洗煤廠煤泥螺旋輸送機的設計與制作

胡興偉 陳兆彬

（陜西博選科技有限公司，陜西 西安 710026）

0 引言

在目前的洗煤廠中，皮帶工作時，由于煤泥中含有水分，因此部分煤泥會附著在皮帶上，當附著的煤泥經過皮帶下方的皮帶清掃器時會被其清理下來落在地上[1]，并堆積起來，每隔一段時間就得需要人工用鐵鍬將皮帶下方的煤泥裝在皮帶上。但皮帶下方空間有限，煤泥清理起來費時費力。

該文針對以上問題設計了一種煤泥螺旋輸送機以代替人工勞動，可以實現(xiàn)回收皮帶下方脫落的煤泥，并將其輸送到皮帶上方[2]。

1 螺旋輸送機的基本現(xiàn)狀

螺旋輸送機又稱螺旋絞龍輸送機，也叫絞龍輸送機，適于從平面、斜面上輸送煤泥、砂石和純堿等，但不能輸送容易變質、黏度較高、容易結塊的物質。絞龍螺旋輸送機既可在二頭，也可在中部裝料和卸貨，輸出方向既可逆向，也可同時在相反2 個方向同時輸出貨物，并按照實際的狀況進行安裝[3]。

螺旋輸送機在生活中是一種隨處可見的、不帶有撓性牽引結構的且具備連續(xù)運輸能力的機械設備，是現(xiàn)代化工業(yè)生產中物質輸送、貨物運輸、材料運輸中不能缺少的主要機械之一，可減少工作和生活中笨重的體力勞作，極大地提高勞動生產率，對實現(xiàn)物質輸送、貨物運輸、材料運輸中的機械化與自動化具有重大的實用意義。因此螺旋輸送機已經在現(xiàn)實生活中所能見到的各種部門都獲得了非常普遍的運用，并且現(xiàn)已滲透到工業(yè)所有領域。在冶金、采礦、交通、建筑、海港和部分重工業(yè)及其搬運機械設備等各行各業(yè)中，主要用于輸送各種塊狀材料、粉狀材料、塊粉混合材料，如玉米、面粉、化肥、煤炭等。在機械設備加工制作等工業(yè)領域中，螺旋輸送機也是現(xiàn)代化節(jié)奏流水作業(yè)生產線所需要的主要裝置之一，配合工業(yè)生產節(jié)奏運送各種各樣的機械零部件、機械產品、機械零件、原材料、半部分和小部分的材料，實現(xiàn)生產車間輸送和加工過程中安裝設備的流水化和機械化，并進一步達到生產程序的自動化。在農業(yè)、輕紗紡織工業(yè)、漁業(yè)、畜牧業(yè)、加工食品等機械設備工業(yè)部門，使用螺旋施輸送機的目的不僅是運送原材料，還需要進行一些生產工序管理活動。在重大工程如機場、公路、鐵路、海路等要求現(xiàn)代化貨物、質料、材料運輸體系的重要場所中，螺旋運輸機也都有普遍性的應用。以螺旋輸送機現(xiàn)有的技術可以形成物資的成批量生產和規(guī)模化流水作業(yè)的技術基礎，是中國現(xiàn)代化生產方式的主要標志之一。在中國工業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、農業(yè)、漁業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展和各部門規(guī)?；芾硭?、勞動生產率的提升過程中，螺旋輸送機技術將起到更大的作用[4]。

2 螺旋輸送機的工作原理及特點

螺旋輸送機利用裝有螺桿葉片的螺線軸的轉動，使材料形成沿螺施面的相對移動，物料受料溝和運輸管壁之間的磨擦力作用而不與螺旋線同時轉動，以便使材料軸向后前進，進而實現(xiàn)材料的運輸。在水平螺桿運輸機中，料槽的磨擦力一般是由材料本體自重造成的，而在豎直螺旋運輸機中，輸送管壁的磨擦力則一般是由材料轉動時的離心力造成的。

螺旋輸送機具有以下特點：1）體積小巧，占地面積小。2）可進行密閉運輸，可運送容易飛揚的、熾熱的或臭味濃厚的貨物，可減少對周圍環(huán)境的破壞，提高港口人員的作業(yè)條件。3）安裝拆卸方便快捷。

3 煤泥螺旋輸送機的結構設計

煤泥螺旋輸送機（如圖1 所示）包括水平傳動裝置、水平輸送裝置、垂直傳動裝置和垂直輸送裝置。其中水平傳動裝置包括水平傳動電機、水平傳動減速器、十字滑塊聯(lián)軸器保護罩、十字滑塊聯(lián)軸器、水平傳動立板和水平傳動底座；水平輸送裝置包括水平螺旋短軸、水平螺旋葉片、凹凸型活動式法蘭A 和U 型外殼；垂直傳動裝置包括垂直傳動軸承、垂直傳動電機底座、垂直傳動電機、皮帶防護罩、小皮帶輪、皮帶和大皮帶輪；垂直輸送裝置包括垂直輸送長軸、凹凸型活動式法蘭B、垂直螺旋葉片、垂直外殼、卸料管、凹凸型活動式法蘭C、凹凸型活動式法蘭D和骨架油封。

圖1 煤泥螺旋輸送機

4 煤泥螺旋輸送機設計參數的確定

4.1 水平輸送裝置的設計

4.1.1 螺旋直徑的計算

輸送貨物為煤泥粉末，粉末磨琢性比較大，其生產質量約為Q=0.9t/h。水平運輸距離為1200mm，室溫狀態(tài)下水平輸送，查閱相應的資料得知其物料松散密度為ρ=0.6t/m3。

螺旋直徑（m）可初步按公式（1）計算。

式中：Q-輸送能力，t/h；K-物料特性系數，經查K=0.0537；φ-填充系數，經查φ=0.3；C-傾斜系數，經查C=1。

將以上數據代入公式（1）得出D≈0.300，螺旋直徑應圓整到標準系列，標準系列為0.1、0.125、0.16、0.2、0.25、0.315、0.4、0.5、0.63、0.8、1.0、1.25。因此D=0.315m。

4.1.2 螺旋軸螺距的計算

通常情況下可按公式（2）計算螺距。

對標準的螺旋輸送機，K值一般取為0.8~1。當非水平布置或輸送物料流動性不佳時，K≤0.8。水平布置時，K值可取為0.8~1。因此取K=1 時螺距為S=0.315m。

4.2 垂直輸送裝置的設計

4.2.1 螺旋直徑的計算

生產量為Q=0.9t/h。輸送距離為2800mm，室溫狀態(tài)下垂直輸送，經查閱相應的資料得知其物料松散密度為ρ=0.6t/m3。

螺旋直徑（m）可初步按公式（1）計算。

將以上數據代入公式（1）得出D≈0.300，螺旋直徑應圓整到標準系列，標準系列為0.1、0.125、0.16、0.2、0.25、0.315、0.4、0.5、0.63、0.8、1.0、1.25。因此D=0.315m。

4.2.2 螺旋軸螺距的計算

通常情況下可按公式（2）計算螺距。

對于標準的螺旋輸送機，K值一般取為0.8~1。當非水平布置或輸送物料流動性不佳時，K≤0.8。因此取K=0.5，那么螺距為S=0.16m。

5 煤泥螺旋輸送機的設計優(yōu)點

煤泥螺旋輸送機包括水平傳動裝置、水平輸送裝置、垂直傳動裝置和垂直輸送裝置。十字滑塊聯(lián)軸器保護罩可以用來保護十字滑塊聯(lián)軸器。水平傳動立板固定支撐水平螺旋短軸。水平傳動底座可以固定水平傳動減速器。U 型外殼材質為304 不銹鋼并且其上端為漏斗狀，可以用來接收煤泥。水平螺旋葉片的材質為16Mn，厚度為20mm，垂直螺旋葉片的材質為16Mn，厚度為5mm，經過拉拔螺旋而成保證了其強度和使用壽命。水平螺旋葉片與U 型外殼的配合間隙為0.5mm~1mm。水平輸送裝置（如圖2 所示）與垂直輸送裝置（如圖3 所示）通過凹凸型活動式法蘭A和凹凸型活動式法蘭B 連接，方便安裝與拆卸并且連接處采用盤根式雙道密封保證不漏水。

圖2 水平輸送裝置

圖3 垂直輸送裝置

水平輸送裝置的有效輸送長度為1.2m，垂直輸送裝置有效輸送長度為2.8m。

水平傳動裝置（如圖4 所示）的傳動方式為軸傳動，垂直傳動裝置（如圖5 所示）的傳動方式為皮帶傳動且垂直傳動電機的轉速為63r/min。

圖4 水平傳動裝置

圖5 垂直傳動裝置

皮帶防護罩可以保護皮帶并提高安全性。垂直傳動電機底座可以固定垂直傳動電機。垂直螺旋葉片與垂直外殼的間隙為8mm~10mm，方便煤泥的運輸。垂直輸送長軸與垂直螺旋葉片之間的連接方式為段焊連接，防止垂直螺旋葉片焊接變形。垂直外殼與卸料管通過凹凸型活動式法蘭C 和凹凸型活動式法蘭D 連接，方便拆卸更換并且連接處采用盤根式雙道密封，以保證不漏水。垂直輸送裝置的上端使用骨架油封密封，防止漏水[5]。

6 煤泥螺旋輸送機的制作

先根據煤泥螺旋輸送機的設計參數選擇水平傳動電機、水平傳動減速器、十字滑塊聯(lián)軸器、垂直傳動軸承、垂直傳動電機、小皮帶輪、皮帶、大皮帶輪和骨架油封的規(guī)格型號。經過網上查找相關資料和去實體店做相應的調查，最終確定了水平傳動電機、水平傳動減速器、十字滑塊聯(lián)軸器、垂直傳動軸承、垂直傳動電機、小皮帶輪、皮帶、大皮帶輪和骨架油封的規(guī)格型號[6]。然后將煤泥螺旋輸送機中的十字滑塊聯(lián)軸器保護罩、水平傳動立板、水平傳動底座、水平螺旋葉片、凹凸型活動式法蘭A、U 型外殼、垂直傳動電機底座、皮帶防護罩、凹凸型活動式法蘭B、垂直螺旋葉片、凹凸型活動式法蘭C、凹凸型活動式法蘭D 的CAD 版設計圖紙導入激光切割機中，用叉車等工具將需要用到的鐵板挑到激光切割機的工作平臺上面，用激光切割機將十字滑塊聯(lián)軸器保護罩、水平傳動立板、水平傳動底座、水平螺旋葉片、凹凸型活動式法蘭A、U 型外殼、垂直傳動電機底座、皮帶防護罩、凹凸型活動式法蘭B、垂直螺旋葉片、凹凸型活動式法蘭C 以及凹凸型活動式法蘭D 的材料切割好。再找出十字滑塊聯(lián)軸器保護罩、U 型外殼、皮帶防護罩切割好的材料按照設計圖紙的要求進行折彎卷筒的工序。等到十字滑塊聯(lián)軸器保護罩、U 型外殼、皮帶防護罩制作完成后，找出水平螺旋葉片、垂直螺旋葉片切割好的材料，按照設計圖紙的要求進行拉拔螺旋工序。在水平螺旋葉片、垂直螺旋葉片制作完成后，找出制作水平螺旋短軸、垂直輸送長軸和垂直外殼需要用到的材料。最后開始組裝焊接工序，將之前制作好的配件按照先后順序依次組裝、焊接起來[7]，到此煤泥螺旋輸送機的制作就完成了。

7 煤泥螺旋輸送機的試用

將制作好的煤泥螺旋輸送機運送到洗煤廠中，放到皮帶架的下方，用高強度螺栓將其固定在皮帶架下方的水泥地面上，接通電源觀察煤泥螺旋輸送機的工作狀態(tài)是否能滿足設計需求，并每隔一段時間做一次工作狀態(tài)記錄。

8 總結

煤泥螺旋輸送機在洗煤廠已經投入生產開始使用，使用效果顯著，可代替人工實現(xiàn)回收皮帶下方脫落的煤泥，并將其輸送到皮帶上方。其不僅解決了每隔一段時間皮帶下方會出現(xiàn)堆積煤泥的問題，還減少了工人的工作量，提高了生產效率。煤泥螺旋輸送機的投入使用可以推動選煤工業(yè)的進一步發(fā)展[8]。