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螺旋輸送機設計參數的選擇和確定
作者:上海昱音機械有限公司  發布于:2015-3-2 10:35:57  瀏覽量:
 
 [摘要]螺旋輸送機種類較多、結構差異大、設計參數多,并且各參數之間相互聯系和制約。使得設計和選擇復雜、難度大,尤其是一些主要參數。如果選擇和組合不當,將會嚴重影響螺旋輸送機的生產效率和工作性能。

  螺旋輸送機是一種常用的不具有撓性牽引構件的連續輸送機械,利用工作構件即螺旋的旋轉運動,使物料向前運送,是現代化生產和物流運輸不可缺少的重要輸送機械設備之一。螺旋輸送機在國民經濟的各個部門中得到了相當廣泛的應用,主要是用來運送大宗散貨物料,如煤、礦石、糧食、砂、化肥等。在糧食、輕紡織業、化工業、食品等工業部門,采用螺旋輸送機往往不單純是輸送物料,同時還伴隨進行某些工藝處理等。螺旋輸送機種類較多、結構差異大、設計參數多,并且各參數之間相互聯系和制約。使得設計和選擇復雜、難度大,尤其是一些主要參數。如果選擇和組合不當,將會嚴重影響螺旋輸送機的生產效率和工作性能。
  1、螺旋輸送機工作原理
  螺旋輸送機主要分為水平和垂直螺旋輸送機,可分別沿水平、傾斜或垂直方向上輸送物料。這兩種機型也是最常用的。螺旋輸送機根據結構可分為雙螺旋輸送機和單螺旋輸送機。后者使用較多。螺旋輸送機的安裝方式有固定式和移動式兩種,大部分螺旋輸送機采用固定式。
  面粉工業中的螺旋輸送機主要用于原料的輸送和混合,一般采用實體螺旋葉片、無吊掛軸承、等螺距的單頭普通螺旋輸送機。它由一根裝有螺旋葉片的轉軸和料槽組成,轉軸通過軸承安裝在料槽兩端軸承座上,轉軸一端的軸頭與驅動裝置相聯。料槽頂面和槽底開有進、出料口。其工作原理是:物料從進料口加入。當轉軸轉動時,物料受到螺旋葉片推力的作用,該推力的徑向分力和葉片對物料的摩擦力。有可能帶著物料繞軸轉動,但由于物料本身的重力和料槽對物料的摩擦力的緣故,才不與螺旋葉片一起旋轉,而在葉片法向推力的軸向分力作用下,沿著料槽軸向移動。
  理論分析表明,螺旋在一定的轉數范圍內,物料隨螺旋軸轉動,這種附加的物料流對物料運動的影響并不顯著。但是,當超過一定的轉數時,物料就會產生垂直于輸送方向的跳躍的翻滾,起攪拌而不起軸向的推進作用。這不僅會降低物料的輸送效率,加速設備構件的磨損,而且會增大螺旋功率的消耗。因此,為了避免這種現象的產生,螺旋的轉數不得超過它的臨界轉速。
  2、螺旋輸送機主要設計參數分析
  (1)輸送量
  輸送量是衡量螺旋輸送機生產能力的一個重要指標,一般根據生產需要給定,但它與其他參數密切相關。在輸送物料時,螺旋軸徑所占據的截面雖然對輸送能力有一定的影響,但對于整機而言所占比例不大。
  (2)螺旋軸轉速
  螺旋軸的轉速對輸送量有較大的影響。一般說來,螺旋軸轉速加快,輸送機的生產能力提高,轉速過小則使輸送機的輸送量下降。但轉速也不宜過高,因為當轉速超過一定的極限值時,物料會因為離心力過大而向外拋,以致無法輸送。所以還需要對轉速n進行一定的限定,不能超過某一極限值。
  (3)螺旋葉片直徑
  螺旋葉片直徑是螺旋輸送機的重要參數,直接關系到輸送機的生產量和結構尺寸。一般根據螺旋輸送機生產能力、輸送物料類型、結構和布置形式確定螺旋葉片直徑。
  (4)螺距
  螺距不僅決定著螺旋的升角,還決定著在一定填充系數下物料運行的滑移面,所以螺距的大小直接影響著物料輸送過程。輸送量Q和直徑D一定時,螺距改變,物料運動的滑移面隨著改變,這將導致物料運動速度分布的變化。通常螺距應滿足下列兩個條件:即考慮螺旋面與物料的摩擦關系以及速度各分量間的適當分布關系兩個條件,來確定最合理的螺距尺寸。
  (5)螺旋軸直徑
  螺旋軸徑的大小與螺距有關,因為兩者共同決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,所以應從考慮螺旋面與物料的摩擦關系以及速度各分量的適當分布來確定最合理的軸徑與螺距之間的關系。
  (6)填充系數
  物料在料槽中的填充系數對物料的輸送和能量的消耗有很大影響。當填充系數較小時,物料堆積高度較低,大部分物料靠近螺旋外側,因而具有較高的軸向速度和較低的圓周速度,物料在輸送方向上的運動要比圓周方向顯著得多,運動的滑移面幾乎平行于輸送方向,這時垂直于輸送方向的附加物料流減弱,能量消耗降低;相反,當填充系數較高時,物料運動的滑移面很陡,其在圓周方向的運動將比輸送方向的運動強,這將導致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而,填充系數適當取小值較有利,一般取φ<50%。此外,傾斜角度的大小對填充系數也有一定影響。
  (7)傾斜角度
  螺旋輸送機的傾斜角度對于螺旋輸送機輸送過程的生產率和功率消耗都有影響,一般它是以一個影響系數的形式來體現的。螺旋輸送機輸送能力將隨著傾斜角度的增加而迅速降低的,同時,螺旋輸送機布置時傾斜角度也將影響物料的輸送效果。另外傾斜角度的大小還會影響填充系數,傾斜角度越大,允許的填充系數越小,螺旋輸送機的輸送能力越低。因此,在滿足使用條件的前提下,螺旋輸送機盡量避免傾斜布置,而最好采用水平布置;若工藝需要采用用傾斜布置,為了提高輸送效率,傾斜角度也不宜太大,一般傾斜角度β=10°~20°。若一級不能滿足要求,可采用多級傾斜布置,以減少損耗。
  (8)傳動功率
  螺旋輸送機的驅動功率,是用于克服在物料輸送過程中的各種阻力所消耗的能量。主要包括以下幾個部分:①使被運物料提升高度日(水平或傾斜)所需的能量:②被運物料對料槽壁和螺旋面的摩擦所引起的能量消耗:③物料內部顆粒間的相互摩擦引起的能量消耗;④物料沿料槽運動造成在止推軸承處的摩擦引起的能量消耗;⑤中間軸承和末端軸承處的摩擦引起的能量消耗。
  由于面粉工業原料多種多樣,而且原料的特性隨原料的種類、產地、濕度以及備料凈化方式及效果等各種因素的不同而改變。因此,在確定螺旋輸送機的主要參數時,要從其輸送機理、物料的特性等方面人手,盡可能進行多種試驗,取得一些設計參數,才能設計出較符合物料特性的螺旋輸送機。
  螺旋輸送機對于減輕繁重的體力勞動,提高勞動生產率,實現物料輸送過程的機械化和自動化,都具有重要的現實意義。未來螺旋輸送機發展方向和趨勢是:①大運量、高速度、長使用壽命;②低能源消耗及降低能量消耗;③智能化發展;④空間可彎曲輸送;⑤組合復合化輸送,向著大型化發展;⑥擴大使用范圍;⑦環保意識設計,減少污染,實現綠色設計的目標。


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