螺旋輸送機設計的研究

吳錫贊

（廣西壯族自治區農業機械研究院，廣西 南寧 530000）

螺旋輸送機又稱絞龍，是礦產、建筑業中用途較廣的輸送設備，由鋼材做成，用于輸送溫度較高的粉末或者固體顆粒等化工、建材用產品。螺旋輸送機在許多行業得到廣泛的應用，是工業生產和物料運輸方面重要的機器設備，因此它的設計要有一定重視。

1 基本參數的確定

1.1 螺旋直徑

初步計算

式中D—螺旋外徑（m）；Q—輸送能力（t/h）；Kz—物料綜合特征系數；Kβ—傾斜輸送系數；Kd—充滿系數；γ—被輸送物料的單位容積質量（t/m3）。

物料綜合特性系數為經驗值，一般情況下，根據物料的性質，可將物料分成四類：

（1）流動性好，質量較輕且無磨琢性物料。

（2）無磨琢性，但流動性較前一種差的物料。

（3）粒度尺寸及流動性同前一種接近，但磨琢性較大的物料。

（4）流動性差且磨琢性大的物料。

對草類原料的流動性及磨琢程度，要結合切草的尺寸、原料種類、溫度、合格率、備料凈化方式等因素進行改變，總的而言，屬于輕度磨琢性或無磨琢性，此外，還是易堵塞、纏結以及流動性較差的物料。

螺旋輸送機進行布置過程中，傾斜角度可能會對物料的輸送效果產生一定影響，一般，對物料的輸送能力隨著傾斜角度增大而降低。傾斜角度的大小還會導致填充系數及螺距發生變化。

物料在料槽中的填充系數會對物料能量的消耗及物料的輸送產生一定影響，如果物料靠近螺旋外側，那么其軸向速度會較大，此外，靠近螺旋軸的物料圓周速度會比外層物料大，但是其軸向速度通常都比較小，因此，選擇填充系數時，必須結合具體情況，一般應使填充系數在0.5以內。如以水平方式對草類原料進行布置時，應使填充系數為0.25～0.35，傾斜布置時，可把填充系數取小一點。物料堆積容重和原料的產地、切料長度、種類、凈化方式及效果等因素有著非常密切的聯系，因此設計時可把實際測定的數值作為參考。

1.2 螺距

螺距不僅決定著螺旋的升角，而且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的輸送過程。最大螺距應滿足下列兩個條件：

式中：K1=d/D（d為軸徑，D為螺旋外徑）；u—螺旋面動摩擦系數；β—摩擦角（u=tgρ）。

物料在料槽內的運動速度、濕度、運動取向、大小、表面狀態以及螺旋葉片材料都會對草類原料的摩擦系數產生一定影響，一般可按以下公式對螺距計算：

S=k.D

式中，如果S值增加，D值不變，表明輸送能力得到提高，但是如果葉片升角及螺距過大，那么整個物料運動分布情況都會受到嚴重影響，此外，還會使制造更加困難。當k≈1.5時，其輸送能力就會達到最大值，如果k值增大，那么其輸送能力則會出現一定降低。使用標準的螺旋輸送機作業時，通常取k值為0.8～1；如果水平布置，通常使k=0.8～1，如果輸送物料的流動性較差或傾斜布置，則通常使k≤0.8。

1.3 軸徑

軸徑的大小會對螺距產生一定影響，這主要是因為二者對物料的滑移速度及方向的分布起著決定性作用，因此，對螺距和軸徑之間的關系進行確定時，必須要結合物料和螺旋面的摩擦關系以及速度各分量的分布情況。

如果軸徑較大，其就會使有效輸送截面出現一定降低，因此，為了使有效輸送截面更充分，就需加大結構，這樣就會導致輸送機結構比較粗大，而且重量也會有所增加，此外，還會使成本出現一定提高，因此，螺旋軸徑和螺距之間的關系應是結構及輸送功能之間的有效結合，此時需注意的是，必須使靠近葉片外側的物料的軸向速度得到一定保證，一般而言，軸向速度比圓周速度大即可。

1.4 轉速

由于這類螺旋輸送機軸徑較粗，所以在能力計算時，不能忽略軸徑所占的截面。螺旋軸轉速可按下式計算：

式中：n—螺旋軸轉速（r/min）；S—螺距（m）；λ—螺旋葉片外徑與槽體內壁最小間隙（m），一般λ為5～15mm。

螺旋轉速加快，生產能力提高，但當轉速超過一定極限值時，物料會因離心力過大而向外甩，以致無法輸送，所以轉速n不能超過某一極限值。

圖1 軸裝減速箱傳動裝置

圖2 U型料槽

式中K1為物料特性系數。

如果計算得到的轉速太高，則應對計算D、d軸、S值做適當調整。

1.5 傳動功率

螺旋輸送機傳動總功率P包括物料運行需要功率PH，空載運轉所需功率PN，以及由于傾斜而引起的附加功率Pst三部分。

式中：Q—生產能力（t/h）；L—輸送距離（m）；H—傾斜高度（m）；D—螺旋外徑（m）；λ—物料運行阻力系數。電機匹配功率N

式中：Kf—功率儲備系數，一般取1.2～1.4；ηz—電機傳動功率，一般取0.9。

對于連續運行系統中的螺旋輸送機，應有足夠的功率儲備。

2 驅動裝置

普通的GX型螺旋輸送機多采用落地式電機減速箱傳動裝置，但這種結構占地多，安裝場合受限制，對于制漿備料車間多層樓房結構不適合，國外制漿造紙行業多采用軸裝式減速箱傳動裝置，如圖1所示。這種減速箱直接安裝在螺旋軸上，電機架在減速箱上面，采用皮帶傳動，通過調節電機座的高低即可調整皮帶的松緊程度。由于采用了易裝卸式皮帶輪，更換皮帶方便，如果想改變螺旋軸的轉速，只需換皮帶輪。這種減速箱裝卸比較方便，連接可靠，接觸良好，而且由于齒輪大多采用漸開線硬面齒，具有較大的承載能力，噪音低，這種傳動結構適合各種角度安裝的螺旋輸送機，最適合連續蒸煮車間使用。

3 結構設計

3.1 槽體

圖3 實心軸端與空心軸的焊接連接

標準的GX型螺旋輸送機采用的通常都是U型槽體，其主要由鋼板與角鋼焊接而成，鋼板通常較薄，這樣對角鋼的邊框進行焊接的過程中，槽體通常會出現比較明顯的變形現象，因此，如果制造條件允許，應選用鋼板整體成型（如圖3）。這樣既能避免因焊接角鋼邊框而出現變形現象，又能保證槽體的剛性及表面質量。

3.2 止推軸承的位置

應把止推軸承布置在物料運送前方的一端，即卸料端，對于進料端，則應選用徑向軸承，這樣螺旋軸中各個部位所受到的就會是拉伸力，和軸向壓縮相比，這樣的作業條件更為有利。此外，還應把傳動裝置安裝在進料端或卸料端，這樣就可在一定程度上避免其因軸向推力而受到損壞。

3.3 螺旋軸實心軸端與空心軸的連接

對于輸送草類原料的螺旋輸送機，其空心軸和軸端應選用焊接結構（如圖2），這樣的結構表面比較光滑，既沒有掛料的地方，又不會受到工作溫度變化的影響，作業過程中，只要保證足夠的焊點，即使不開焊，也能保證運轉的有效性及可靠性。

3.4 傳動皮帶及皮帶輪

在傳動設計中，皮帶輪通常會和電機輸出軸及減速箱輸入軸直接連接，對這樣的結構進行裝卸時，會有一定難度，且其對加工精度也有較高要求，因此，建議使用國外應用比較廣泛的易裝卸皮帶輪。這樣的皮帶輪主要由帶外錐的開口錐套和帶錐孔的輪轂共同組成，錐套中開有一個缺口，通過錐套的外錐可對其內孔直徑進行適當調節，這樣即使軸徑有一定誤差，也不會對作業產生影響，從而可使加工成本及難度得到一定降低。另一方面，這樣的皮帶輪還具有裝卸方便、聯接可靠等優點，可把其廣泛應用在專業化大批量生產中。對于皮帶，應選用具有高強度的窄V帶，這樣的皮帶截面上的高和寬之比為1.2：1，可使傳動裝置重量得到有效減輕。

結語

螺旋輸送機是利用電機帶動螺旋回轉，推移物料以實現輸送目的的機械，并以它優良的性能贏得了越來越多廠家的喜愛，在各行各業都得到了普遍的應用。因此，有關螺旋輸送機的設計也隨之被重視起來。本文針對螺旋輸送機的設計進行了多次試驗，相信對有關方面的設計起到一定的幫助。

[1]王聯奎，侯建華.螺旋輸送機傳動裝置設計[J].現代制造技術與裝備，2007（01）.

[2]張自然，張闖，王波，萬強.螺旋輸送機綜合性能研究臺架試驗裝置的設計[J].中國化工貿易，2012（09）.