Шнек — спиральный элемент механизмов¶

Шнек — это спиральная поверхность, навитая или отлитая вокруг центральной оси, а также механизм или рабочий орган, в котором используется такая поверхность. Шнеки применяются в качестве транспортных, смесительных и измельчающих элементов в самых разных машинах: от буровых установок и экструдеров до сельскохозяйственных сеялок и пищевых прессов. Принцип действия шнека основан на преобразовании вращательного движения в поступательное перемещение материала вдоль оси.

¶История

Идея использования винтовой поверхности для перемещения материалов известна с античности. Римский инженер Герон Александрийский описал водоподъёмный винт (так называемый «винт Архимеда»), хотя традиционно его приписывают Архимеду. Винт Архимеда использовался для подъёма воды из каналов и оросительных систем.

В промышленном масштабе шнеки начали применяться в XIX веке. В 1830-х годах винтовые транспортёры использовались для перемещения зерна на элеваторах. В 1870-х годах шнек стал ключевым элементом буровых установок: вращение шнека с одновременной подачей бурового раствора позволило бурить скважины в мягких и средних породах без вытаскивания инструмента на поверхность.

¶Устройство и принцип действия

Классический шнек состоит из следующих элементов:

• Вала — центральной оси, вокруг которой навита спираль;
• Лопасти (ленты) — спиральной поверхности, навитой на вал;
• Шнекового кожуха (трубы) — неподвижной оболочки, ограничивающей перемещение материала.

При вращении шнека материал, попавший между лопастями и кожухом, перемещается вдоль оси. Скорость перемещения зависит от шага спирали, частоты вращения и зазора между лопастью и кожухом.

По назначению шнеки делятся на:

¶Применение

¶Бурение

В буровых установках шнек — это рабочий орган, который одновременно разрушает породу и поднимает шлам на поверхность. Шнековое бурение применяется при устройстве скважин на воду, геологоразведке и строительстве. В России шнековые буровые установки широко используются при обустройстве водозаборов в сельской местности.

¶Сельское хозяйство

Шнеки применяются в сеялках для равномерного распределения семян, в кормораздатчиках и винтовых транспортёрах для перемещения зерна и кормов. Винтовые прессы используются для получения растительных масел из семян подсолнечника, сои и рапса.

¶Пищевая промышленность

В пищевой промышленности шнеки используются в экструдерах, мясорубках, соковыжималках и машинах для формовки макаронных изделий. Шнековый экструдер позволяет получать продукты с заданной плотностью и структурой.

¶Металлургия

В металлургии шнеки применяются в шнековых прессах для брикетирования стружки и в шнековых экструдерах для формовки металлических порошков. Шнековые конвейеры используются для транспортировки шлака и отходов.

¶Канализация и водоснабжение

Шнековые насосы (шнековые подъёмники) применяются для перекачивания сточных вод с твёрдыми включениями. В отличие от центробежных насосов, шнековые не боятся абразивных частиц и волокнистых загрязнений.

¶Материалы и изготовление

Шнеки изготавливают из чугуна, углеродистой и легированной стали, нержавеющей стали, а в пищевой промышленности — из пищевых марок нержавеющей стали. Для повышения износостойкости лопасти наплавляют твёрдые сплавы или наносят износостойкие покрытия.

Изготовление шнека выполняется несколькими способами:

1. Навивка — лента навивается на вал с последующей сваркой;
2. Литьё — шнек отливается целиком;
3. Фрезерование — спираль выфрезеровывается из цельного куска металла.

¶Интересные факты

• Винт Архимеда до сих пор используется в некоторых странах для орошения полей;
• Самые длинные шнековые транспортёры достигают нескольких сотен метров и используются на рудниках и карьерах;
• Шнековая буровая установка может бурить скважины глубиной до нескольких сотен метров без вытаскивания инструмента.

¶Источники

• Большая советская энциклопедия
• Технологическое оборудование пищевых производств
• Справочник буровика
• Машины и оборудование для переработки сельскохозяйственного сырья