基于螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算

李 彥

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451150）

螺旋輸送機(jī)是一種常用的連續(xù)輸送機(jī)械。它是利用工作構(gòu)件即螺旋體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使物料向前運(yùn)送，是現(xiàn)代化生產(chǎn)和物流運(yùn)輸不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)中得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)遍及冶金、采礦、動(dòng)力、建材、輕工、碼頭等一些重工業(yè)及交通運(yùn)輸?shù)炔块T(mén)。主要是用來(lái)運(yùn)送大宗散貨物料，如煤、礦石、糧食、砂、化肥等。文章以草料和飼料為主要輸送原料進(jìn)行螺旋輸送機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)。

1 螺旋輸送機(jī)工作原理

草料和飼料運(yùn)輸工業(yè)中螺旋輸送機(jī)主要用于原料的輸送，一般采用實(shí)體螺旋葉片，中間吊掛軸承等螺距的全葉式螺旋即S制法螺旋輸送機(jī)。它由一根裝有螺旋葉片的轉(zhuǎn)軸和料槽組成。轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承安裝在料槽兩端軸承座上，轉(zhuǎn)軸一端的軸頭與驅(qū)動(dòng)裝置相聯(lián)。料槽頂面和槽底開(kāi)有進(jìn)、出料口。其工作原理是：物料從進(jìn)料口加入，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物料受到螺旋葉片法向推力的作用，該推力的徑向分力和葉片對(duì)物料的摩擦力，有可能帶著物料繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于物料本身的重力和料槽對(duì)物料的摩擦力的緣故，才不與螺旋葉片一起旋轉(zhuǎn)，而在葉片法向推力的軸向分力作用下，沿著料槽軸向移動(dòng)。

2 主要參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）輸送量。輸送量是衡量螺旋輸送機(jī)能力的一個(gè)重要指標(biāo)，現(xiàn)傳送物料選擇為飼料，平均產(chǎn)量為10T/時(shí)，采用螺旋輸送機(jī)作水平輸送，輸送距離為5m。在輸送物料時(shí)，螺旋軸徑所占據(jù)的截面雖然對(duì)輸送能力有一定的影響，但對(duì)于整機(jī)而言所占比例不大，因此，螺旋輸送機(jī)的物料輸送量可粗略按下式計(jì)算：公式中：Q為螺旋輸送機(jī)輸送量，t／h；F為料槽內(nèi)物料層橫截面積入為物料的單位容積質(zhì)量，t／m，它同原料的種類(lèi)、濕度、切料的長(zhǎng)度以及凈化方式、效果等多種因素有關(guān)，其值查閱相關(guān)的手冊(cè)為傾斜輸送系數(shù)。

在實(shí)際工作中，通常不考慮物料軸向阻滯的影響，因此物料在料槽內(nèi)的軸向移動(dòng)速度V1≈Sn/60?！郠=47D2Snφλε，由該公式可以看出，螺旋輸送機(jī)的物料輸送量與D、S、n、φ、λ、ε有關(guān)，當(dāng)物料輸送量Q確定后，可以調(diào)整螺旋外徑D、螺距S、螺旋轉(zhuǎn)速n和填充系數(shù)φ 等四個(gè)參數(shù)來(lái)滿足Q的要求。

（2）螺旋直徑的確定。螺旋葉片直徑是螺旋輸送機(jī)的重要參數(shù)，直接關(guān)系到輸送機(jī)的生產(chǎn)量和結(jié)構(gòu)尺寸。一般根據(jù)螺旋輸送機(jī)生產(chǎn)能力、輸送物料類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和布置形式確定螺旋葉片直徑。螺距不僅決定著螺旋的升角，還決定著在一定填充系數(shù)F物料運(yùn)行的滑移面，，所以螺距的大小直接影響著物料輸送過(guò)程。輸送量Q和直D一定時(shí)，螺距改變，物料運(yùn)動(dòng)的滑移面隨著改變，這將導(dǎo)致物料運(yùn)動(dòng)速度分布的變化。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的輸送機(jī)，通常螺距為K=0.8～1.0；當(dāng)傾斜布置或輸送物料流動(dòng)性較差時(shí)K≤0.8；當(dāng)水平布置時(shí)，K1=0.8～1.0。因選用全葉式螺旋，其螺距和螺旋直徑的關(guān)系為S=0.8D=80mm。

（3）螺旋轉(zhuǎn)速的確定。螺旋軸的轉(zhuǎn)速對(duì)輸送量有較大的影響。一般說(shuō)來(lái)，螺旋軸轉(zhuǎn)速加快，輸送機(jī)的生產(chǎn)能力提高，轉(zhuǎn)速過(guò)小則輸送機(jī)的輸送量下降但轉(zhuǎn)速也不宜過(guò)高，因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)一定的極限值時(shí)，物料會(huì)因?yàn)殡x心力過(guò)大而向外拋，以致無(wú)法輸送。所以還需要對(duì)轉(zhuǎn)速n進(jìn)行一定的限定，不能超過(guò)某一極限值。為了保證物料能比較平穩(wěn)地輸送，不至被螺旋拋起來(lái)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)螺旋的極限轉(zhuǎn)速為式中D為螺旋直徑，為物料特性系數(shù)查表可得生料的物料特性系數(shù)為35。

由以上計(jì)算可得D=0.1m代入1式求的螺旋轉(zhuǎn)速N=110轉(zhuǎn)/分按螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速系列20,30,35,45,60,75,90,120,150,190因此圓整取標(biāo)準(zhǔn)系列值N=120r/min在此校核填充系數(shù)=在推薦范圍了填充系數(shù)滿足要求。

（4）螺旋軸軸徑的確定。螺旋軸徑的大小與螺距有關(guān)，因?yàn)閮烧吖餐瑳Q定了螺旋葉片的升角，也就決定了物料的滑移方向及速度分布，所以應(yīng)從考慮螺旋面與物料的摩擦關(guān)系以及速度各分量的適當(dāng)分布來(lái)確定最合理的軸徑與螺距之間的關(guān)系。

實(shí)踐證明，對(duì)大多數(shù)螺旋輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，一般其螺旋體的結(jié)構(gòu)均能滿足第一個(gè)條件的要求，但對(duì)螺旋體直徑較小(例如D=100mm)的螺旋輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，其不一定能滿足第一個(gè)條件的要求，因而在確定較小直徑螺旋體的S和d時(shí)，必須進(jìn)行這項(xiàng)驗(yàn)算工作。軸徑與螺距的關(guān)系還應(yīng)滿足的第二個(gè)條件是：螺旋軸徑處的軸向速度要大于圓周速度，即。由此計(jì)算得出的軸徑相當(dāng)大，這勢(shì)必降低有效輸送截面。為了保證足夠的有效輸送截面，從而保證輸送能力，就得加大結(jié)構(gòu)，使得輸送機(jī)結(jié)構(gòu)粗大笨重，成本增加。

所以，螺旋軸徑與螺距的關(guān)系應(yīng)是輸送功能與結(jié)構(gòu)的綜合，在能夠滿足輸送要求的前提下，直盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊由于螺旋輸送機(jī)的填充系數(shù)較低，只要保證靠近葉片外側(cè)的物料具有較大的軸向速度，且軸向速度大于圓周速度即可。

一般軸徑計(jì)算公式為d=【0。2～0．35】D

在此 取d=0.3D 即d=0.3100=30mm

螺旋輸送機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是一個(gè)科學(xué)的、理性的、動(dòng)態(tài)的和計(jì)算機(jī)化的過(guò)程。它采用當(dāng)代的技術(shù)手段和方法來(lái)提取最合理的數(shù)據(jù)，使輸送機(jī)設(shè)計(jì)的結(jié)果達(dá)到最優(yōu)。依據(jù)這種方法，首先對(duì)設(shè)計(jì)的各種原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，取得有利的信息，得出最經(jīng)濟(jì)合理的參數(shù)；然后，在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行各種性態(tài)和指標(biāo)分析，確定出設(shè)計(jì)對(duì)象的全部數(shù)據(jù)；最后，評(píng)價(jià)、測(cè)試和診斷設(shè)計(jì)的質(zhì)量及可能出現(xiàn)的問(wèn)題，并確定出相應(yīng)的對(duì)策。