胡興偉 陳兆彬

（陜西博選科技有限公司，陜西 西安 710026）

0 引言

在目前的洗煤廠中，皮帶工作時，由于煤泥中含有水分，因此部分煤泥會附著在皮帶上，當(dāng)附著的煤泥經(jīng)過皮帶下方的皮帶清掃器時會被其清理下來落在地上[1]，并堆積起來，每隔一段時間就得需要人工用鐵鍬將皮帶下方的煤泥裝在皮帶上。但皮帶下方空間有限，煤泥清理起來費時費力。

該文針對以上問題設(shè)計了一種煤泥螺旋輸送機(jī)以代替人工勞動，可以實現(xiàn)回收皮帶下方脫落的煤泥，并將其輸送到皮帶上方[2]。

1 螺旋輸送機(jī)的基本現(xiàn)狀

螺旋輸送機(jī)又稱螺旋絞龍輸送機(jī)，也叫絞龍輸送機(jī)，適于從平面、斜面上輸送煤泥、砂石和純堿等，但不能輸送容易變質(zhì)、黏度較高、容易結(jié)塊的物質(zhì)。絞龍螺旋輸送機(jī)既可在二頭，也可在中部裝料和卸貨，輸出方向既可逆向，也可同時在相反2 個方向同時輸出貨物，并按照實際的狀況進(jìn)行安裝[3]。

螺旋輸送機(jī)在生活中是一種隨處可見的、不帶有撓性牽引結(jié)構(gòu)的且具備連續(xù)運輸能力的機(jī)械設(shè)備，是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中物質(zhì)輸送、貨物運輸、材料運輸中不能缺少的主要機(jī)械之一，可減少工作和生活中笨重的體力勞作，極大地提高勞動生產(chǎn)率，對實現(xiàn)物質(zhì)輸送、貨物運輸、材料運輸中的機(jī)械化與自動化具有重大的實用意義。因此螺旋輸送機(jī)已經(jīng)在現(xiàn)實生活中所能見到的各種部門都獲得了非常普遍的運用，并且現(xiàn)已滲透到工業(yè)所有領(lǐng)域。在冶金、采礦、交通、建筑、海港和部分重工業(yè)及其搬運機(jī)械設(shè)備等各行各業(yè)中，主要用于輸送各種塊狀材料、粉狀材料、塊粉混合材料，如玉米、面粉、化肥、煤炭等。在機(jī)械設(shè)備加工制作等工業(yè)領(lǐng)域中，螺旋輸送機(jī)也是現(xiàn)代化節(jié)奏流水作業(yè)生產(chǎn)線所需要的主要裝置之一，配合工業(yè)生產(chǎn)節(jié)奏運送各種各樣的機(jī)械零部件、機(jī)械產(chǎn)品、機(jī)械零件、原材料、半部分和小部分的材料，實現(xiàn)生產(chǎn)車間輸送和加工過程中安裝設(shè)備的流水化和機(jī)械化，并進(jìn)一步達(dá)到生產(chǎn)程序的自動化。在農(nóng)業(yè)、輕紗紡織工業(yè)、漁業(yè)、畜牧業(yè)、加工食品等機(jī)械設(shè)備工業(yè)部門，使用螺旋施輸送機(jī)的目的不僅是運送原材料，還需要進(jìn)行一些生產(chǎn)工序管理活動。在重大工程如機(jī)場、公路、鐵路、海路等要求現(xiàn)代化貨物、質(zhì)料、材料運輸體系的重要場所中，螺旋運輸機(jī)也都有普遍性的應(yīng)用。以螺旋輸送機(jī)現(xiàn)有的技術(shù)可以形成物資的成批量生產(chǎn)和規(guī)模化流水作業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)，是中國現(xiàn)代化生產(chǎn)方式的主要標(biāo)志之一。在中國工業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展和各部門規(guī)?；芾硭?、勞動生產(chǎn)率的提升過程中，螺旋輸送機(jī)技術(shù)將起到更大的作用[4]。

2 螺旋輸送機(jī)的工作原理及特點

螺旋輸送機(jī)利用裝有螺桿葉片的螺線軸的轉(zhuǎn)動，使材料形成沿螺施面的相對移動，物料受料溝和運輸管壁之間的磨擦力作用而不與螺旋線同時轉(zhuǎn)動，以便使材料軸向后前進(jìn)，進(jìn)而實現(xiàn)材料的運輸。在水平螺桿運輸機(jī)中，料槽的磨擦力一般是由材料本體自重造成的，而在豎直螺旋運輸機(jī)中，輸送管壁的磨擦力則一般是由材料轉(zhuǎn)動時的離心力造成的。

螺旋輸送機(jī)具有以下特點：1）體積小巧，占地面積小。2）可進(jìn)行密閉運輸，可運送容易飛揚的、熾熱的或臭味濃厚的貨物，可減少對周圍環(huán)境的破壞，提高港口人員的作業(yè)條件。3）安裝拆卸方便快捷。

3 煤泥螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

煤泥螺旋輸送機(jī)（如圖1 所示）包括水平傳動裝置、水平輸送裝置、垂直傳動裝置和垂直輸送裝置。其中水平傳動裝置包括水平傳動電機(jī)、水平傳動減速器、十字滑塊聯(lián)軸器保護(hù)罩、十字滑塊聯(lián)軸器、水平傳動立板和水平傳動底座；水平輸送裝置包括水平螺旋短軸、水平螺旋葉片、凹凸型活動式法蘭A 和U 型外殼；垂直傳動裝置包括垂直傳動軸承、垂直傳動電機(jī)底座、垂直傳動電機(jī)、皮帶防護(hù)罩、小皮帶輪、皮帶和大皮帶輪；垂直輸送裝置包括垂直輸送長軸、凹凸型活動式法蘭B、垂直螺旋葉片、垂直外殼、卸料管、凹凸型活動式法蘭C、凹凸型活動式法蘭D和骨架油封。

圖1 煤泥螺旋輸送機(jī)

4 煤泥螺旋輸送機(jī)設(shè)計參數(shù)的確定

4.1 水平輸送裝置的設(shè)計

4.1.1 螺旋直徑的計算

輸送貨物為煤泥粉末，粉末磨琢性比較大，其生產(chǎn)質(zhì)量約為Q=0.9t/h。水平運輸距離為1200mm，室溫狀態(tài)下水平輸送，查閱相應(yīng)的資料得知其物料松散密度為ρ=0.6t/m3。

螺旋直徑（m）可初步按公式（1）計算。

式中：Q-輸送能力，t/h；K-物料特性系數(shù)，經(jīng)查K=0.0537；φ-填充系數(shù)，經(jīng)查φ=0.3；C-傾斜系數(shù)，經(jīng)查C=1。

將以上數(shù)據(jù)代入公式（1）得出D≈0.300，螺旋直徑應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)系列，標(biāo)準(zhǔn)系列為0.1、0.125、0.16、0.2、0.25、0.315、0.4、0.5、0.63、0.8、1.0、1.25。因此D=0.315m。

4.1.2 螺旋軸螺距的計算

通常情況下可按公式（2）計算螺距。

對標(biāo)準(zhǔn)的螺旋輸送機(jī)，K值一般取為0.8~1。當(dāng)非水平布置或輸送物料流動性不佳時，K≤0.8。水平布置時，K值可取為0.8~1。因此取K=1 時螺距為S=0.315m。

4.2 垂直輸送裝置的設(shè)計

4.2.1 螺旋直徑的計算

生產(chǎn)量為Q=0.9t/h。輸送距離為2800mm，室溫狀態(tài)下垂直輸送，經(jīng)查閱相應(yīng)的資料得知其物料松散密度為ρ=0.6t/m3。

螺旋直徑（m）可初步按公式（1）計算。

將以上數(shù)據(jù)代入公式（1）得出D≈0.300，螺旋直徑應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)系列，標(biāo)準(zhǔn)系列為0.1、0.125、0.16、0.2、0.25、0.315、0.4、0.5、0.63、0.8、1.0、1.25。因此D=0.315m。

4.2.2 螺旋軸螺距的計算

通常情況下可按公式（2）計算螺距。

對于標(biāo)準(zhǔn)的螺旋輸送機(jī)，K值一般取為0.8~1。當(dāng)非水平布置或輸送物料流動性不佳時，K≤0.8。因此取K=0.5，那么螺距為S=0.16m。

5 煤泥螺旋輸送機(jī)的設(shè)計優(yōu)點

煤泥螺旋輸送機(jī)包括水平傳動裝置、水平輸送裝置、垂直傳動裝置和垂直輸送裝置。十字滑塊聯(lián)軸器保護(hù)罩可以用來保護(hù)十字滑塊聯(lián)軸器。水平傳動立板固定支撐水平螺旋短軸。水平傳動底座可以固定水平傳動減速器。U 型外殼材質(zhì)為304 不銹鋼并且其上端為漏斗狀，可以用來接收煤泥。水平螺旋葉片的材質(zhì)為16Mn，厚度為20mm，垂直螺旋葉片的材質(zhì)為16Mn，厚度為5mm，經(jīng)過拉拔螺旋而成保證了其強(qiáng)度和使用壽命。水平螺旋葉片與U 型外殼的配合間隙為0.5mm~1mm。水平輸送裝置（如圖2 所示）與垂直輸送裝置（如圖3 所示）通過凹凸型活動式法蘭A和凹凸型活動式法蘭B 連接，方便安裝與拆卸并且連接處采用盤根式雙道密封保證不漏水。

圖2 水平輸送裝置

圖3 垂直輸送裝置

水平輸送裝置的有效輸送長度為1.2m，垂直輸送裝置有效輸送長度為2.8m。

水平傳動裝置（如圖4 所示）的傳動方式為軸傳動，垂直傳動裝置（如圖5 所示）的傳動方式為皮帶傳動且垂直傳動電機(jī)的轉(zhuǎn)速為63r/min。

圖4 水平傳動裝置

圖5 垂直傳動裝置

皮帶防護(hù)罩可以保護(hù)皮帶并提高安全性。垂直傳動電機(jī)底座可以固定垂直傳動電機(jī)。垂直螺旋葉片與垂直外殼的間隙為8mm~10mm，方便煤泥的運輸。垂直輸送長軸與垂直螺旋葉片之間的連接方式為段焊連接，防止垂直螺旋葉片焊接變形。垂直外殼與卸料管通過凹凸型活動式法蘭C 和凹凸型活動式法蘭D 連接，方便拆卸更換并且連接處采用盤根式雙道密封，以保證不漏水。垂直輸送裝置的上端使用骨架油封密封，防止漏水[5]。

6 煤泥螺旋輸送機(jī)的制作

先根據(jù)煤泥螺旋輸送機(jī)的設(shè)計參數(shù)選擇水平傳動電機(jī)、水平傳動減速器、十字滑塊聯(lián)軸器、垂直傳動軸承、垂直傳動電機(jī)、小皮帶輪、皮帶、大皮帶輪和骨架油封的規(guī)格型號。經(jīng)過網(wǎng)上查找相關(guān)資料和去實體店做相應(yīng)的調(diào)查，最終確定了水平傳動電機(jī)、水平傳動減速器、十字滑塊聯(lián)軸器、垂直傳動軸承、垂直傳動電機(jī)、小皮帶輪、皮帶、大皮帶輪和骨架油封的規(guī)格型號[6]。然后將煤泥螺旋輸送機(jī)中的十字滑塊聯(lián)軸器保護(hù)罩、水平傳動立板、水平傳動底座、水平螺旋葉片、凹凸型活動式法蘭A、U 型外殼、垂直傳動電機(jī)底座、皮帶防護(hù)罩、凹凸型活動式法蘭B、垂直螺旋葉片、凹凸型活動式法蘭C、凹凸型活動式法蘭D 的CAD 版設(shè)計圖紙導(dǎo)入激光切割機(jī)中，用叉車等工具將需要用到的鐵板挑到激光切割機(jī)的工作平臺上面，用激光切割機(jī)將十字滑塊聯(lián)軸器保護(hù)罩、水平傳動立板、水平傳動底座、水平螺旋葉片、凹凸型活動式法蘭A、U 型外殼、垂直傳動電機(jī)底座、皮帶防護(hù)罩、凹凸型活動式法蘭B、垂直螺旋葉片、凹凸型活動式法蘭C 以及凹凸型活動式法蘭D 的材料切割好。再找出十字滑塊聯(lián)軸器保護(hù)罩、U 型外殼、皮帶防護(hù)罩切割好的材料按照設(shè)計圖紙的要求進(jìn)行折彎卷筒的工序。等到十字滑塊聯(lián)軸器保護(hù)罩、U 型外殼、皮帶防護(hù)罩制作完成后，找出水平螺旋葉片、垂直螺旋葉片切割好的材料，按照設(shè)計圖紙的要求進(jìn)行拉拔螺旋工序。在水平螺旋葉片、垂直螺旋葉片制作完成后，找出制作水平螺旋短軸、垂直輸送長軸和垂直外殼需要用到的材料。最后開始組裝焊接工序，將之前制作好的配件按照先后順序依次組裝、焊接起來[7]，到此煤泥螺旋輸送機(jī)的制作就完成了。

7 煤泥螺旋輸送機(jī)的試用

將制作好的煤泥螺旋輸送機(jī)運送到洗煤廠中，放到皮帶架的下方，用高強(qiáng)度螺栓將其固定在皮帶架下方的水泥地面上，接通電源觀察煤泥螺旋輸送機(jī)的工作狀態(tài)是否能滿足設(shè)計需求，并每隔一段時間做一次工作狀態(tài)記錄。

8 總結(jié)

煤泥螺旋輸送機(jī)在洗煤廠已經(jīng)投入生產(chǎn)開始使用，使用效果顯著，可代替人工實現(xiàn)回收皮帶下方脫落的煤泥，并將其輸送到皮帶上方。其不僅解決了每隔一段時間皮帶下方會出現(xiàn)堆積煤泥的問題，還減少了工人的工作量，提高了生產(chǎn)效率。煤泥螺旋輸送機(jī)的投入使用可以推動選煤工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展[8]。