大傾角螺旋輸送機的設計制造

張鵬 韓純玉 張鎮 天津中外建輸送機械有限公司

大傾角螺旋輸送機的設計制造

張鵬 韓純玉 張鎮 天津中外建輸送機械有限公司

為滿足生產需要，成功設計制造了75°大傾角螺旋輸送機。現正在使用中。

75°大傾角螺旋輸送機；螺旋角；壓力角

螺旋輸送機通過螺旋體旋轉運動，將物料均勻的向前運送，是目前廣泛應用于國民經濟各部門，是一種重要機械設備。螺旋輸送機與其他輸送設備相比較，具有密封性能好，結構簡單的特點。它一般適合于水平傾角β≤20°的狀態下工作。但是，在實際生產中，受到場地、物料類型等因素的限制，經常要求采用大傾角螺旋輸送機來輸送物料，對此我們設計了一種75°大傾角螺旋輸送機，滿足生產需要。

1、傾斜式螺旋輸送

傾斜式螺旋輸送機一般采用固定式、實體螺旋葉片、等螺距單頭有軸螺旋、帶吊掛軸承形式。其結構如圖1所示。

圖1 大傾角螺旋輸送機結構簡圖

其工作原理是：物料從進料口1，進入殼體2，殼體內裝有帶實體螺旋葉片的螺旋體3，當螺旋體3轉動時，推動物料沿殼體2軸向移動至出料口4。以此完成物料輸送。

傾斜式螺旋輸送機的每段長度在4米以上時，應帶吊掛軸承，用以防止傾斜造成螺旋軸的變形。

2、設計參數的確定

因為輸送量一般是使用者給定的，為已知數。只是通過輸送量和被輸送物相關參數多次計算比較最后確定螺旋體的轉速和螺旋直徑。

傾斜式螺旋輸送機的輸送量Q的計算公式：Q = 47D2n t ρφC（t / h） （1）

式中 D — 螺旋直徑（m）

n — 螺旋軸轉速（r / min）

t — 螺距（m）

ρ — 物料松散密度（t / m3）

φ— 物料填充系數

C — 輸送機傾角系數；（參見表2～1）

由上式可以看出，傾斜式螺旋輸送機的輸送量與參數D 、n、 t、ρ、φ、C有關，當物料輸送量Q確定后，可根據實際情況通過調整以上參數來實現。

2.1 螺旋直徑

螺旋直徑是螺旋輸送機的重要參數，它直接影響螺旋輸送機的外形結構尺寸。它的正確選擇關系到輸送機的輸送能力是否得到充分合理的發揮。

螺旋直徑D可按下式計算：

式中Q — 輸送量，（t / h）；

K — 物料特性系數。

φ— 物料填充系數。

ρ — 物料松散密度（t / m3） 。

C —輸送機傾角系數，參見表2～1。

式中參數K 、φ、ρ可在輸送機械設計手冊、及機械設計手冊中選取。

按上式計算得出的D值，應該圓整為下列標準直徑150、200、250、300、400、500、600mm。隨著科技發展，目前已有直徑800m m，1000mm，1250mm等大直徑的產品。但在沒有特殊要求的情況下，一般要選用標準直徑。

2.2 螺旋軸轉速

螺旋軸轉速也是螺旋輸送機的重要參數，人們往往認為螺旋軸轉速越快，輸送機的生產能力越高，所以螺旋軸轉速越快越好。其實在生產實踐中并非如此，而是螺旋軸轉速和螺旋體直徑D及螺距S有相互關系，所以在滿足了輸送能力的情況下轉速不宜過高。因此，我們還需要對轉速n進行一個限定，不能超過極限值nj

式中 A為物料綜合系數，A值與K值是相對應的，計算時必須成組選用。式中參數A 、K值可在輸送機械設計手冊中選取。

按上式計算出轉速n零

2.3 通過螺旋體的螺旋角和物料與鋼板之間的摩擦壓力角初定螺距S

螺距S、物料直線運動速度V和螺旋軸轉速 n零之間關系如以下公式：

和摩擦壓力角（由被送物與鋼制螺旋體之間摩擦系數f決定）螺旋角的大于摩擦壓力角時，物料因重力作用由上向下螺旋溜槽輸送。在煤礦、糧庫和郵局都有應用，目的是物料在下滑時不破碎和無粉塵。

公式f=tg β中f為摩擦系數、β為摩擦壓力角、α為螺旋角。當tg β=f =tg α時物料等速下滑；當tg β=f ＞tg α時靜止的物料不下滑，運動的物料減速下滑到停止；當tg β=f ＜tg α時物料加速下滑。

根據β為摩擦壓力角選取螺距S：

我們先按0.8D=S選取螺距S=0.8×0.5米=0.4米。

再計算tg α=S/L=S/π×D=0.4/3.14×0.5=0.255。

從設計手冊查到木材與鋼鐵的摩擦系數f=tg β =0.25～0.35。

∵tg β=f ＞tg α∴在垂直螺旋送物料不會下滑。如果說螺旋輸送機傾斜角后更有利螺旋送物料，∵α螺旋角對水平講變小了。

∴在螺旋體直徑為D=0.5米時,選取螺距S=0.8×0.5米=0.4米為合理。

2.4 傳動功率。

在輸送量相同時，傾斜角度螺旋輸送機比水平螺旋輸送機和垂直螺旋輸送機輸送功率消耗大，因為螺旋輸送機傾斜角度后雖然有利螺旋送物料,但增加了物料對側面的摩擦。

隨著螺旋輸送機傾斜角度的增加，物料填充系數發生變化。現在我們所見的傾角系數C列為表2～1是從水平開始起始的。對于垂直螺旋輸送機傾斜角度后輸送的斜填充系數，只有用現有表1所列傾斜填充系數C作為參考值使用。

螺旋輸送機的驅動功率，可簡化為在一定的速度下移動物料所需功率和輸送機運動部件摩擦阻力之和。它和物料的提升高度、質量、傾斜角度等因素有關。可用下列方式計算：

（1）螺旋輸送機的軸功率P

式中Q — 輸送量，（t / h）；

ωO— 阻力系數，參見表2；

L — 螺旋輸送機水平投影長度，（m）；

D — 螺旋輸送機直徑，（m）；

H —傾斜螺旋輸送機垂直投影高度，（m）；

（2）螺旋輸送機的電動機功率P

式中η — 驅動裝置總效率，一般取0.85～0.9。

K1— 功率備用系數，一般取2-4。

表2 物料阻力系數

螺距S是重要參數它和螺旋體直徑D決定螺旋角的大小。一般螺距S是螺旋體直徑D的（0.5～1）倍關系。因為螺旋角的大小

對于傾斜螺旋輸送機的理論分析，我們發現它的輸送能力比普通水平和垂直型的螺旋輸送機要降低很多，原因是傾斜螺旋輸送機在輸送過程中物料在重力的作用下滾動回落，使填充系數減小，因此輸送量減小；另外傾斜螺旋輸送機在離心力的作用下，物料容易堆積在螺旋軸附近，此處相對的軸向速度要低，這對于輸送量也有一定影響。種種影響的因素，使得傾斜螺旋輸送機比普通水平和垂直型的螺旋輸送機消耗的功率要大。在實踐中傾斜螺旋輸送機功率應在普通螺旋輸送機功率計算的基礎上乘以1.8～2.8的調整系數為宜。

表1 大傾角螺旋輸送系數

3、計算

已知：傾斜螺旋輸送機輸送小塊半磨琢物料，輸送量Q = 20（t/ h）；傾斜角度β= 75°；輸送機總長L = 15 m

3.1 選取直徑D

4、結論

螺旋輸送機是我國最早定型生產的通用設備之一，由于結構簡單，操作維修方便，以及能夠連續輸送物料等特點，被廣泛應用于各個領域。對此廣大科技人員圍繞螺旋輸送機做了大量的科研工作和生產試驗，目前理論設計計算基本完善，但由于輸送物料的性質和方法各有所異，因此對輸送機的要求也就越發復雜，所以在確定螺旋輸送機的主要參數時，要根據實際情況，進行理論分析，結合生產實踐中的試驗數據才能設計出符合實際的螺旋輸送機。

我們按上述參數設計制造的75°大傾角封閉式螺旋輸送機已經成功應用，運行效果良好，完全達到了設計目標。

[1]機械設計手冊.第三版.第1卷.化學工業出版社,1999年8月

[2]運輸機械設計選用手冊（下冊）.化學工業出版社,1998年5月

[3]徐余偉.螺旋輸送機設計參數選擇.科技縱橫磚瓦世界,2008年7月

[4]裝車機與卸車機.中國鐵道出版社,1986年

[5]礦山運輸.中國工業出版社,1962年

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.22.068