Шнек: понятие, виды, изготовление, применение

 Встречается множество различных механизмов для транспортировки сыпучих грузов или жидкости. Многие из них применяются при создании насосного оборудования, получившее широкое распространение. Шнек часто используется в качестве основы при создании шнековых насосов. Они характеризуются достаточно большим количеством привлекательных качеств, к примеру, отсутствие шума и вибрации на момент эксплуатации.

Шнек

Устройство большинства насосов и другого оборудования связано с особенностями шнека. Именно поэтому следует подробно рассмотреть, что такое шнек и какими свойствами он обладает. Шнек – стержень со сплошной винтовой поверхностью, которая расположена вдоль одной оси. Рассматривая его характеристики следует уделить внимание нижеприведенным моментам:

1. Зачастую шнек выступает в качестве рабочей части механизма, предназначение заключается в перемещении груза или другой среды.
2. В качестве устройства прообраза шнека стал архимедовой винт. Он также получил весьма широкое распространение при создании различных ответственных конструкций.
3. Назначение может быть связано с перемещением различных сыпучих материалов.

В целом можно сказать, что шнек является достаточно сложным изделием, которое напоминает восходящий винт. При этом изделие может отличаться по достаточно большому количеству различных признаков, по которым и проводится классификация.

Классификация

Как ранее было отмечено, существуют самые различные виды шнеков, от формы и других характеристик во многом зависит область применения. Основными признаками классификации можно назвать нижеприведенные моменты:

1. Наклон желоба.
2. Направление спирали.
3. Переменность шага.
4. Диаметральный размер вала.
5. Конструктивные исполнения.

Все разновидности изделия характеризуются своими определенными особенностями. Некоторые типы шнеков получили весьма широкое распространение, другие устанавливаются намного реже. Примером можно назвать обратный шнек, которые имеет особое направление витков.

Горизонтальный шнек

Конвейеры ленточного типа сегодня встречаются в самых различных производственных помещениях. Он устанавливается в промышленных помещениях, характеризуется повышенной производительностью. Основными узлами подобного механизма можно назвать следующее:

1. Привод. Как правило, он представлен сочетанием электрического двигателя и редуктора, предназначенного для уменьшения количества оборотов и существенного повышения передаваемого усилия.
2. Вращательный винт и есть шнек, который проводит транспортировку сыпучих материалов.
3. Желоб с полуцилиндрическим основанием выступает в качестве транспортировочной ленты. Именно подобная форма обеспечивает наиболее благоприятные условия для накопления и перемещения сыпучих материалов.

В днище желоба часто создается отверстие, через которое осуществляется разгрузка сыпучего материала. Ключевыми особенностями подобного винта назовем следующее:

1. Поверхность винта может быть ленточной, сплошной, фасонной, лопастной и другой формы. Выбор проводится в зависимости от того, какой груз должен транспортироваться.
2. Для передачи вращения деталь имеет вал. Он может состоять из отдельных секций, выполнен в трубчатом виде или сплошным.
3. Фиксация вала осуществляется за счет концевого или промежуточного подшипника.
4. Требуемые эксплуатационные качества обеспечиваются за счет того, что один из подшипников создается упорным.

Конвейеры подобного типа сегодня устанавливаются в самых различных промышленных сооружениях. Это связано с их относительно низкой ценой и повышенной надежностью, а также требуемой эффективностью.

Питатель шнековый

Шнек является лишь исполнительной деталью. Для вращения устанавливается своего рода питатель, который может обладать различными конструктивными особенностями. Классический вариант исполнения представлен сочетанием следующих элементов:

1. Электрический двигатель. Подобное устройство в большинстве случаев обеспечивает создание вращательного движения. Встречаются модели, которые могут питаться от сети 220В и 380В.
2. Предохранительная муфта позволяет исключить вероятность повреждения электрического двигателя при возникновении большого усилия. Устанавливается много различных видов предохранительных муфт, все они характеризуются своими определенными свойствами.
3. Как правило, на выходе электрического двигателя вал получает большое количество вращений. При этом передаваемое усилие не существенное. Изменить это можно путем установки редуктора, к примеру, червячного.
4. Редуктор соединяется с рабочим узлом при помощи зубчатой передачи. Она характеризуется повышенной устойчивостью к износу, может прослужить в течение длительного периода. За счет смены шестерен можно изменить передаваемое усилие или количество оборотов на выходе.

Питательное устройство выдерживает высокую нагрузку, при этом прослужить в течение длительного периода.

Вертикальный шнек

Также может устанавливаться и вертикальный вариант исполнения шнека. Его ключевыми моментами назовем следующее:

1. Деталь представлена сочетанием короткого горизонтального винта, который защищен специальным цилиндрическим кожухом.
2. Шнек крепится в подвешенном состоянии на специальном упорном подшипнике. Для снижения вероятности повреждения подшипника его защищают, а также периодически смазывают.
3. Сыпучий или другой груз подается в нижнюю частью конструкции. При этом шаг расположения основных винтом может быть постоянным или переменным.

Стоит учитывать, что вертикальный шнек может применяться только в случае, когда высота составляет 15 метров.

В некоторых случаях они устанавливаются в качестве основного элемента инструмента, предназначенного для бурения скважин и проведения других земляных работ.

Использование шнеков и принцип их действия

Простота детали и ее относительно невысокая стоимость определила широкое распространение. Примером можно назвать следующее:

1. Принцип действия определяет то, что шнек устанавливается в качестве основной детали различного оборудования, при помощи которого проводится бурение.
2. Оборудование в пищевой промышленности также часто создается на основе этой детали.
3. Многое оборудование из сельскохозяйственной области также представлено сочетанием электрического двигателя и шнека.
4. Механизмы, предназначенные для транспортировки различных грузов.

Сегодня сложно себе представить промышленные предприятия без левого или правого винтового устройства.

Принцип действия связан прежде всего с использованием вращательного винта, спиральная часть которой выполняет основные действия. Сыпучий материал может быть расположен между корпусом и винтовым пером.

За счет универсальности есть возможность создать самое различное оборудование, при этом не требуются существенные финансовые вложения.

Основные схемы работы

В интернете можно встретить чертеж шнека. При этом следует учитывать, что существует несколько схем работы: тянущая и толкающая. В первом случае привод расположен со стороны разгрузки, во втором с загрузочной стороны. При этом может применяться формула расчета для расчета максимально допустимой нагрузки.

Часто встречается понятие экструзии. Этот метод формовки пластичных материалов существенно ускоряет производственный процесс, а также позволяет исключить вероятность влияния человеческого фактора на результат. Он применяется при выпуске изделий из резины, связан с процессом вулканизации.

На момент эксплуатации происходит постоянное трение рабочей поверхности. Из-за этого существенно повышается степень износа, приходится постоянно тратить средства на поддержание механизма в рабочем состоянии. Даже незначительная поломка может стать причиной серьезного износа. Решить проблему можно путем самостоятельного изготовления подобной детали, так как это обходится намного дешевле.

Способы изготовления

При необходимости снизить собственные затраты можно провести создание шнека своими руками. Для изготовления потребуется следующее:

1. Листовая сталь, которая имеет толщина 3 мм.
2. Вал, при помощи которого передается усилие.
3. Крепежные соединения, за счет которых обеспечивается фиксация детали.
4. Двухступенчатый редуктор. Для выбора проводится расчет шнека, предназначение редуктора заключается в снижении количества оборотов и повышении усилия.
5. Электрический асинхронный двигатель передает основное вращение. На сегодняшний день в большинстве случаев устанавливается модель на 220В, так как она характеризуется высокой эффективностью и низким энергопотреблением.

Привод шнека характеризуется небольшими размерами в случае, когда нужно не существенно изменять выходные параметры электрического двигателя. Стандартный корпус изготавливается в виде трубопровода, который разделен на несколько секций. При этом соединение секций проводится болтами. Также есть две секции: одна предназначена для загрузки, вторая для выгрузки транспортируемого материала.

Часто можно встретит ситуацию, когда самостоятельное изготовление механизма предусматривает переделку старого. Многие специалисты отмечают, что подобный подход нецелесообразен. Рассчитать производительность можно при применении определенным формул.

Для производства винтового устройства требуется также определенный набор инструментов:

1. Сварочный аппарат.
2. Болгарка.
3. Ножовка по металлу.
4. Различные измерительные приборы.

Для повышения эффективности устройства следует проследить за формой витка. Даже несущественные дефекты могут стать причиной существенного снижения производительности оборудования.

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:

1. Шнек представлен прямой осевой трубой, на которой по спирали расположена захватывающая пластина.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

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.

Развертка поверхности прямого винтового коноида переменной ширины

Встречается также вариант исполнения шнека с переменной шириной. В этом случае внутренняя направляющая расположена на конусе, ширина поверхности коноида может существенно различаться.

Измерение ширины на протяжении всей длины происходит от минимального значения к максимальному. Именно эта отличительная особенность определяет основные свойства рассматриваемой детали.

Развертка поверхности косого винтового геликоида

Подобный шнек также может применяться при необходимости. Его ключевыми моментами назовем следующее:

1. Поверхность, образующаяся при развертке, параллельна соответствующей линии, получающейся при вращении соосного конуса.
2. Выделяют определенный угол при вершине, который часто называется направляющим конусом.

Подобная развертка также учитывается при проведении самых различны расчетов.

Графический способ

Рассматриваемый метод отображения механизма предусматривает разбивание горизонтальной проекции на равные части, после чего каждая принимается за равнобокую трапецию.

В подобном случае учитывается довольно большое количество различных значение. Примером можно назвать ширину, а также угол соотношения.

Аналитический способ

Проще всего в применении именно аналитический метод. Он основан на принципе деления поверхности косого геликоида на однополостные гиперболоиды вращения.

В технической документации можно встретить формулы, по которым проводится определение размеры развертки одного витка.

Развертка винтовой поверхности переменного шага

Приведенные выше случаи предусматривают развертку детали, при которой шаг лицевой и обратной части совпадают, расположены он по спирали. Для существенного увеличения угла подъема проводится увеличение показателя шага.

Построение проекции проводится при применении тех же методов. Разница заключается в том, что приходится определять истинную длину каждой боковой стороны изделия.

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.

Недостатки шнекового насоса

У рассматриваемого устройства есть достаточно много недостатков, которые должны учитываться. Основными можно назвать:

1. Стоимость конструкции может быть существенно завышена. Продукция отечественных производителей обходится намного дешевле, но промышленные характеризуются более высокими эксплуатационными характеристиками.
2. Конструктивные особенности не позволяют устройству работать на холостом ходу. Это может привести к перегреву и повышенному износу механизма.
3. Объем перемещаемой воды находится постоянно на одном уровне. Другими словами, подобный насос не может использоваться для регулировки давления в системе.

Недостатки шнекового насоса не позволяют его эксплуатировать в определенных условиях.

Центробежно шнековый насос

Рассматриваемый шнековый насос характеризуется определенными особенностями, связанным с принципом работы. Ее особенности заключаются в следующем:

1. Шнек вращается на большой скорости.
2. За счет вращение на большой скорости создается центробежная сила.
3. Основная деталь находится в герметичном корпусе, который в большинстве случаев изготавливается при применении стали или пластика.
4. Лопасти создают определенные камеры. На момент работы насоса они постепенно заполняются. При производстве уделяется внимание высокой точности фиксации винта, между лопастями и стенками есть незначительный зазор.

Достоинством подобного варианта исполнения можно назвать то, что даже значительная примесь не становится причиной серьезного износа конструкции. Именно поэтому подобный насос стал применяться в самых различных отраслях промышленности.