DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2023.53.23-31
Research and Improvement of Safety Mechanisms of Screw Conveyors
About the Authors
Volodymyr Bulgakov, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine, e-mail: vbulgakov@meta.ua, ORCID ID: 00000-0002-1179-5684
Oleksandra Trokhanyak, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-4671-5824
Abstract
Many different types of safety mechanisms that are used for mechanical processing machines, such as screw conveyors, to one degree or another provide the requirements set for them regarding the process of functioning during the occurrence of critical loads on the conveyor screws. However, traditional safety ball and cam couplings, when triggered, cause significant shock dynamic loads, and this subsequently causes the destruction of both couplings and conveyor drives. Friction safety clutches have low operating accuracy and do not allow reliable protection of working bodies and drives of machines. Therefore, in order to ensure reliable protection of the working bodies and drives of conveyors, with minor shock loads during the operation of the safety mechanisms, it is advisable to develop new designs of safety ball couplings with closed circular profiles of the engagement elements.
The purpose of the work is to increase the operational performance and reliability of the safety clutch by developing a new design of the safety mechanism, which will make it possible to create a wide range of elastic mode of operation before the safety one in the event of an overload of the conveyor screw. The research was carried out using the methods of the theory of mathematical and computer modeling. the method of mathematical planning of the experiment.
The article presents new developments of the protective mechanism of the conveyor, which will provide protection of the working bodies against overloads in the axial direction. The article presents theoretical equations for determining the change in torque during clutch activation depending on the angle of relative rotation of the half-couplings and the design and technological parameters of the coupling elements. The work presents graphical dependencies and analyzes the intensity of influence of various parameters on the nature and magnitude of the torque, developed appropriate stands and methods for conducting experimental studies to determine the recommended parameters of safety clutches, as well as presented the results of the conducted experiments.
Keywords
protective mechanisms, safety clutch, structural and kinematic parameters, load, experimental stand, working bodies
Full Text:
PDF
References
1.Hevko, R.B. & Klendiy, O.M. (2014). The investigation of the process of a screw conveyer safety device actuation . INMATEH: Agricultural engineering, vol. 42, 1, 55–60 [in English].
2.Hevko, R.B. Rozum, R.I. & Klendii, O.M. (2016). Development of design and investigation of operation processes of loading pipes of screw conveyors . INMATEH: Agricultural engineering, Vol.50, 3, 89–94 [in English].
3.Hevko, R.B. & Klendii, O.M. (2013). Metodyka provedennia doslidzhen shnekovoho transportera iz zapobizhnym prystroiem [Research methodology of a screw conveyor with a safety device] . Silskohospodarski mashyny : zb. nauk. Statei Agricultural machines: collection of science articles, Issue 24, 67–74 [in Ukrainian]
4.Kindratskyi, B.I. & Shpak, O.O. (2008). Dynamika pryvodu z kulkovoiu zapobizhnoiu muftoiu, osnashchenoiu blokuvalnym prystroiem [Dynamics of a drive with a safety ball coupling equipped with a locking device] . Visnyk NTU «KhPI». Temat. vyp. «Mashynoznavstvo i SAPR» Bulletin of NTU "KhPI". Subject. issue "Mechanical science and CAD", 14, 53–65 [in Ukrainian]
5.Hevko, R.B., Klendiy, M.B. & Klendiy, O.M. (2016). Investigation of a transfer branch of a flexible screw conveyer. INMATEH: Agricultural engineering , Vol.48, 1, 29–34 [in English].
6.Hevko, R.B., Hlado, Yu.B., Shynkaryk, M.I. & Klendii, O.M. (2014). Dynamichnyi rozrakhunok zapobizhnoho prystroiu shnekovoho transportera [Dynamic calculation of the safety device of the screw conveyor] . Visnyk inzhenernoi akademii Ukrainy Bulletin of the Engineering Academy of Ukraine, 2, 163–168 [in Ukrainian].
7.Matviichuk A.V. (1996). Rozrobka i doslidzhennia dvoriadnykh kulkovoi i kulkovo-klynovoi zapobizhnykh muft koreneklubnezbyralnykh mashyn [Development and research of double-row ball and ball-wedge safety clutches of root and club harvesting machines] . Extended abstract of candidate's thesis. Ternopil [in Ukrainian]
8.Hevko, R.B. & Klendii, O.M. (2014). Obgruntuvannia parametriv robochykh poverkhon zakhysnoho prystroiu shnekovoho transportera za kontaktnymy napruzhenniamy v elementakh zacheplennia [Justification of the parameters of the working surfaces of the protective device of the screw conveyor according to the contact stresses in the engagement elements Justification of the parameters of the working surfaces of the protective device of the screw conveyor according to the contact stresses in the engagement elements] . Naukovyi visnyk Natsionalnoho universytetu bioresursiv i pryrodokorystuvannia Ukrainy Scientific Bulletin of the National University of Bioresources and Nature Management of Ukraine, Issue 194, 1, 164–174 [in Ukrainian]
9.Hevko, R.B. & Klendii, O.M. (2016). Vyznachennia kontaktnykh napruzhen v elementakh zacheplennia zapobizhnoi mufty [Determination of contact stresses in safety clutch engagement elements] . Modern technologies of the industrial complex-2016: II-a Mizhnarodna naukovo-praktychna konferentsia ( 14–18 veresnia, 2016r., Kherson) II International Scientific and Practical Conference (134–137). Khersonskyi natsionalnyi tekhnichnyi universytet. [in Ukrainian]
10.Malashchenko, V.O., Koruniak, P.S. Malashchenko, V.V. & Borys, A.O. (2013). Optymizatsiia habarytiv zapobizhnykh fryktsiinykh muft shliakhom utochnennia koefitsiientu tertia [Optimizing the dimensions of safety friction clutches by refining the friction coefficient] . Pod#emno-transportnajatehnika Lifting and transport equipment, 3 (39), 22–29 [in Ukrainian].
11.Polishchuk, V.A. & Hevko, R.B. (1997). Pidvyshchennia nadiinosti zakhystu robochykh orhaniv korenezbyralnykh mashyn [Increasing the reliability of the protection of the working organs of root-harvesting machines Increasing the reliability of the protection of the working organs of root-harvesting machines] . Visnyk Natsionalnoho ahrarnoho universytetu. Vol. 2. “Perspektyvni tekhnolohii vyroshchuvannia ta zbyrannia tsukrovykh buriakiv” Increasing the reliability of the protection of the working bodies of root-harvesting machines. Bulletin of the National Agrarian University. T. 2 "Promising technologies for growing and harvesting sugar beets". 79–82 [in Ukrainian]
Citations
1. Hevko R.B., Klendiy O.M. The investigation of the process of a screw conveyer safety device actuation . INMATEH: Agricultural engineering. 2014. Vol. 42, no.1. Pp. 55–60.
2. Hevko R.B. Rozum R.I., Klendii O.M. Development of design and investigation of operation processes of loading pipes of screw conveyors . INMATEH: Agricultural engineering. 2016. Vol.50, no.3. Pp.89–94.
3. Гевко Р.Б., Клендій О.М. Методика проведення досліджень шнекового транспортера із запобіжним пристроєм . Сільськогосподарські машини: зб. наук. статей. 2013. Вип. 24. С. 67–74.
4. Кіндрацький Б.І., Шпак О.О. Динаміка приводу з кульковою запобіжною муфтою, оснащеною блокувальним пристроєм. Вісник НТУ «ХПІ». Темат. вип. «Машинознавство і САПР». 2008. № 14. С.53–65.
5. Hevko R.B., Klendiy M.B., Klendiy O.M. Investigation of a transfer branch of a flexible screw conveyer, INMATEH: Agricultural engineering. 2016. Vol.48, no.1. Pp.29–34.
6. Гевко Р.Б. Гладьо Ю.Б., Шинкарик М.І., Клендій О.М. Динамічний розрахунок запобіжного пристрою шнекового транспортера . Вісник інженерної академії України. 2014. № 2. С.163–168.
7. Матвійчук А.В. Розробка і дослідження дворядних кулькової і кульково-клинової запобіжних муфт коренеклубнезбиральних машин: автореф. дис. …канд. техн. наук. Тернопіль, 1996. 20с.
8. Гевко Р.Б. Клендій О.М. Обґрунтування параметрів робочих поверхонь захисного пристрою шнекового транспортера за контактними напруженнями в елементах зачеплення . Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. 2014. Вип. 194, Ч.1. С.164–174.
9. Гевко Р.Б. Клендій О.М. Визначення контактних напружень в елементах зачеплення запобіжної муфти . Сучасні технології промислового комплексу-2016: Матеріали ІІ-ої Міжнародної науково-практичної конференції (14–18 вересня, 2016 р.). Херсонський національний технічний університет. С. 134–137.
10. Оптимізація габаритів запобіжних фрикційних муфт шляхом уточнення коефіцієнту тертя / В.О. Малащенко, П.С. Коруняк, В.В. Малащенко, А.О. Борис. Подъемно-транспортнаятехника. 2013. №3 (39). С.22–29.
11. Поліщук В.А., Гевко Р.Б. Підвищення надійності захисту робочих органів коренезбиральних машин . Вісник Національного аграрного університету. Т. 2 “Перспективні технології вирощування та збирання цукрових буряків”. 1997. С. 79–82.
Copyright (c) 2023 Volodymyr Bulgakov, Oleksandra Trokhanyak
Research and Improvement of Safety Mechanisms of Screw Conveyors
About the Authors
Volodymyr Bulgakov, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine, e-mail: vbulgakov@meta.ua, ORCID ID: 00000-0002-1179-5684
Oleksandra Trokhanyak, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-4671-5824
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1.Hevko, R.B. & Klendiy, O.M. (2014). The investigation of the process of a screw conveyer safety device actuation . INMATEH: Agricultural engineering, vol. 42, 1, 55–60 [in English].
2.Hevko, R.B. Rozum, R.I. & Klendii, O.M. (2016). Development of design and investigation of operation processes of loading pipes of screw conveyors . INMATEH: Agricultural engineering, Vol.50, 3, 89–94 [in English].
3.Hevko, R.B. & Klendii, O.M. (2013). Metodyka provedennia doslidzhen shnekovoho transportera iz zapobizhnym prystroiem [Research methodology of a screw conveyor with a safety device] . Silskohospodarski mashyny : zb. nauk. Statei Agricultural machines: collection of science articles, Issue 24, 67–74 [in Ukrainian]
4.Kindratskyi, B.I. & Shpak, O.O. (2008). Dynamika pryvodu z kulkovoiu zapobizhnoiu muftoiu, osnashchenoiu blokuvalnym prystroiem [Dynamics of a drive with a safety ball coupling equipped with a locking device] . Visnyk NTU «KhPI». Temat. vyp. «Mashynoznavstvo i SAPR» Bulletin of NTU "KhPI". Subject. issue "Mechanical science and CAD", 14, 53–65 [in Ukrainian]
5.Hevko, R.B., Klendiy, M.B. & Klendiy, O.M. (2016). Investigation of a transfer branch of a flexible screw conveyer. INMATEH: Agricultural engineering , Vol.48, 1, 29–34 [in English].
6.Hevko, R.B., Hlado, Yu.B., Shynkaryk, M.I. & Klendii, O.M. (2014). Dynamichnyi rozrakhunok zapobizhnoho prystroiu shnekovoho transportera [Dynamic calculation of the safety device of the screw conveyor] . Visnyk inzhenernoi akademii Ukrainy Bulletin of the Engineering Academy of Ukraine, 2, 163–168 [in Ukrainian].
7.Matviichuk A.V. (1996). Rozrobka i doslidzhennia dvoriadnykh kulkovoi i kulkovo-klynovoi zapobizhnykh muft koreneklubnezbyralnykh mashyn [Development and research of double-row ball and ball-wedge safety clutches of root and club harvesting machines] . Extended abstract of candidate's thesis. Ternopil [in Ukrainian]
8.Hevko, R.B. & Klendii, O.M. (2014). Obgruntuvannia parametriv robochykh poverkhon zakhysnoho prystroiu shnekovoho transportera za kontaktnymy napruzhenniamy v elementakh zacheplennia [Justification of the parameters of the working surfaces of the protective device of the screw conveyor according to the contact stresses in the engagement elements Justification of the parameters of the working surfaces of the protective device of the screw conveyor according to the contact stresses in the engagement elements] . Naukovyi visnyk Natsionalnoho universytetu bioresursiv i pryrodokorystuvannia Ukrainy Scientific Bulletin of the National University of Bioresources and Nature Management of Ukraine, Issue 194, 1, 164–174 [in Ukrainian]
9.Hevko, R.B. & Klendii, O.M. (2016). Vyznachennia kontaktnykh napruzhen v elementakh zacheplennia zapobizhnoi mufty [Determination of contact stresses in safety clutch engagement elements] . Modern technologies of the industrial complex-2016: II-a Mizhnarodna naukovo-praktychna konferentsia ( 14–18 veresnia, 2016r., Kherson) II International Scientific and Practical Conference (134–137). Khersonskyi natsionalnyi tekhnichnyi universytet. [in Ukrainian]
10.Malashchenko, V.O., Koruniak, P.S. Malashchenko, V.V. & Borys, A.O. (2013). Optymizatsiia habarytiv zapobizhnykh fryktsiinykh muft shliakhom utochnennia koefitsiientu tertia [Optimizing the dimensions of safety friction clutches by refining the friction coefficient] . Pod#emno-transportnajatehnika Lifting and transport equipment, 3 (39), 22–29 [in Ukrainian].
11.Polishchuk, V.A. & Hevko, R.B. (1997). Pidvyshchennia nadiinosti zakhystu robochykh orhaniv korenezbyralnykh mashyn [Increasing the reliability of the protection of the working organs of root-harvesting machines Increasing the reliability of the protection of the working organs of root-harvesting machines] . Visnyk Natsionalnoho ahrarnoho universytetu. Vol. 2. “Perspektyvni tekhnolohii vyroshchuvannia ta zbyrannia tsukrovykh buriakiv” Increasing the reliability of the protection of the working bodies of root-harvesting machines. Bulletin of the National Agrarian University. T. 2 "Promising technologies for growing and harvesting sugar beets". 79–82 [in Ukrainian]
Citations
1. Hevko R.B., Klendiy O.M. The investigation of the process of a screw conveyer safety device actuation . INMATEH: Agricultural engineering. 2014. Vol. 42, no.1. Pp. 55–60.
2. Hevko R.B. Rozum R.I., Klendii O.M. Development of design and investigation of operation processes of loading pipes of screw conveyors . INMATEH: Agricultural engineering. 2016. Vol.50, no.3. Pp.89–94.
3. Гевко Р.Б., Клендій О.М. Методика проведення досліджень шнекового транспортера із запобіжним пристроєм . Сільськогосподарські машини: зб. наук. статей. 2013. Вип. 24. С. 67–74.
4. Кіндрацький Б.І., Шпак О.О. Динаміка приводу з кульковою запобіжною муфтою, оснащеною блокувальним пристроєм. Вісник НТУ «ХПІ». Темат. вип. «Машинознавство і САПР». 2008. № 14. С.53–65.
5. Hevko R.B., Klendiy M.B., Klendiy O.M. Investigation of a transfer branch of a flexible screw conveyer, INMATEH: Agricultural engineering. 2016. Vol.48, no.1. Pp.29–34.
6. Гевко Р.Б. Гладьо Ю.Б., Шинкарик М.І., Клендій О.М. Динамічний розрахунок запобіжного пристрою шнекового транспортера . Вісник інженерної академії України. 2014. № 2. С.163–168.
7. Матвійчук А.В. Розробка і дослідження дворядних кулькової і кульково-клинової запобіжних муфт коренеклубнезбиральних машин: автореф. дис. …канд. техн. наук. Тернопіль, 1996. 20с.
8. Гевко Р.Б. Клендій О.М. Обґрунтування параметрів робочих поверхонь захисного пристрою шнекового транспортера за контактними напруженнями в елементах зачеплення . Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. 2014. Вип. 194, Ч.1. С.164–174.
9. Гевко Р.Б. Клендій О.М. Визначення контактних напружень в елементах зачеплення запобіжної муфти . Сучасні технології промислового комплексу-2016: Матеріали ІІ-ої Міжнародної науково-практичної конференції (14–18 вересня, 2016 р.). Херсонський національний технічний університет. С. 134–137.
10. Оптимізація габаритів запобіжних фрикційних муфт шляхом уточнення коефіцієнту тертя / В.О. Малащенко, П.С. Коруняк, В.В. Малащенко, А.О. Борис. Подъемно-транспортнаятехника. 2013. №3 (39). С.22–29.
11. Поліщук В.А., Гевко Р.Б. Підвищення надійності захисту робочих органів коренезбиральних машин . Вісник Національного аграрного університету. Т. 2 “Перспективні технології вирощування та збирання цукрових буряків”. 1997. С. 79–82.