Изготовление шнеков: технология и оборудование

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.

Как сделать шнек своими руками – изготовить гибкий

Примерно две с половиной тысячи лет назад древнегреческий математик, физик и инженер Архимед изобрел водоподъемную машину, которая впоследствии стала носить название Архимедов винт. Именно это изобретение и послужило прообразом современных винтовых конвейеров.

Шнеки, как их иначе называют, имеют обширное применение в промышленности и не только. Мясорубки, сверла, буровые инструменты, все это работает с помощью шнеков.

Ну а мы сегодня подробно поговорим о применении винтовых конвейеров в снегоуборщиках, рассмотрим причины неисправностей его ремней (о них читайте тут), узнаем, как своими руками произвести замену износившихся элементов машины. Подробнее о самостоятельном ремонте – тут.

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.

Виды винтов шнеков используемых в конвейерах

Винт — это основной рабочий орган устройства. Его форма и материал, использованный для изготовления, зависть от особенностей назначения агрегата.

Основные применяемые конструкции винта следующие:

1. Сплошной. Стальные штампованные сегменты соединяются в единую спираль и устанавливаются на вал с помощью сварки или резьбовых соединений. Используется для транспортировки порошкообразных мелкодисперсных и среднезернистых веществ, не склонных к слеживанию. Труба наполняется грузом на 30-40 %, скорость вращения от 50 до 120 оборотов в минуту.
2. Ленточный. Отличается от сплошного винта тем, что со стороны вала оставлены просветы. Они обеспечивают меньшую производительность за счет того, что груз частично сваливается через прорези обратно. Такая конструкция применяется для сред, склонных к слеживанию и обеспечивает их перемешивание и дробление слежавшихся комков в процессе транспортировки. Могут справляться с гравием, щебнем и аналогичными материалами. Наполняемость желоба составляет 24-40 %, скорость вращения — от 25 до 100 об/мин.
3. Лопастной. Винт разбит на отдельные лопасти. Они идут с равным шагом. Одновременно с подачей материала лопасти рыхлят и перемешивают его. Используется для подачи кусковых материалов, желоб при этом заполняется на 25-35 %, скорость вращения — от 40 до 100 об/мин. Применяется также для перемещения влажных сред, таких, как цементный раствор или увлажненная глина. В этом случае заполнение составляет 15-25 %, скорость вращения- от 30 до 60 об/мин.
4. Фасонный Сплошной профиль винта дополнен фасонными вырезами и выступами на внешней кромке. Выполняет сразу ряд операций, таких, как перемещение, измельчение, размешивание. Применяется для бетонной смеси, асфальта, глиняных смесей. Желоб наполняется на 15-30 %, скорость вращения — 30-60 об/минуту.

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.

Конструктивные исполнения

Для различных задач по бурению существует инструмент различных конструкций. Во обще же производится оборудование диаметром от 72 до 750 мм, длина буровых штанг от 0,4 до 12500 мм.

Момент вращения передается от одной штанги к другой соединениями в различных формах:

• треугольные;
• четырехугольные;
• шестиугольные;
• конические.

Осевой момент передается через пальцы, вставляемые в специальные отверстия в буровых штангах. Шнек — сменяемый буровой инструмент, который представляет собой винтовую конструкцию, имеющую несколько витков определенного размера, размещаемых по всей длине шнека или на ее части.

Нижняя часть шнека, которая начинает бурение, оснащается забурным элементом и резцами, разрушающими грунт в процессе работы, который затем выводится к устью скважины по желобку винта.

Забурный элемент — наиболее изнашиваемая часть шнека, он не является сменяемым и, в конечном итоге, определяет жизненный срок самого шнека.

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.

Как сделать шнек своими руками

Изготовление шнека производится в несколько последовательных этапов:

• Делаем раму из труб. Обычно в чертежах даются размеры 50 x 70 см. Исходя из того каких размеров у вас мотор и размера ковша 50 х 30 см, вы можете сами подобрать наиболее подходящий размер рамы.
• Сам шнек изготовляется из трубы, в ее центре устанавливается лопатка 270 x 120 мм из двух или трех-миллиметровой стали. Винты можно сделать из транспортерной ленты, но предпочтительнее все же использовать сталь.
• Сбалансируйте винт, удаляя лишний метал болгаркой. Для этого установите винт в готовое посадочное место и вручную прокручивайте его, так вы сможете узнать, где необходимо снять металл.

• В том случае, если вы решили использовать транспортерную ленту, вам понадобится около 1,5 метра толщиной один сантиметр. Из ленты нарезается четыре кольца диаметром 28 см.
• Используйте резиновую заглушку, чтобы закрыть подшипники, в которых будет вращаться вал. В противном случае их сразу заклинит.
• Ковш можно изготовить из десятимиллиметровой фанеры. Для жесткости следует прикрепить стенки ковша к раме.
• При изготовлении подобных конструкций следует помнить о том, что, если используется электродвигатель (для электрический снегоуборочных машин), его необходимо защитить от снега. Если же вы остановились на выборе мотоблока, заранее определитесь с переходниками, чтобы его подключить. Прочитайте статью о том, сделать снегоуборщик к мотоблоку своими руками.

Сегодня Вы узнали немного больше об устройстве и применении, а также замене ремней снегоуборщика. Вместе с этим Вы научились делать шнеки своими руками, как оказалось, в этом нет ничего сложного, если составить план и подойти к процессу с головой.

Надеемся, данная статья также поможет вам немного сэкономить, берегите свою технику и себя.

О других запчастях для снегоуборочных машин читайте в этой статье.

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 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.

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.

Когда применяется шнековое бурение?

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.

Самые распространенные среди методов вращательного шнекового бурения — рейсовый и поточный.»

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.

Плюсы и минусы шнекового бурения

Недостаток шнекового метода — ограничение по максимальной глубине, которую можно достичь без применения дополнительного оборудования. Однако преимущества делают шнековое бурение самым популярным способом создания скважин.

Все, кто производит бурение скважин навесными гидробурами, ценят скорость производимых работ, универсальность применения оборудования, финансовую доступность, а также относительно несложную технологию.

Фото: Шнек буровой

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.

Особенности шнекового бура по сравнению с садовым

При выполнении работ садовым буром приходится часто вынимать его из шурфа, чтобы извлечь разрыхленный грунт. При использовании шнекового инструмента такую операцию можно выполнять гораздо реже, поскольку грунт поднимается по шнеку. Ограничивающим фактором является масса грунта. Вполне возможно, что выполнять эту операцию нужно будет с помощником.

С применением шнекового бура, используя удлиняющие вставки, вполне возможно пробурить на участке неглубокую скважину и использовать ее для водоснабжения.