吳錫贊

（廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)機械研究院，廣西 南寧 530000）

螺旋輸送機又稱絞龍，是礦產(chǎn)、建筑業(yè)中用途較廣的輸送設備，由鋼材做成，用于輸送溫度較高的粉末或者固體顆粒等化工、建材用產(chǎn)品。螺旋輸送機在許多行業(yè)得到廣泛的應用，是工業(yè)生產(chǎn)和物料運輸方面重要的機器設備，因此它的設計要有一定重視。

1 基本參數(shù)的確定

1.1 螺旋直徑

初步計算

式中D—螺旋外徑（m）；Q—輸送能力（t/h）；Kz—物料綜合特征系數(shù)；Kβ—傾斜輸送系數(shù)；Kd—充滿系數(shù)；γ—被輸送物料的單位容積質(zhì)量（t/m3）。

物料綜合特性系數(shù)為經(jīng)驗值，一般情況下，根據(jù)物料的性質(zhì)，可將物料分成四類：

（1）流動性好，質(zhì)量較輕且無磨琢性物料。

（2）無磨琢性，但流動性較前一種差的物料。

（3）粒度尺寸及流動性同前一種接近，但磨琢性較大的物料。

（4）流動性差且磨琢性大的物料。

對草類原料的流動性及磨琢程度，要結(jié)合切草的尺寸、原料種類、溫度、合格率、備料凈化方式等因素進行改變，總的而言，屬于輕度磨琢性或無磨琢性，此外，還是易堵塞、纏結(jié)以及流動性較差的物料。

螺旋輸送機進行布置過程中，傾斜角度可能會對物料的輸送效果產(chǎn)生一定影響，一般，對物料的輸送能力隨著傾斜角度增大而降低。傾斜角度的大小還會導致填充系數(shù)及螺距發(fā)生變化。

物料在料槽中的填充系數(shù)會對物料能量的消耗及物料的輸送產(chǎn)生一定影響，如果物料靠近螺旋外側(cè)，那么其軸向速度會較大，此外，靠近螺旋軸的物料圓周速度會比外層物料大，但是其軸向速度通常都比較小，因此，選擇填充系數(shù)時，必須結(jié)合具體情況，一般應使填充系數(shù)在0.5以內(nèi)。如以水平方式對草類原料進行布置時，應使填充系數(shù)為0.25～0.35，傾斜布置時，可把填充系數(shù)取小一點。物料堆積容重和原料的產(chǎn)地、切料長度、種類、凈化方式及效果等因素有著非常密切的聯(lián)系，因此設計時可把實際測定的數(shù)值作為參考。

1.2 螺距

螺距不僅決定著螺旋的升角，而且還決定著在一定填充系數(shù)下物料運行的滑移面，所以，螺距的大小直接影響著物料的輸送過程。最大螺距應滿足下列兩個條件：

式中：K1=d/D（d為軸徑，D為螺旋外徑）；u—螺旋面動摩擦系數(shù)；β—摩擦角（u=tgρ）。

物料在料槽內(nèi)的運動速度、濕度、運動取向、大小、表面狀態(tài)以及螺旋葉片材料都會對草類原料的摩擦系數(shù)產(chǎn)生一定影響，一般可按以下公式對螺距計算：

S=k.D

式中，如果S值增加，D值不變，表明輸送能力得到提高，但是如果葉片升角及螺距過大，那么整個物料運動分布情況都會受到嚴重影響，此外，還會使制造更加困難。當k≈1.5時，其輸送能力就會達到最大值，如果k值增大，那么其輸送能力則會出現(xiàn)一定降低。使用標準的螺旋輸送機作業(yè)時，通常取k值為0.8～1；如果水平布置，通常使k=0.8～1，如果輸送物料的流動性較差或傾斜布置，則通常使k≤0.8。

1.3 軸徑

軸徑的大小會對螺距產(chǎn)生一定影響，這主要是因為二者對物料的滑移速度及方向的分布起著決定性作用，因此，對螺距和軸徑之間的關系進行確定時，必須要結(jié)合物料和螺旋面的摩擦關系以及速度各分量的分布情況。

如果軸徑較大，其就會使有效輸送截面出現(xiàn)一定降低，因此，為了使有效輸送截面更充分，就需加大結(jié)構(gòu)，這樣就會導致輸送機結(jié)構(gòu)比較粗大，而且重量也會有所增加，此外，還會使成本出現(xiàn)一定提高，因此，螺旋軸徑和螺距之間的關系應是結(jié)構(gòu)及輸送功能之間的有效結(jié)合，此時需注意的是，必須使靠近葉片外側(cè)的物料的軸向速度得到一定保證，一般而言，軸向速度比圓周速度大即可。

1.4 轉(zhuǎn)速

由于這類螺旋輸送機軸徑較粗，所以在能力計算時，不能忽略軸徑所占的截面。螺旋軸轉(zhuǎn)速可按下式計算：

式中：n—螺旋軸轉(zhuǎn)速（r/min）；S—螺距（m）；λ—螺旋葉片外徑與槽體內(nèi)壁最小間隙（m），一般λ為5～15mm。

螺旋轉(zhuǎn)速加快，生產(chǎn)能力提高，但當轉(zhuǎn)速超過一定極限值時，物料會因離心力過大而向外甩，以致無法輸送，所以轉(zhuǎn)速n不能超過某一極限值。

圖1 軸裝減速箱傳動裝置

圖2 U型料槽

式中K1為物料特性系數(shù)。

如果計算得到的轉(zhuǎn)速太高，則應對計算D、d軸、S值做適當調(diào)整。

1.5 傳動功率

螺旋輸送機傳動總功率P包括物料運行需要功率PH，空載運轉(zhuǎn)所需功率PN，以及由于傾斜而引起的附加功率Pst三部分。

式中：Q—生產(chǎn)能力（t/h）；L—輸送距離（m）；H—傾斜高度（m）；D—螺旋外徑（m）；λ—物料運行阻力系數(shù)。電機匹配功率N

式中：Kf—功率儲備系數(shù)，一般取1.2～1.4；ηz—電機傳動功率，一般取0.9。

對于連續(xù)運行系統(tǒng)中的螺旋輸送機，應有足夠的功率儲備。

2 驅(qū)動裝置

普通的GX型螺旋輸送機多采用落地式電機減速箱傳動裝置，但這種結(jié)構(gòu)占地多，安裝場合受限制，對于制漿備料車間多層樓房結(jié)構(gòu)不適合，國外制漿造紙行業(yè)多采用軸裝式減速箱傳動裝置，如圖1所示。這種減速箱直接安裝在螺旋軸上，電機架在減速箱上面，采用皮帶傳動，通過調(diào)節(jié)電機座的高低即可調(diào)整皮帶的松緊程度。由于采用了易裝卸式皮帶輪，更換皮帶方便，如果想改變螺旋軸的轉(zhuǎn)速，只需換皮帶輪。這種減速箱裝卸比較方便，連接可靠，接觸良好，而且由于齒輪大多采用漸開線硬面齒，具有較大的承載能力，噪音低，這種傳動結(jié)構(gòu)適合各種角度安裝的螺旋輸送機，最適合連續(xù)蒸煮車間使用。

3 結(jié)構(gòu)設計

3.1 槽體

圖3 實心軸端與空心軸的焊接連接

標準的GX型螺旋輸送機采用的通常都是U型槽體，其主要由鋼板與角鋼焊接而成，鋼板通常較薄，這樣對角鋼的邊框進行焊接的過程中，槽體通常會出現(xiàn)比較明顯的變形現(xiàn)象，因此，如果制造條件允許，應選用鋼板整體成型（如圖3）。這樣既能避免因焊接角鋼邊框而出現(xiàn)變形現(xiàn)象，又能保證槽體的剛性及表面質(zhì)量。

3.2 止推軸承的位置

應把止推軸承布置在物料運送前方的一端，即卸料端，對于進料端，則應選用徑向軸承，這樣螺旋軸中各個部位所受到的就會是拉伸力，和軸向壓縮相比，這樣的作業(yè)條件更為有利。此外，還應把傳動裝置安裝在進料端或卸料端，這樣就可在一定程度上避免其因軸向推力而受到損壞。

3.3 螺旋軸實心軸端與空心軸的連接

對于輸送草類原料的螺旋輸送機，其空心軸和軸端應選用焊接結(jié)構(gòu)（如圖2），這樣的結(jié)構(gòu)表面比較光滑，既沒有掛料的地方，又不會受到工作溫度變化的影響，作業(yè)過程中，只要保證足夠的焊點，即使不開焊，也能保證運轉(zhuǎn)的有效性及可靠性。

3.4 傳動皮帶及皮帶輪

在傳動設計中，皮帶輪通常會和電機輸出軸及減速箱輸入軸直接連接，對這樣的結(jié)構(gòu)進行裝卸時，會有一定難度，且其對加工精度也有較高要求，因此，建議使用國外應用比較廣泛的易裝卸皮帶輪。這樣的皮帶輪主要由帶外錐的開口錐套和帶錐孔的輪轂共同組成，錐套中開有一個缺口，通過錐套的外錐可對其內(nèi)孔直徑進行適當調(diào)節(jié)，這樣即使軸徑有一定誤差，也不會對作業(yè)產(chǎn)生影響，從而可使加工成本及難度得到一定降低。另一方面，這樣的皮帶輪還具有裝卸方便、聯(lián)接可靠等優(yōu)點，可把其廣泛應用在專業(yè)化大批量生產(chǎn)中。對于皮帶，應選用具有高強度的窄V帶，這樣的皮帶截面上的高和寬之比為1.2：1，可使傳動裝置重量得到有效減輕。

結(jié)語

螺旋輸送機是利用電機帶動螺旋回轉(zhuǎn)，推移物料以實現(xiàn)輸送目的的機械，并以它優(yōu)良的性能贏得了越來越多廠家的喜愛，在各行各業(yè)都得到了普遍的應用。因此，有關螺旋輸送機的設計也隨之被重視起來。本文針對螺旋輸送機的設計進行了多次試驗，相信對有關方面的設計起到一定的幫助。

[1]王聯(lián)奎，侯建華.螺旋輸送機傳動裝置設計[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2007（01）.

[2]張自然，張闖，王波，萬強.螺旋輸送機綜合性能研究臺架試驗裝置的設計[J].中國化工貿(mào)易，2012（09）.