Бакшеев В. В., Третьяков П. Ю., Ситников В. Н.

Тюменский государственный архитектурно-строительный

университет, Россия

Характеристики и расчет винтового рыхлителя

с винтовой поверхностью левой навивки

В сельскохозяйственном, строительном и других производствах часто используют винтовые рыхлители [1, 6]. В основу расчета их производительности положена известная формула [2]:

(1)

где n – частота вращения вала шнека, об/мин;

D – диаметр шнека, м;

– коэффициент наполнения;

ρ – насыпная плотность материала, кг/м³.

С целью проверки теоретических предположений изготовили полевую установку и провели экспериментальные исследования.

Для проверки разработанного технического решения проведены исследования в специальном канале (рис. 1).

Рис. 1. Общий вид проведения экспериментальных исследований

(на переднем плане – грунтовый канал)

Исследования проводились на установке, рабочим органом которой является рыхлитель шнекового типа с винтовыми поверхностями левой навивки (рис. 2).

а б

Рис. 2. Общий вид рыхлителя со сплошной левой навивкой:

а – спереди; б – сбоку.

Исследуемый рыхлитель имеет следующие параметры:

материал рыхлителя – сталь пружинная 65Г;

толщина винта – δ = 2,5 мм;

диаметр шнека – D = 200 мм;

диаметр вала – d = 20 мм;

шаг шнека – S = 220 мм;

общая длина – L = 260 мм;

масса – 2,810 кг.

Результаты исследований производительности сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

Результаты экспериментальных исследований

Показатель	Материал	Значение	Примечание
производительность, Q, м^3/с (х 10^-4)
	торф	53
	песок	51
	земля	50	обработанная
частота вращения вала n, об/мин		100 – 130

Экспериментальные данные обрабатывали дисперсионным анализом многофакторного опыта по методике [3].

Полученные данные представим в виде гистограммы (рис. 2).

Рис. 2. Гистаграмма производительности рыхлителя на различных материалах (торф, песок, земля)

Из гистограмм следует, что в торфе у рыхлителя достигается наибольшая производительность (Q = 53∙10^-4 м³/с). Наименьшая производительность – на земле (Q = 50∙10^-4 м³/с).

Мощность, потребная для работы рыхлителя:

, (2)

где N_a – потребная мощность, кВт;

Q_m – производительность массовая, м³/ч;

L – длина винта, м;

D – диаметр шнека, м.

Результаты исследований по определению мощности сведены в

таблицу 2.

Таблица 2.

Результаты экспериментальных исследований

Показатель	Материал	Значение	Примечание
мощность N, Вт
	холостой ход	528,92
	вода	570,47
	торф	574,25
	песок	593,14
	земля	678,25	обработанная
частота вращения вала n, об/мин		100 – 130

Полученные данные представим в виде гистограммы (рис. 3).

Рис. 3. Гистаграмма производительности рыхлителя на различных материалах (холостой ход, вода, торф, песок, земля)

Из гистограмм следует, что при холостом ходе у рыхлителя затраты мощности наименьшие (N = 528,92 Вт), а наибольшие – при работе на земле (N = 678,25 Вт).

Таким образом, разработанная нами конструкция винтового рыхлителя может быть рекомендована для внедрения в производство, связанного с разработкой торфа, песка, земли.

Список литературы

1. Бакшеев В. Н. Гидромеханизация в строительстве: Учебное пособие – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. – 208 с.

2. Борисов А. М., Фатеев М. Н., Гохтель А. Х. Сельскохозяйственные погрузочно-разгрузочные машины. – М.: Машиностроение, 1973. – 160 с. 3. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта: (С основами статистической обработки результатов исследований). – М.: Колос, 1979. – 416 с.

4. Красников В. В. Подъемно-транспортные машины в сельском хозяйстве. – М.: Колос, 1973. – 464 с.

5. Шенк Х. Теория инженерного эксперимента. (Перевод с английского Е. Г. Коваленко) – М.: Издательство «Мир», 1972. – 382 с.

6. Юфин А. П. Гидромеханизация. – М.: Стройиздат, 1974. – 223 с.