張鵬 韓純玉 張鎮(zhèn) 天津中外建輸送機(jī)械有限公司

大傾角螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)制造

張鵬 韓純玉 張鎮(zhèn) 天津中外建輸送機(jī)械有限公司

為滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，成功設(shè)計(jì)制造了75°大傾角螺旋輸送機(jī)?，F(xiàn)正在使用中。

75°大傾角螺旋輸送機(jī)；螺旋角；壓力角

螺旋輸送機(jī)通過(guò)螺旋體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將物料均勻的向前運(yùn)送，是目前廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)，是一種重要機(jī)械設(shè)備。螺旋輸送機(jī)與其他輸送設(shè)備相比較，具有密封性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。它一般適合于水平傾角β≤20°的狀態(tài)下工作。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，受到場(chǎng)地、物料類(lèi)型等因素的限制，經(jīng)常要求采用大傾角螺旋輸送機(jī)來(lái)輸送物料，對(duì)此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種75°大傾角螺旋輸送機(jī)，滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

1、傾斜式螺旋輸送

傾斜式螺旋輸送機(jī)一般采用固定式、實(shí)體螺旋葉片、等螺距單頭有軸螺旋、帶吊掛軸承形式。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 大傾角螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

其工作原理是：物料從進(jìn)料口1，進(jìn)入殼體2，殼體內(nèi)裝有帶實(shí)體螺旋葉片的螺旋體3，當(dāng)螺旋體3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)物料沿殼體2軸向移動(dòng)至出料口4。以此完成物料輸送。

傾斜式螺旋輸送機(jī)的每段長(zhǎng)度在4米以上時(shí)，應(yīng)帶吊掛軸承，用以防止傾斜造成螺旋軸的變形。

2、設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

因?yàn)檩斔土恳话闶鞘褂谜呓o定的，為已知數(shù)。只是通過(guò)輸送量和被輸送物相關(guān)參數(shù)多次計(jì)算比較最后確定螺旋體的轉(zhuǎn)速和螺旋直徑。

傾斜式螺旋輸送機(jī)的輸送量Q的計(jì)算公式：Q = 47D2n t ρφC（t / h） （1）

式中 D — 螺旋直徑（m）

n — 螺旋軸轉(zhuǎn)速（r / min）

t — 螺距（m）

ρ — 物料松散密度（t / m3）

φ— 物料填充系數(shù)

C — 輸送機(jī)傾角系數(shù)；（參見(jiàn)表2～1）

由上式可以看出，傾斜式螺旋輸送機(jī)的輸送量與參數(shù)D 、n、 t、ρ、φ、C有關(guān)，當(dāng)物料輸送量Q確定后，可根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)調(diào)整以上參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.1 螺旋直徑

螺旋直徑是螺旋輸送機(jī)的重要參數(shù)，它直接影響螺旋輸送機(jī)的外形結(jié)構(gòu)尺寸。它的正確選擇關(guān)系到輸送機(jī)的輸送能力是否得到充分合理的發(fā)揮。

螺旋直徑D可按下式計(jì)算：

式中Q — 輸送量，（t / h）；

K — 物料特性系數(shù)。

φ— 物料填充系數(shù)。

ρ — 物料松散密度（t / m3） 。

C —輸送機(jī)傾角系數(shù)，參見(jiàn)表2～1。

式中參數(shù)K 、φ、ρ可在輸送機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、及機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中選取。

按上式計(jì)算得出的D值，應(yīng)該圓整為下列標(biāo)準(zhǔn)直徑150、200、250、300、400、500、600mm。隨著科技發(fā)展，目前已有直徑800m m，1000mm，1250mm等大直徑的產(chǎn)品。但在沒(méi)有特殊要求的情況下，一般要選用標(biāo)準(zhǔn)直徑。

2.2 螺旋軸轉(zhuǎn)速

螺旋軸轉(zhuǎn)速也是螺旋輸送機(jī)的重要參數(shù)，人們往往認(rèn)為螺旋軸轉(zhuǎn)速越快，輸送機(jī)的生產(chǎn)能力越高，所以螺旋軸轉(zhuǎn)速越快越好。其實(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中并非如此，而是螺旋軸轉(zhuǎn)速和螺旋體直徑D及螺距S有相互關(guān)系，所以在滿(mǎn)足了輸送能力的情況下轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高。因此，我們還需要對(duì)轉(zhuǎn)速n進(jìn)行一個(gè)限定，不能超過(guò)極限值nj

式中 A為物料綜合系數(shù)，A值與K值是相對(duì)應(yīng)的，計(jì)算時(shí)必須成組選用。式中參數(shù)A 、K值可在輸送機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中選取。

按上式計(jì)算出轉(zhuǎn)速n零

2.3 通過(guò)螺旋體的螺旋角和物料與鋼板之間的摩擦壓力角初定螺距S

螺距S、物料直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度V和螺旋軸轉(zhuǎn)速 n零之間關(guān)系如以下公式：

和摩擦壓力角（由被送物與鋼制螺旋體之間摩擦系數(shù)f決定）螺旋角的大于摩擦壓力角時(shí)，物料因重力作用由上向下螺旋溜槽輸送。在煤礦、糧庫(kù)和郵局都有應(yīng)用，目的是物料在下滑時(shí)不破碎和無(wú)粉塵。

公式f=tg β中f為摩擦系數(shù)、β為摩擦壓力角、α為螺旋角。當(dāng)tg β=f =tg α?xí)r物料等速下滑；當(dāng)tg β=f ＞tg α?xí)r靜止的物料不下滑，運(yùn)動(dòng)的物料減速下滑到停止；當(dāng)tg β=f ＜tg α?xí)r物料加速下滑。

根據(jù)β為摩擦壓力角選取螺距S：

我們先按0.8D=S選取螺距S=0.8×0.5米=0.4米。

再計(jì)算tg α=S/L=S/π×D=0.4/3.14×0.5=0.255。

從設(shè)計(jì)手冊(cè)查到木材與鋼鐵的摩擦系數(shù)f=tg β =0.25～0.35。

∵tg β=f ＞tg α∴在垂直螺旋送物料不會(huì)下滑。如果說(shuō)螺旋輸送機(jī)傾斜角后更有利螺旋送物料，∵α螺旋角對(duì)水平講變小了。

∴在螺旋體直徑為D=0.5米時(shí),選取螺距S=0.8×0.5米=0.4米為合理。

2.4 傳動(dòng)功率。

在輸送量相同時(shí)，傾斜角度螺旋輸送機(jī)比水平螺旋輸送機(jī)和垂直螺旋輸送機(jī)輸送功率消耗大，因?yàn)槁菪斔蜋C(jī)傾斜角度后雖然有利螺旋送物料,但增加了物料對(duì)側(cè)面的摩擦。

隨著螺旋輸送機(jī)傾斜角度的增加，物料填充系數(shù)發(fā)生變化。現(xiàn)在我們所見(jiàn)的傾角系數(shù)C列為表2～1是從水平開(kāi)始起始的。對(duì)于垂直螺旋輸送機(jī)傾斜角度后輸送的斜填充系數(shù)，只有用現(xiàn)有表1所列傾斜填充系數(shù)C作為參考值使用。

螺旋輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率，可簡(jiǎn)化為在一定的速度下移動(dòng)物料所需功率和輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)部件摩擦阻力之和。它和物料的提升高度、質(zhì)量、傾斜角度等因素有關(guān)?？捎孟铝蟹绞接?jì)算：

（1）螺旋輸送機(jī)的軸功率P

式中Q — 輸送量，（t / h）；

ωO— 阻力系數(shù)，參見(jiàn)表2；

L — 螺旋輸送機(jī)水平投影長(zhǎng)度，（m）；

D — 螺旋輸送機(jī)直徑，（m）；

H —傾斜螺旋輸送機(jī)垂直投影高度，（m）；

（2）螺旋輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率P

式中η — 驅(qū)動(dòng)裝置總效率，一般取0.85～0.9。

K1— 功率備用系數(shù)，一般取2-4。

表2 物料阻力系數(shù)

螺距S是重要參數(shù)它和螺旋體直徑D決定螺旋角的大小。一般螺距S是螺旋體直徑D的（0.5～1）倍關(guān)系。因?yàn)槁菪堑拇笮?/p>

對(duì)于傾斜螺旋輸送機(jī)的理論分析，我們發(fā)現(xiàn)它的輸送能力比普通水平和垂直型的螺旋輸送機(jī)要降低很多，原因是傾斜螺旋輸送機(jī)在輸送過(guò)程中物料在重力的作用下滾動(dòng)回落，使填充系數(shù)減小，因此輸送量減小；另外傾斜螺旋輸送機(jī)在離心力的作用下，物料容易堆積在螺旋軸附近，此處相對(duì)的軸向速度要低，這對(duì)于輸送量也有一定影響。種種影響的因素，使得傾斜螺旋輸送機(jī)比普通水平和垂直型的螺旋輸送機(jī)消耗的功率要大。在實(shí)踐中傾斜螺旋輸送機(jī)功率應(yīng)在普通螺旋輸送機(jī)功率計(jì)算的基礎(chǔ)上乘以1.8～2.8的調(diào)整系數(shù)為宜。

表1 大傾角螺旋輸送系數(shù)

3、計(jì)算

已知：傾斜螺旋輸送機(jī)輸送小塊半磨琢物料，輸送量Q = 20（t/ h）；傾斜角度β= 75°；輸送機(jī)總長(zhǎng)L = 15 m

3.1 選取直徑D

4、結(jié)論

螺旋輸送機(jī)是我國(guó)最早定型生產(chǎn)的通用設(shè)備之一，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維修方便，以及能夠連續(xù)輸送物料等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)此廣大科技人員圍繞螺旋輸送機(jī)做了大量的科研工作和生產(chǎn)試驗(yàn)，目前理論設(shè)計(jì)計(jì)算基本完善，但由于輸送物料的性質(zhì)和方法各有所異，因此對(duì)輸送機(jī)的要求也就越發(fā)復(fù)雜，所以在確定螺旋輸送機(jī)的主要參數(shù)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行理論分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)才能設(shè)計(jì)出符合實(shí)際的螺旋輸送機(jī)。

我們按上述參數(shù)設(shè)計(jì)制造的75°大傾角封閉式螺旋輸送機(jī)已經(jīng)成功應(yīng)用，運(yùn)行效果良好，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第三版.第1卷.化學(xué)工業(yè)出版社,1999年8月

[2]運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)（下冊(cè)）.化學(xué)工業(yè)出版社,1998年5月

[3]徐余偉.螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇.科技縱橫磚瓦世界,2008年7月

[4]裝車(chē)機(jī)與卸車(chē)機(jī).中國(guó)鐵道出版社,1986年

[5]礦山運(yùn)輸.中國(guó)工業(yè)出版社,1962年

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.22.068