基于SolidWorks垂直螺旋輸送機結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化

郭維城,肖 楠,高 紅

（沈陽工程學(xué)院,遼寧 沈陽 110136）

目前,生物質(zhì)發(fā)電越來越受到人們的關(guān)注,秸桿生物質(zhì)作為發(fā)電的燃料具有發(fā)熱量高、污染小、避免燒荒引起環(huán)境污染等優(yōu)點。

螺旋輸送機是一種不帶撓性牽引構(gòu)件的連續(xù)輸送機械,借助原地旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而進(jìn)行輸送。由于物料自身重量和機殼對物料摩擦阻力的作用,使物料不與螺旋葉片一起旋轉(zhuǎn),而是以滑動形式沿著軸向直線移動實現(xiàn)輸送物料。螺旋輸送機一般用于短距離輸送粉狀、粒狀和小塊片物料,不但可以做水平運輸,也可做傾斜運輸,特殊情況還可用于垂直方向的運輸。

受某生物質(zhì)燃燒發(fā)電站委托,研制一種專為輸送秸稈用自動下料機。設(shè)計要求：輸送能力Q=2 t/h;地坑深度4m;自動下料方式,最大限度降低勞動力成本;設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,操作安全方便,制造成本低,可拆卸性好,便于運輸、安裝、維護(hù)、維修。

1 輸送機設(shè)計中的幾種典型結(jié)構(gòu)

1.1 單螺旋輸送下料機構(gòu)

單螺旋輸送機構(gòu)是一個錐形儲料斗（見圖1）下料口設(shè)有1個螺旋給料器,根據(jù)不同下料量,利用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制下料用量,下料量根據(jù)不同的介質(zhì)和量而定。螺旋桿由1臺電機減速器驅(qū)動,可實現(xiàn)無極調(diào)速。其特點是給料精度高、誤差小,沒有架橋結(jié)拱阻塞現(xiàn)象,普遍用于粉態(tài)物料輸送。

1.2 雙螺旋輸送下料機構(gòu)

圖2所示為一種雙螺旋下料機構(gòu),2個螺旋由同一主軸相連,并由1個電機減速器驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。大螺旋用于破壞因粉體積壓形成的固結(jié)粉塊,小螺旋為精加料部分。其它與圖1相同,適用于超細(xì)低附著性物料的輸送。

1.3 帶電磁振蕩器錐形下料機構(gòu)

帶電磁振蕩器的錐形下料機構(gòu)能使呆滯、固結(jié)、附著性強的物料松散活化,杜絕了物料在下料時架橋結(jié)拱和穿流現(xiàn)象。其結(jié)構(gòu)是在料斗卸料口下加一振動底斗（如圖3所示）,振動料斗的活化錐占據(jù)了結(jié)拱空間,既能破壞結(jié)拱又能利用結(jié)拱來封住料流,起到了均勻間歇給料的作用。

圖3 電磁振蕩器下料機構(gòu)

2 設(shè)計方案確定

單螺旋下料機構(gòu)適用于輸送各種粉狀和顆粒狀物料,如砂子、谷物、面粉等。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造費用較低、所占空間小;缺點是輸送高度小,一般不超過8m（能滿足本次設(shè)計要求）。雙螺旋下料機構(gòu)與單螺旋下料機構(gòu)相比所占空間大、機構(gòu)復(fù)雜、制造成本高。帶電磁振蕩器的錐型下料機構(gòu)較前2種機構(gòu)更為復(fù)雜、輸送能力低,不易選用。

結(jié)合實際給定的設(shè)計要求,最后確定垂直螺旋輸送機結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 垂直螺旋輸送機

3 SolidW orks實體建模與優(yōu)化

設(shè)計下料機構(gòu)時應(yīng)盡量選擇圓形斗倉,減少死角排料,易于卸出。如要采用方形料倉時,其死角處應(yīng)改為圓尺弧形式,下料傾角應(yīng)盡量選大一些,避免滯流區(qū)的產(chǎn)生。在設(shè)計中應(yīng)做到每一部分均可拆卸,便于運輸、安裝、維護(hù)、維修。

利用SolidWorks軟件對垂直螺旋輸送機主要零部件進(jìn)行實體建模并優(yōu)化后的結(jié)果如圖5所示。

圖5 垂直螺旋輸送機主要零部件實體建模

圖6 方圓進(jìn)料倉展開圖

SolidWorks軟件為設(shè)計者提供了鈑金工具模塊,應(yīng)用此模塊可快速設(shè)計出形狀較復(fù)雜的鈑金零件,并能給出展開圖,方便實際生產(chǎn)下料計算以及設(shè)計時成本的控制。圖6為應(yīng)用“插入—鈑金—展形”所得方圓進(jìn)料倉的展開圖。

4 結(jié)論

所研制的垂直螺旋輸送機主要零部件均采用鈑金件,各個部分的連接均采用標(biāo)準(zhǔn)件中螺紋緊固件,制造成本低,可拆卸性好,便于運輸、安裝、維護(hù)、維修。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,橫截面尺寸小,操作安全方便,完全滿足用戶需求。