавеющую сталь, на которой не появляется коррозия при длительной эксплуатации при повышенной влажности.

Преимущества шнекового насоса

Часто проводится установка шнековых насосов. Они характеризуются следующими особенностями:

  1. Высокая производительность. В продаже встречаются модели оборудования, которое обладает достаточно высоким показателем пропускной способности. Это связано с тем, что от геометрических особенностей шнека зависят многие другие характеристики создаваемого механизма. Именно поэтому проблем с выбором, как правило, не возникает.
  2. На момент работы исключается вероятность возникновения вибрации и шума. Этот недостаток свойственен достаточно большому количеству различных изделий. Из-за сильной вибрации, как правило, существенно снижается эксплуатационный срок, крепления теряют свою надежность.
  3. Устройство может создавать давление в системе самостоятельно. Некоторые виды насоса не могут образовывать в системе вакуум, поэтому после длительного простоя быстрый старт практически невозможен. В рассматриваемом случае нагнетание жидкости происходит практически сразу после подачи питания.
  4. Работа насоса не предусматривает повреждение стенок колодца. Поэтому колодец может прослужить в течение длительного периода.
  5. Конструкция достаточно проста в обслуживании. Большая часть элементов может быть заменена самостоятельно, при этом обходятся они в относительно небольшую сумму средств.
  6. Не требуется техника нагнетания. За счет этого обеспечивается требуемое давление на протяжении всего срока эксплуатации.
  7. В продаже встречается довольно много моделей, предназначенных для работы в самых различных условиях.
  8. Насос применяется практически на любой глубине. Это связано с тем, что конструкция выдерживает высокие осевые нагрузки.
  9. Устройство может использоваться для откачивания канализационных стоков.

Приведенная выше информация указывает на то, что насосы рассматриваемой категории обладают достаточно большим количество преимуществ, из-за которых шнековые насосы устанавливаются в самых различных сферах.

Нюансы выбора

Для того чтобы выбрать составную часть для бензобура, учитывают такие значения.

  1. Мощность самого механизма.
  2. Параметры крутящего момента.
  3. Особенности размера места посадки.
  4. Вид соединителя с мотобуром. Оно бывает резьбовым, трехгранным, шестигранным или цилиндрическим.

Наряду с этими параметрами, необходимо учитывать особенности почвы и особенности поставленных задач. Существуют двухзаходные варианты с несколькими режущими частями, которые оснащены одной забурной направляющей. Резцы производят из высококачественной стали, имеется износостойкий наконечник.

В недорогих моделях нет сменных ножей. Режущая часть приварена к основной конструкции, что значительно уменьшает производительность и результативность работ. Однако такие изделия подходят для выполнения мелких бытовых задач. Еще несколько нюансов выбора шнека.

  • Длина. Изделия выпускают длиной от 80 до 100 см. Выбор элемента зависит от типа поставленных задач.
  • Диаметр. Параметр варьируется от 10 до 40 см.
  • Значения коннектора.
  • Зазор между витками винтовой ленты. Большое расстояние лучше выбирать для мягкой земли, малое расстояние — для грунта большой плотности.
  • Плотность эвольвенты.

Для увеличения глубины бурения используют специальные удлинители для шнека. Они бывают длиной от 30 до 100 см. Использование дополнительного удлинителя дает возможность увеличения глубины отверстий до нескольких метров

При покупке изделий для бурения льда главное внимание уделяют диаметру изделия. Элементы, предназначенные для грунта, не подойдут

При работе на ледовой поверхности диаметр создаваемой лунки отличается от размеров режущего элемента. Инструмент диаметром 20 см создает углубление шириной 22-24 см.

При выборе шнека для бура учитывают цель применения углубления. К примеру, если предполагается установка свай или столбов, то бетонные изделия не должны соприкасаться со стенками лунки. В зазоры заливается цементный раствор. Поэтому сваи 60х60 мм устанавливают в отверстия, проделанные шнеком с диаметром 15 см. Для сечения столба 80х80 берут шнек диаметром 20 см.

При создании отверстий для ограждений многие пользователи рекомендуют выбирать универсальные мотобуры. К ним подходят шнеки диаметром 20 см. Дополнительно можно приобрести насадки длиной 15 или 20 см. Первый тип предназначен для отверстий под малые сваи, второй — для более больших. Диаметр шнека в 30 см используют реже. Чаще всего его берут для создания отверстий под тяжелые большие ограждения.

Устройство шнека

Шнековый транспортер состоит из вала, по оси которого закреплена винтовая грань. Вал-винт вращается при помощи электромотора, который соединен с ним не напрямую, а при помощи цепной или ременной передачи. Винт располагается внутри трубы или желоба, которые оснащены погрузочной горловиной с одной стороны и выходным отверстием — с другой. Спираль вала, вращаясь, передает груз, цемент, песок или другие строительные материалы из одного конца конструкции в другую, последовательно передвигая его по своей оси.

Устройство шнека для цемента.

Шнеки бывают горизонтальными и вертикальными. Чаще всего можно увидеть шнековые транспортеры, располагающиеся под углом 30-60°. Шнек для цемента, работающий на основе толкающей схемы, дополняется бункером, из которого устройство переправляет цемент к точке выгрузки. Часто такие бункеры имеют специальную отсекающую заслонку. Она позволяет мгновенно прекратить доступ цемента в конвейер при надобности технического обслуживания или в аварийных целях.

Цемент является мелкодисперсным материалом, а потому конструкция конвейера должна отвечать определенным требованиям:

  1. Высокая прочность на истирание — все части агрегата должны быть надежными, чтобы не вызывать сбоя в производстве в случае выхода из строя какой-либо детали.
  2. Привод должен быть надежно защищен от попадания пыли, которая неизменно возникает при работе с сыпучими материалами, в особенности с цементом.

Шнековые элеваторы могут использоваться на производствах непрерывно, на протяжении всей смены, без выключения либо циклически, проходя до нескольких циклов включения/выключения. Этот связано с особенностями производства: требуется ли непрерывная подача цемента либо материал транспортируется дозированно, в зависимости от надобности.

Толщина винтового пера, которое является основной движущей конструкцией агрегата, не всегда одинаковая. Тонкое перо, являющееся стандартным, не превышает в толщину 3-5 мм. Усиленным пером принято считать такое, толщина которого не превышает 5-7 мм. а для тяжелых условий, в которых будет проходить эксплуатация транспортера, изготовляется специальное, сверхтолстое винтовое перо, толщиной до 10 мм.

Как выбрать диаметр

Некоторые модели бурильных приспособлений предназначены не для обработки земли, а для обустройства отверстий в ледяной поверхности. Для бурения скважин в грунте такие изделия не используются.

Необходимо правильно подбирать диаметр шнека. При бурении получаемое отверстие будет отличаться от размеров режущего элемента. Например, шнек 200 мм обеспечивает получение отверстия 220-240 мм.

На выбор накладывает отпечаток и цели использования пробуренных скважин. Ведь в них будут ставиться столбы, которые не должны вплотную прилегать к стенкам отверстия.

В зазоры будет заливаться раствор для бетонирования. Именно поэтому столбы сечением 60х60 мм следует ставить в скважины, пробуренные шнеком 150 мм, а для конструкций 80х80 мм потребуется шнек 200 мм.

Первая насадка будет применяться для небольших столбов, а вторая – для более крупных. Приспособления на 300 мм используются в быту редко, в основном при заливке обширных столбчатых фундаментов или же для монтажа больших опор. Причем более крупные шнеки применяются только на мощных мотобурах.

Чтобы использовать мотобур с наибольшей эффективностью, следует правильно выбрать комплектующие элементы для него, включая качественный и прочный шнек. Бурильное приспособление должно соответствовать цели использования и характеристикам грунта.

Когда применяется шнековый способ бурения скважины?

При шнековом бурении чаще всего бурятся скважины небольшой глубины (до 20 метров) шнеками небольших диаметров (до 1500 мм).

Перечислим несколько самых популярных направлений работ, при которых применяется шнековое бурение:

  • установка дорожных ограждений, дорожных знаков, оград, столбов, опор,
  • взятие проб грунта с разной глубины,
  • создание буронабивных свай,
  • пересаживание деревьев,
  • завинчивание винтовых свай,
  • лидерное бурение для забивки свай.

Наиболее часто такое бурение производится буровыми шнеками в грунтах категорий III- Х по классификации крепости горных пород Протодьяконова. В твердых грунтах категорий III–IV процесс бурения требует высокой квалификации работников и использования наиболее надежного, профессионального рабочего инструмента.

Рейсовый

При рейсовом способе бурения используются шнеки, которые наращиваются штанговыми удлинителями для достижения заданной глубины. Шнековый бур забуривается на глубину витков, извлекается из скважины по мере наполнения витковой части буримой породой. Порода сбрасывается в стороне от скважины, шнек погружается обратно за следующей порцией грунта.

Процесс продолжается до достижения необходимой глубины. Производительность такого метода зависит, в том числе, от длины винтовой части шнека. Но тут нельзя забывать о том, что, чем больше диаметр, тем более тяжелый груз извлекается базовой машиной из скважины.

Сам винтовой шнекобур и удлинители — внушительная металлическая конструкция, а вместе с грунтом, особенно при большой глубине бурения, этот комплекс может оказаться на грани грузоподъемности базовой машины. В шнекобурах Технопарка «Импульс» учтена эта особенность — количество витков зависит от серии шнека и его диаметра, но с учетом максимально возможного объема породы, который предстоит извлечь.

Фото: Шнек производства Технопарк «Импульс»

Поточный

При поточном способе выход породы из забоя происходит постоянно на всей глубине бурения. Этот способ более производительный, чем рейсовый. При работе поточным способом не надо постоянно извлекать шнек с породой, т. к. буримая порода сама движется по всей длине инструмента к устью скважины. Достигается такая производительность за счет того, что реборда идет по всей длине шнека и всех удлинителей. Соединяются шнек и удлинители таким образом, чтобы на стыке последний виток шнека переходил в первый виток удлинителя — получается шнековая колонна. Вращения колонны производят непрерывное (поточное) транспортирование буримого грунта из забоя на поверхность.

Выбор способа бурения зависит от поставленной задачи.

Полностью винтовые бурильные колонны всегда производительнее, но дороже, чем шнекобур с удлинителями-штангами. Если бурится скважина глубиной до 5 или 10 м., то рейсовый способ будет комфортным, а если 10 м.и глубже — наиболее предпочтительным будет поточный способ.

Есть виды работ, при которых поточный способ бурения необходим. Это те работы, которые требуют идеально четкие диаметр, вертикальность, ровность по всей глубине скважины, например, лидерное бурение для последующей забивки свай или создание скважин для изготовления буронабивных свай.

Применение шнеков

Схема установки для производства бетона с применением шнека.

Шнек для цемента применяется на малом, среднем и крупном производстве. Бетонная промышленность уже давно и активно использует шнековые транспортеры. Это позволяет избежать множества неудобств. Поскольку агрегат прост в использовании, выполнен из небольшого количества простых деталей, он также весьма прост в обслуживании и использовании. Шнеки для цемента бывают разной длинны. Именно благодаря своей простой конструкции пользователь всегда сможет нарастить или уменьшить транспортер до нужной длины. На рынке множество производителей предлагают уже готовые конвейерные системы на основе шнеков самой различной длины. Однако всегда можно заказать шнек для цемента с учетом будущего роста производства. Стандартный срок годности на шнековые транспортеры — год. Однако многие крупные предприятия, соблюдая условия эксплуатации оборудования, могут похвастаться многократным превышением этого периода.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector