基于SolidWorks垂直螺旋输送机结构设计及优化

郭维城,肖 楠,高 红

（沈阳工程学院,辽宁 沈阳 110136）

目前,生物质发电越来越受到人们的关注,秸杆生物质作为发电的燃料具有发热量高、污染小、避免烧荒引起环境污染等优点。

螺旋输送机是一种不带挠性牵引构件的连续输送机械,借助原地旋转的螺旋叶片将物料推移而进行输送。由于物料自身重量和机壳对物料摩擦阻力的作用,使物料不与螺旋叶片一起旋转,而是以滑动形式沿着轴向直线移动实现输送物料。螺旋输送机一般用于短距离输送粉状、粒状和小块片物料,不但可以做水平运输,也可做倾斜运输,特殊情况还可用于垂直方向的运输。

受某生物质燃烧发电站委托,研制一种专为输送秸秆用自动下料机。设计要求：输送能力Q=2 t/h;地坑深度4m;自动下料方式,最大限度降低劳动力成本;设备结构简单,操作安全方便,制造成本低,可拆卸性好,便于运输、安装、维护、维修。

1 输送机设计中的几种典型结构

1.1 单螺旋输送下料机构

单螺旋输送机构是一个锥形储料斗（见图1）下料口设有1个螺旋给料器,根据不同下料量,利用转速调节控制下料用量,下料量根据不同的介质和量而定。螺旋杆由1台电机减速器驱动,可实现无极调速。其特点是给料精度高、误差小,没有架桥结拱阻塞现象,普遍用于粉态物料输送。

1.2 双螺旋输送下料机构

图2所示为一种双螺旋下料机构,2个螺旋由同一主轴相连,并由1个电机减速器驱动旋转。大螺旋用于破坏因粉体积压形成的固结粉块,小螺旋为精加料部分。其它与图1相同,适用于超细低附着性物料的输送。

1.3 带电磁振荡器锥形下料机构

带电磁振荡器的锥形下料机构能使呆滞、固结、附着性强的物料松散活化,杜绝了物料在下料时架桥结拱和穿流现象。其结构是在料斗卸料口下加一振动底斗（如图3所示）,振动料斗的活化锥占据了结拱空间,既能破坏结拱又能利用结拱来封住料流,起到了均匀间歇给料的作用。

图3 电磁振荡器下料机构

2 设计方案确定

单螺旋下料机构适用于输送各种粉状和颗粒状物料,如砂子、谷物、面粉等。其优点是结构简单、制造费用较低、所占空间小;缺点是输送高度小,一般不超过8m（能满足本次设计要求）。双螺旋下料机构与单螺旋下料机构相比所占空间大、机构复杂、制造成本高。带电磁振荡器的锥型下料机构较前2种机构更为复杂、输送能力低,不易选用。

结合实际给定的设计要求,最后确定垂直螺旋输送机结构如图4所示。

图4 垂直螺旋输送机

3 SolidW orks实体建模与优化

设计下料机构时应尽量选择圆形斗仓,减少死角排料,易于卸出。如要采用方形料仓时,其死角处应改为圆尺弧形式,下料倾角应尽量选大一些,避免滞流区的产生。在设计中应做到每一部分均可拆卸,便于运输、安装、维护、维修。

利用SolidWorks软件对垂直螺旋输送机主要零部件进行实体建模并优化后的结果如图5所示。

图5 垂直螺旋输送机主要零部件实体建模

图6 方圆进料仓展开图

SolidWorks软件为设计者提供了钣金工具模块,应用此模块可快速设计出形状较复杂的钣金零件,并能给出展开图,方便实际生产下料计算以及设计时成本的控制。图6为应用“插入—钣金—展形”所得方圆进料仓的展开图。

4 结论

所研制的垂直螺旋输送机主要零部件均采用钣金件,各个部分的连接均采用标准件中螺纹紧固件,制造成本低,可拆卸性好,便于运输、安装、维护、维修。该设备结构简单,横截面尺寸小,操作安全方便,完全满足用户需求。