СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШНЕКА И ШНЕК
METHOD OF AUGER MANUFACTURE AND AUGER

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении шнековых питателей, насосов, транспортеров, преимущественно для машин сельскохозяйственного назначения.
Известен способ изготовления шнека (А.С. №1569048, B21C 37/26, B21D 11/06), при котором предварительно изготовленную спираль устанавливают с зазором на вал шнека, закрепляют один из концов спирали на валу, затем последовательно по участкам прилагают к боковой наружной поверхности спирали усилия растяжения вдоль ее оси и прижима к валу. Участок приложения усилий прижима и растяжения берут равным не менее половины шага витков готовой спирали, а участок приложения усилий прижима берут не менее одного шага витков готовой спирали и прикладывают усилия прижима к поверхности, диаметр которой равен сумме диаметра вала и удвоенного размера спирали от ее наружной до внутренней поверхности в направлении, перпендикулярном ее оси.
Недостатками данного способа являются:
1. сложность для изготовления спиралей большой длины и диаметра, так как требуются большие затраты энергии, специальное сложное оборудование для изготовления спирали;
2. изготовление одного типоразмера спиралей.
Наиболее близким аналогом к заявленному способу является способ изготовления геликоидального шнека (пат. РФ №2287391, B21C 37/26), включающий распределение на валу предварительно вырезанных разомкнутых кольцевых секторов с образованием лопастей, расположенных с заданным шагом, и их приваривание, вначале кольцевые секторы сваривают прямолинейными участками в непрерывную спираль, спираль устанавливают на валу, первый кольцевой сектор спирали в точке, лежащей на его внутренней окружности, прихватывают к началу вала, распределение на валу кольцевых секторов, начиная с первого, осуществляют путем сообщения валу вращательного движения с постоянной скоростью с обеспечением перпендикулярности образующей геликоида к оси вала в зоне текущего распределения лопасти шнека вдоль вала, дальнейшее приваривание лопасти к валу осуществляют в точке, отстоящей от зоны текущего распределения лопасти на 0,8-1,8 заданного шага в данной зоне шнека, по окончании распределения сваренных кольцевых секторов приваривают к валу остальную часть лопасти шнека.
Недостатками шнеков изготовленных данным способом является - невозможность небольшого осевого перемещения витков спирали по отношению к валу.
Общеизвестна конструкция шнеков (Справочник конструктора сельскохозяйственных машин, под ред. А.В.Красниченко, Г.Н.Т. Издат. «Маш. лит.», М., 1960, с.395-397), содержащая кожухи различной конфигурации в зависимости от скорости вращения винта и лопастной винт.
Недостатком данных конструкций является жесткое соединение спирали с валом, так как нет возможности предотвращения заклинивания шнеков при попадании инородных тел между спиралью и кожухом.
Задача - изготовление шнека с возможностью небольшого осевого перемещения его лопастей при заклинивании.
1
2
Поставленная задача решается за счет того, что способ изготовления, включающий сваривание предварительно вырезанных разомкнутых кольцевых секторов прямолинейными участками в непрерывную спираль, которую устанавливают на валу, первый кольцевой сектор спирали в точке, лежащей на его внутренней окружности, прихватывают к началу вала, распределение на валу кольцевых секторов, начиная с первого, осуществляют путем сообщения валу вращательного движения с постоянной скоростью с обеспечением перпендикулярности образующей спирали к оси вала в зоне текущего распределения лопасти шнека вдоль вала. Первые полтора витка приваривают к валу как минимум в трех точках с шагом, равным половине шага витка, а последний виток жестко закрепляют, предотвращая его от продольного и вращательного перемещения, затем за первым витком разрезают вал под углом α, равным углу подъема спирали, и поворачивают свободную часть вала на 180°, после чего периодически перемещают вал в продольном направлении на величину / шага витка спирали для последующего приваривания во внутреннюю поверхность каждой лопасти предварительно выгнутый сегмент, а последние и первые полтора витка приваривают к валу.
Шнек содержит вал со сплошной одноходовой спиралью. Вал выполнен из двух частей, на которых жестко закреплены по полтора первого и последнего витка спирали, а на внутренней кромке спирали каждого витка жестко крепится предварительно два выгнутых сегмента длиной , где d - внутренний диаметр спирали; Р - шаг шнека, формой повторяющий кривизну внутренней кромки спирали.
Новые существенные признаки:
1. первые полтора витка приваривают к валу как минимум в трех точках с шагом равном половине шага витка;
2. последний виток жестко закрепляют, предотвращая его от продольного и вращательного перемещения;
3. за первым витком разрезают вал под углом α, равным углу подъема спирали;
4. свободную часть вала поворачивают на 180°, после того как его разрежут;
5. периодически перемещают вал в продольном направлении на величину Ѕ шага витка спирали;
6. во внутреннюю поверхность каждой лопасти приваривают предварительно выгнутый сегмент;
7. последние и первые полтора витка приваривают к валу;
8. вал выполнен из двух частей, на которых жестко закреплены по полтора первого и последнего витка спирали;
9. на внутренней кромке спирали каждого витка жестко крепится предварительно два выгнутых сегмента длиной , где d - внутренний диаметр спирали; Р - шаг шнека, формой повторяющей кривизну внутренней кромки спирали.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для получения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Технический результат
Первые полтора витка приваривают к валу как минимум в трех точках для снижения концентрации напряжений витка при полном приваривании.
Для того чтобы вал после того, как его разрежут, можно было вытащить, последний виток жестко закрепляют в приспособлении.
Вал разрезают под углом α, равным углу подъема спирали, для того чтобы прихваченную часть полностью приварить в виде сегмента на конце вала, а свободную часть можно было повернуть и перемещать внутри спирали.
Новая конструкция шнека позволяет уменьшить его массу, тем самым снизить энергозатраты при его использовании.
1
2
Пошаговое приваривание, когда вал периодически перемещают в продольном направлении на величину / шага витка спирали дает возможность сохранения оси спирали и точного места приварки во внутреннюю поверхность лопасти предварительно выгнутые сегменты. Данные сегменты повышают жесткость конструкции, так как сегмент выступает в роли ребра жесткости, увеличивают рабочую площадь лопасти, которая повышает производительность.
Свободную часть вала поворачивают на 180° для того, чтобы полностью приварить его к последним полтора виткам, при этом наружная поверхность вала совпадает с внутренней поверхностью витков и полученная поверхность среза под углом α выполняет роль сегмента.
Шнеку передают крутящий момент и соединяют его в секции за счет приваренных на концах спирали валов.
1
2
Длина сегмента , где d - внутренний диаметр спирали; Р - шаг шнека, позволяет заполнить внутреннюю полость / витка.
Шнек, предлагаемой конструкции, легко внедрить в устройство, где он используется за счет частей валов 1, 2. Работа шнека также осталась неизменной, но производительность возросла за счет увеличения рабочей площади лопасти, а энергозатраты снизились за счет уменьшения общей массы шнека.
Новая конструкция позволяет лопастям средней части совершать небольшие осевые перемещения, что снижает риск заклинивания шнека при попадании инородных тел, так как лопасть стала иметь возможность перетереть или протолкнуть, выбрав зазоры между кромкой и кожухом.
На фиг.1 схематично изображен шнек, на фиг.2 схематично изображена лопасть с сегментом, на фиг.3 схематично изображен сегмент.
Шнек содержит вал, состоящий из двух частей 1, 2, концы которых находятся внутри спирали 3, имеют срез под углом α, равный углу подъема спирали, и повернуты друг относительно друга (1 относительно 2) на угол 180°. На частях вала 1, 2 жестко закреплены по полтора витка спирали 3. При этом кромка среза 4 части вала 1 жестко крепится к внутренней поверхности последней половины первых полутора витков, жестко закрепленных на части вала 1. А кромка среза части вала 2 жестко крепится к внутренней поверхности первой половины последних полутора витков, жестко закрепленных на части вала 2. Эти срезы выполняют роль сегментов 5. Предварительно выгнутые сегменты 5 длиной , где d - внутренний диаметр спирали; Р - шаг шнека, жестко крепятся к внутренней кромке витков 6 спирали 3.
1
2
При осуществлении способа сваривают предварительно вырезанные разомкнутые кольцевые сектора прямолинейными участками в непрерывную спираль, которую устанавливают на валу. Первые полтора витка в точках, лежащих на его внутренней окружности, прихватывают к началу вала. Распределяют на валу кольцевые сектора, начиная с первого, осуществляют путем сообщения валу вращательного движения с постоянной скоростью с обеспечением перпендикулярности образующей спирали к оси в зоне текущего распределения витка 6 шнека вдоль вала. Последний виток жестко закрепляют, предотвращая его от продольного и вращательного перемещения. Затем за первым витком разрезают вал под углом α, равным углу подъема спирали, и получают несоединенные между собой части вала 1, 2. Свободную часть вала 2 поворачивают на 180° и начинают периодически перемещать в продольном направлении на величину / шага витка до последних полтора витка. В образовавшейся пустоте внутренней полости витка приваривают предварительно выгнутый сегмент 5. После приваривания всех необходимых сегментов приступают к привариванию повернутой части вала 2 к последним полтора виткам с образованием сегмента за счет плоскости среза части вала 2.
Шнек своими валами 1, 2 устанавливается в корпус (не показан) и ему сообщается вращение. При перемещении по нему транспортируемого материала в случае попадания между ним и корпусом инородных тел происходит заклинивание, но из-за возможности осевого перемещения лопастей происходит перетирание и проталкивание инородных тел, что предотвращает заклинивание шнека.