季寶全

唐山亞特專用汽車有限公司 河北唐山 063000

一款螺旋輸送式散裝飼料運(yùn)輸車

季寶全

唐山亞特專用汽車有限公司 河北唐山 063000

為解決普通散裝物料運(yùn)輸車輸送大顆粒飼料氣力困難，易造成管道堵塞的問題，開發(fā)了一款螺旋輸送式散裝飼料運(yùn)輸車。介紹了該車的總體設(shè)計與布置，并詳細(xì)介紹了螺旋輸送機(jī)的螺旋設(shè)計及計算方法。經(jīng)驗證，該螺旋輸送式散裝飼料運(yùn)輸車動力強(qiáng)勁，能夠滿足各種性狀飼料輸送的使用要求。

散裝飼料運(yùn)輸車 螺旋輸送機(jī) 輸送能力

1 前言

散裝飼料經(jīng)機(jī)械加工而成，其顆粒性狀不一。當(dāng)運(yùn)輸飼料顆粒直徑大于5 mm、長度大于9 mm、密度為500 kg/m3左右的大顆粒飼料時，采用普通的散裝物料運(yùn)輸車氣力輸送較為困難，極易造成管道堵塞，影響正常輸送。為解決這一難題，特研發(fā)了一款螺旋輸送式散裝飼料運(yùn)輸車，其動力強(qiáng)勁，對顆粒狀及粉狀飼料均能良好輸送。

2 散裝飼料運(yùn)輸車的總體設(shè)計

2.1 總體布局

散裝飼料運(yùn)輸車是在普通載貨汽車底盤的基礎(chǔ)上，加裝散裝飼料運(yùn)輸專用設(shè)備的專用車輛。其中散裝飼料運(yùn)輸設(shè)備主要由罐體總成、水平卸料輸送系統(tǒng)、垂直卸料輸送系統(tǒng)、自由俯仰旋轉(zhuǎn)卸料系統(tǒng)組成。散裝飼料運(yùn)輸車罐體可根據(jù)不同要求將飼料箱分隔為幾個小倉室，倉室內(nèi)裝有流板，以實現(xiàn)幾種飼料同時運(yùn)輸。在罐體的頂部開有幾個裝料罐口，罐口蓋設(shè)有防雨槽。罐體底部設(shè)有放料閘門，在閘門下方安裝水平螺旋輸送器（即水平攪籠），在罐體的后部設(shè)置垂直螺旋輸送器（即垂直攪籠），在罐體頂部安裝一根自由俯仰回轉(zhuǎn)活動攪籠，上述三根攪籠通過關(guān)節(jié)相連通，形成完整的裝/卸料系統(tǒng)，如圖1、2所示。

2.2 螺旋輸送器的動力驅(qū)動方式

散裝飼料運(yùn)輸車螺旋輸送器的攪籠驅(qū)動和自由螺旋輸送器俯仰回轉(zhuǎn)驅(qū)動均可采用液壓驅(qū)動和電動機(jī)驅(qū)動兩種方式。采用液壓驅(qū)動時，汽車變速箱取力器輸出動力傳遞至液壓泵驅(qū)動液壓系統(tǒng)，液壓馬達(dá)帶動螺旋輸送器的攪籠葉片旋轉(zhuǎn)，經(jīng)活動螺旋輸送器將飼料卸出。同時，液壓馬達(dá)還可驅(qū)動活動攪籠自由回轉(zhuǎn)和伸縮油缸，可將活動攪籠抬升俯仰，以調(diào)整卸料位置及高度。而電動機(jī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單，但現(xiàn)場要備有外接電源，使用不便。

3 螺旋輸送器的卸料能力

3.1 輸送機(jī)理

3.1.1 水平螺旋輸送機(jī)理

物料在重力和機(jī)槽間的摩擦力作用下，在機(jī)槽下部的物料不隨螺旋體旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)螺旋葉片推動下向前移動，達(dá)到輸送物料的目的。

3.1.2 垂直螺旋輸送機(jī)理

垂直螺旋轉(zhuǎn)速比水平螺旋轉(zhuǎn)速高，加入的物料在離心力的作用下與機(jī)殼產(chǎn)生摩擦力，該摩擦力阻止物料隨螺旋葉片一起旋轉(zhuǎn)，克服了物料下降的重力，實現(xiàn)物料垂直輸送。垂直螺旋一般小于8 m，并有水平螺旋喂料，以保證必要的進(jìn)料壓力。

3.2 螺旋輸送器水平卸料能力

3.2.1 螺旋輸送器水平輸送能力計算

選取通用冷軋螺旋葉片直徑D=270 mm，依據(jù)螺旋水平輸送能力計算公式[1]：

式中，Q為輸送能力，t/h；k為物料特性系數(shù)，取k=0.042；φ為填充系數(shù)，取φ=0.4；c為傾角系數(shù)，取c=1；ρ為物料堆密度，取ρ=0.5t/m3；D為螺旋軸直徑，D=0.27 m。

將上述數(shù)值代入公式(1)，計算得出螺旋輸送器水平輸送能力Q=20.9 t/h，即348 kg/min。

3.2.2 水平螺旋轉(zhuǎn)速的確定

水平螺旋軸轉(zhuǎn)速不宜過高，以免物料受過大切向力而被拋起，不能正常向前輸送。在輸送量不變的情況下，選擇較低螺旋轉(zhuǎn)速可延長螺旋輸送器壽命。

依據(jù)水平螺旋轉(zhuǎn)速計算公式[1]：

式中，n為水平螺旋轉(zhuǎn)速，r/min；A為物料綜合系數(shù)，取A=50～70。

將數(shù)值代入公式(2)，計算得出水平螺旋轉(zhuǎn)速范圍為96～135 r/min。

3.2.3 水平螺旋所需功率

依據(jù)水平螺旋所需功率計算公式：

式中，P1為水平螺旋功率，kW；L1為水平螺旋軸長度，設(shè)計L1=9.5 m； ω1為物料阻力系數(shù)，谷物取ω1=1.5；k為功率備用系數(shù)，取k=1.4；Q為輸送能力，Q=20.9 t/h。

將上述數(shù)值代入公式(3)，計算得出理論水平螺旋輸送所需功率P1=1.14 kW。

3.3 螺旋輸送器垂直卸料能力

3.3.1 垂直螺旋臨界轉(zhuǎn)速

垂直螺旋轉(zhuǎn)速應(yīng)大于臨界轉(zhuǎn)速，根據(jù)垂直螺旋臨界轉(zhuǎn)速計算公式[2]：

式中， no為垂直螺旋臨界轉(zhuǎn)速，r/min；α為螺旋葉片螺旋角，推薦值α=15°；ρ為物料與螺旋表面摩擦角，飼料取ρ=18.5°；g為重力加速度，g=9.8 m/s2；f為物料與機(jī)殼摩擦系數(shù)，飼料取f=0.385；r為物料距轉(zhuǎn)軸中心的平均半徑，m，計算得r=0.106 7 m。

將上述數(shù)值代入公式(4)，計算得出垂直螺旋臨界轉(zhuǎn)速no=120 r/min。

3.3.2 垂直螺旋所需功率

依據(jù)垂直螺旋所需功率計算公式[2]：

式中，P2為垂直螺旋功率，kW；ω2為垂直物料阻力系數(shù)，谷物取ω2=7；H為垂直螺旋高度，設(shè)計高度H=3.2 m。

將上述數(shù)值代入公式(5)，計算得出垂直螺旋輸送所需功率P2=1.78 kW。

3.4 卸料螺旋功率

因卸料螺旋最大抬升傾角可達(dá)75°，因此將其按垂直螺旋計算其功率即可。

卸料螺旋功率計算公式可借鑒公式(5)，最終計算得出卸料螺旋輸送所需功率P3=4.07 kW。

經(jīng)過上述計算可知，該型散裝飼料運(yùn)輸車動力強(qiáng)勁，能夠滿足各種性狀飼料輸送的使用要求，卸料系統(tǒng)經(jīng)長期驗證工作可靠穩(wěn)定。

4 結(jié)語

該螺旋輸送式散裝飼料運(yùn)輸車通過液壓系統(tǒng)及PLC系統(tǒng)控制可實現(xiàn)全自動化操作，無需人工上料和出料，操作簡單。其總體設(shè)計與布置及螺旋輸送機(jī)的螺旋設(shè)計及計算方法，可為同類散裝飼料運(yùn)輸車產(chǎn)品的設(shè)計提供參考。

[1] 袁紐.運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計選用手冊[M].北京∶化學(xué)工業(yè)出版社,1999.

[2] 王鷹.連續(xù)輸送機(jī)械設(shè)計手冊[M]. 北京∶中國鐵道出版社,2001.

A Screw Conveyed Bulk Feed Transport Truck

JI Bao-quan

Regarding the difficulty of pneumatic transmission for bulk feed which would stem the channel, the screw conveyed bulk feed transporter was developed. The overall design and layout of the vehicle was introduced and the design method and calculation method of screw was elaborated. The power of screw conveyed bulk feed transporter was excellent and can meet the requirement of several kind of feed transport after test.

bulk feed transport truck; screw conveyor; transmission capacity

U469.6+1.02

A

1004-0226(2015)06-0100-02

季寶全 ， 男 ， 1972年生 ，高級工程師， 現(xiàn)從事專用汽車研發(fā)與技術(shù)管理工作。