一款螺旋輸送式散裝飼料運(yùn)輸車(chē)

季寶全

唐山亞特專(zhuān)用汽車(chē)有限公司 河北唐山 063000

一款螺旋輸送式散裝飼料運(yùn)輸車(chē)

季寶全

唐山亞特專(zhuān)用汽車(chē)有限公司 河北唐山 063000

為解決普通散裝物料運(yùn)輸車(chē)輸送大顆粒飼料氣力困難，易造成管道堵塞的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一款螺旋輸送式散裝飼料運(yùn)輸車(chē)。介紹了該車(chē)的總體設(shè)計(jì)與布置，并詳細(xì)介紹了螺旋輸送機(jī)的螺旋設(shè)計(jì)及計(jì)算方法。經(jīng)驗(yàn)證，該螺旋輸送式散裝飼料運(yùn)輸車(chē)動(dòng)力強(qiáng)勁，能夠滿(mǎn)足各種性狀飼料輸送的使用要求。

散裝飼料運(yùn)輸車(chē) 螺旋輸送機(jī) 輸送能力

1 前言

散裝飼料經(jīng)機(jī)械加工而成，其顆粒性狀不一。當(dāng)運(yùn)輸飼料顆粒直徑大于5 mm、長(zhǎng)度大于9 mm、密度為500 kg/m3左右的大顆粒飼料時(shí)，采用普通的散裝物料運(yùn)輸車(chē)氣力輸送較為困難，極易造成管道堵塞，影響正常輸送。為解決這一難題，特研發(fā)了一款螺旋輸送式散裝飼料運(yùn)輸車(chē)，其動(dòng)力強(qiáng)勁，對(duì)顆粒狀及粉狀飼料均能良好輸送。

2 散裝飼料運(yùn)輸車(chē)的總體設(shè)計(jì)

2.1 總體布局

散裝飼料運(yùn)輸車(chē)是在普通載貨汽車(chē)底盤(pán)的基礎(chǔ)上，加裝散裝飼料運(yùn)輸專(zhuān)用設(shè)備的專(zhuān)用車(chē)輛。其中散裝飼料運(yùn)輸設(shè)備主要由罐體總成、水平卸料輸送系統(tǒng)、垂直卸料輸送系統(tǒng)、自由俯仰旋轉(zhuǎn)卸料系統(tǒng)組成。散裝飼料運(yùn)輸車(chē)罐體可根據(jù)不同要求將飼料箱分隔為幾個(gè)小倉(cāng)室，倉(cāng)室內(nèi)裝有流板，以實(shí)現(xiàn)幾種飼料同時(shí)運(yùn)輸。在罐體的頂部開(kāi)有幾個(gè)裝料罐口，罐口蓋設(shè)有防雨槽。罐體底部設(shè)有放料閘門(mén)，在閘門(mén)下方安裝水平螺旋輸送器（即水平攪籠），在罐體的后部設(shè)置垂直螺旋輸送器（即垂直攪籠），在罐體頂部安裝一根自由俯仰回轉(zhuǎn)活動(dòng)攪籠，上述三根攪籠通過(guò)關(guān)節(jié)相連通，形成完整的裝/卸料系統(tǒng)，如圖1、2所示。

2.2 螺旋輸送器的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式

散裝飼料運(yùn)輸車(chē)螺旋輸送器的攪籠驅(qū)動(dòng)和自由螺旋輸送器俯仰回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)均可采用液壓驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種方式。采用液壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，汽車(chē)變速箱取力器輸出動(dòng)力傳遞至液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，液壓馬達(dá)帶動(dòng)螺旋輸送器的攪籠葉片旋轉(zhuǎn)，經(jīng)活動(dòng)螺旋輸送器將飼料卸出。同時(shí)，液壓馬達(dá)還可驅(qū)動(dòng)活動(dòng)攪籠自由回轉(zhuǎn)和伸縮油缸，可將活動(dòng)攪籠抬升俯仰，以調(diào)整卸料位置及高度。而電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但現(xiàn)場(chǎng)要備有外接電源，使用不便。

3 螺旋輸送器的卸料能力

3.1 輸送機(jī)理

3.1.1 水平螺旋輸送機(jī)理

物料在重力和機(jī)槽間的摩擦力作用下，在機(jī)槽下部的物料不隨螺旋體旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)螺旋葉片推動(dòng)下向前移動(dòng)，達(dá)到輸送物料的目的。

3.1.2 垂直螺旋輸送機(jī)理

垂直螺旋轉(zhuǎn)速比水平螺旋轉(zhuǎn)速高，加入的物料在離心力的作用下與機(jī)殼產(chǎn)生摩擦力，該摩擦力阻止物料隨螺旋葉片一起旋轉(zhuǎn)，克服了物料下降的重力，實(shí)現(xiàn)物料垂直輸送。垂直螺旋一般小于8 m，并有水平螺旋喂料，以保證必要的進(jìn)料壓力。

3.2 螺旋輸送器水平卸料能力

3.2.1 螺旋輸送器水平輸送能力計(jì)算

選取通用冷軋螺旋葉片直徑D=270 mm，依據(jù)螺旋水平輸送能力計(jì)算公式[1]：

式中，Q為輸送能力，t/h；k為物料特性系數(shù)，取k=0.042；φ為填充系數(shù)，取φ=0.4；c為傾角系數(shù)，取c=1；ρ為物料堆密度，取ρ=0.5t/m3；D為螺旋軸直徑，D=0.27 m。

將上述數(shù)值代入公式(1)，計(jì)算得出螺旋輸送器水平輸送能力Q=20.9 t/h，即348 kg/min。

3.2.2 水平螺旋轉(zhuǎn)速的確定

水平螺旋軸轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高，以免物料受過(guò)大切向力而被拋起，不能正常向前輸送。在輸送量不變的情況下，選擇較低螺旋轉(zhuǎn)速可延長(zhǎng)螺旋輸送器壽命。

依據(jù)水平螺旋轉(zhuǎn)速計(jì)算公式[1]：

式中，n為水平螺旋轉(zhuǎn)速，r/min；A為物料綜合系數(shù)，取A=50～70。

將數(shù)值代入公式(2)，計(jì)算得出水平螺旋轉(zhuǎn)速范圍為96～135 r/min。

3.2.3 水平螺旋所需功率

依據(jù)水平螺旋所需功率計(jì)算公式：

式中，P1為水平螺旋功率，kW；L1為水平螺旋軸長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)L1=9.5 m； ω1為物料阻力系數(shù)，谷物取ω1=1.5；k為功率備用系數(shù)，取k=1.4；Q為輸送能力，Q=20.9 t/h。

將上述數(shù)值代入公式(3)，計(jì)算得出理論水平螺旋輸送所需功率P1=1.14 kW。

3.3 螺旋輸送器垂直卸料能力

3.3.1 垂直螺旋臨界轉(zhuǎn)速

垂直螺旋轉(zhuǎn)速應(yīng)大于臨界轉(zhuǎn)速，根據(jù)垂直螺旋臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算公式[2]：

式中， no為垂直螺旋臨界轉(zhuǎn)速，r/min；α為螺旋葉片螺旋角，推薦值α=15°；ρ為物料與螺旋表面摩擦角，飼料取ρ=18.5°；g為重力加速度，g=9.8 m/s2；f為物料與機(jī)殼摩擦系數(shù)，飼料取f=0.385；r為物料距轉(zhuǎn)軸中心的平均半徑，m，計(jì)算得r=0.106 7 m。

將上述數(shù)值代入公式(4)，計(jì)算得出垂直螺旋臨界轉(zhuǎn)速no=120 r/min。

3.3.2 垂直螺旋所需功率

依據(jù)垂直螺旋所需功率計(jì)算公式[2]：

式中，P2為垂直螺旋功率，kW；ω2為垂直物料阻力系數(shù)，谷物取ω2=7；H為垂直螺旋高度，設(shè)計(jì)高度H=3.2 m。

將上述數(shù)值代入公式(5)，計(jì)算得出垂直螺旋輸送所需功率P2=1.78 kW。

3.4 卸料螺旋功率

因卸料螺旋最大抬升傾角可達(dá)75°，因此將其按垂直螺旋計(jì)算其功率即可。

卸料螺旋功率計(jì)算公式可借鑒公式(5)，最終計(jì)算得出卸料螺旋輸送所需功率P3=4.07 kW。

經(jīng)過(guò)上述計(jì)算可知，該型散裝飼料運(yùn)輸車(chē)動(dòng)力強(qiáng)勁，能夠滿(mǎn)足各種性狀飼料輸送的使用要求，卸料系統(tǒng)經(jīng)長(zhǎng)期驗(yàn)證工作可靠穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

該螺旋輸送式散裝飼料運(yùn)輸車(chē)通過(guò)液壓系統(tǒng)及PLC系統(tǒng)控制可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作，無(wú)需人工上料和出料，操作簡(jiǎn)單。其總體設(shè)計(jì)與布置及螺旋輸送機(jī)的螺旋設(shè)計(jì)及計(jì)算方法，可為同類(lèi)散裝飼料運(yùn)輸車(chē)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供參考。

[1] 袁紐.運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)[M].北京∶化學(xué)工業(yè)出版社,1999.

[2] 王鷹.連續(xù)輸送機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京∶中國(guó)鐵道出版社,2001.

A Screw Conveyed Bulk Feed Transport Truck

JI Bao-quan

Regarding the difficulty of pneumatic transmission for bulk feed which would stem the channel, the screw conveyed bulk feed transporter was developed. The overall design and layout of the vehicle was introduced and the design method and calculation method of screw was elaborated. The power of screw conveyed bulk feed transporter was excellent and can meet the requirement of several kind of feed transport after test.

bulk feed transport truck; screw conveyor; transmission capacity

U469.6+1.02

A

1004-0226(2015)06-0100-02

季寶全 ， 男 ， 1972年生 ，高級(jí)工程師， 現(xiàn)從事專(zhuān)用汽車(chē)研發(fā)與技術(shù)管理工作。