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螺旋輸送機設計

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螺旋輸送機運轉過程中產生振動的原因解析
作者:上海昱音機械有限公司  發布于:2014-3-7 9:52:28  瀏覽量:
 
 [摘要]螺旋輸送機要求的工作轉速較高,一旦其轉子(主軸與輸送螺旋葉片構成的螺旋體)的轉速選取不當,對其輸送能力、功率消耗等工作性能產生較大影響,嚴重時甚至根本無法工作。

       螺旋輸送機要求的工作轉速較高,一旦其轉子(主軸與輸送螺旋葉片構成的螺旋體)的轉速選取不當,或螺旋體的剛度不足,或制造的螺旋體的平衡性能較差,則運轉時將會產生強烈振動,不僅對其輸送能力、功率消耗、機械效率、物料破碎率、螺旋葉片的磨損等工作性能產生較大影響,嚴重時甚至根本無法工作,這里我們將其產生振動的原因進行解析并提出相應的解決辦法。

       雖然螺旋輸送機的選型計算公式及其轉速下限早已被給出,但由于這些計算方法并未論及轉速對其振動和工作性能的影響。而且,在螺旋輸送機設計計算中,轉速與螺旋葉片的外徑、根徑、螺距、螺旋升角等參數是關聯參數,需要根據經驗系數進行確定。因此,當應用現有方法確定轉速時,其設計結果常常不能令人滿意。因此,有必要研究快速螺旋輸送機的轉速對其振動及工作性能的影響,為確定合理的轉速提供更為可靠的依據。
       由于其螺旋體是由主軸和螺旋葉片構成的,而螺旋葉片繞著主軸呈周期性對稱布置特征,且單位長度的螺旋葉片的質量一般遠小于在同一位置上的主軸的質量,所以,可將輸送螺旋體近似為一均勻梁用.其單位長度的分布質量密度,對實心軸為式中,S―螺距;而且,可將螺旋葉片簡化為在主軸外側的當量圓環,以此計算其慣性矩.設該圓環內徑為D . 
       作為均勻梁的螺旋體,除啟動和停機時,其振動屬于穩態振動,與時間無關.故它屬于連續介質的穩態振動.考慮自重和連續分布的離心力的作用。快速螺旋機根據其安裝形式:垂直安裝和傾斜安裝,以及其長度的不同,可將螺旋體兩端的支撐情況分為:兩端鉸支和一端固支、另一端自由.由此可確定其邊界條件和對應的固有頻率.
       螺旋輸送機的振動與轉速設計對于傾斜式快速螺旋輸送機,為了避免螺旋葉片與機筒內壁產生直接摩察,則其輸送螺旋體兩端宜采用鉸支支撐.而垂直提升時,宜采用一端固定,一端自由的形式.我們知道當螺旋體的角速度接近其固有頻率時,將產生強烈振動.當螺旋體的角速度等于固有頻率時,將產生共振.螺旋輸送機的共振轉速分別為:如果螺旋體的轉速接近共振轉速時,產生的強烈振動將會破壞物料的穩定流動,將會導致料流的紊亂、回料和螺旋葉片與機筒之間的間隙的快速變化,所以,這將使得螺旋輸送機的輸送能力和機械效率下降,而功耗增加.
       同時,使物料在螺旋葉片和機簡之間的破碎率出現大的增加.而當螺旋體的振動為多波形振動時,機內物料流的穩定流動也將受到其影響,增加破碎率.因此,螺旋體的轉速不宜過高.因此,將可使快速螺旋輸送機的轉速和主軸剛度(軸徑)設計更為合理,可避免設計和制造的螺旋輸送機產生較強振動現象,提高其工作性能.
       控制快速螺旋輸送機振動的措施振動現象是快速螺旋輸送機設計制造中容易遇到的問題.為解決該問題,根據上述分析知,可采用下列措施消除或有效地降低其振動程度:
       (1)調整轉速,使之遠離共振區.
       (2)減小螺旋體長度.共振轉速與螺旋體的長度平方成反比.
       (3)設置中間支撐.和減小螺旋體長度有類似效果,只是其共振轉速的計算稍微復雜.但該措施往往是方便而有效的方法.如螺旋輸送機在糧食行業的輸送中,若降低轉速將影響產最;而增大轉速,則引起糧食破碎率和功耗增加.所以,采用增設螺旋體中間支撐,保持其它設計參數不變,使計算長度減小一半,結果使原來的劇烈振動變為感覺不到振動. 
       (4)由于快速螺旋輸送機負載運轉時,機內物料流量變化較大,故為簡化問題的數學分析,對其振動現象和轉速設計的探討采用空載狀態.雖然這與負載狀態有一定差別,但負載運轉時,物料流對螺旋體的振動相當于振動阻尼,它將使振動減弱.所以,按本文提出方法設計的轉速在負載狀態也不會產生較大振動. 
       (5)從上述結果可以看出,快速螺旋輸送機的共振區和振動強烈程度不僅受轉速影響,而且,與螺旋體的長度、抗彎剛度有關.尤其是螺旋體的長度影響更大.而中間支撐可方便地改變其長度的影響,故在設計中可靈活地利用中間支撐有效而方便地控制螺旋輸送設備的振動現象。

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