大倾角螺旋输送机的设计制造

张鹏 韩纯玉 张镇 天津中外建输送机械有限公司

大倾角螺旋输送机的设计制造

张鹏 韩纯玉 张镇 天津中外建输送机械有限公司

为满足生产需要，成功设计制造了75°大倾角螺旋输送机。现正在使用中。

75°大倾角螺旋输送机；螺旋角；压力角

螺旋输送机通过螺旋体旋转运动，将物料均匀的向前运送，是目前广泛应用于国民经济各部门，是一种重要机械设备。螺旋输送机与其他输送设备相比较，具有密封性能好，结构简单的特点。它一般适合于水平倾角β≤20°的状态下工作。但是，在实际生产中，受到场地、物料类型等因素的限制，经常要求采用大倾角螺旋输送机来输送物料，对此我们设计了一种75°大倾角螺旋输送机，满足生产需要。

1、倾斜式螺旋输送

倾斜式螺旋输送机一般采用固定式、实体螺旋叶片、等螺距单头有轴螺旋、带吊挂轴承形式。其结构如图1所示。

图1 大倾角螺旋输送机结构简图

其工作原理是：物料从进料口1，进入壳体2，壳体内装有带实体螺旋叶片的螺旋体3，当螺旋体3转动时，推动物料沿壳体2轴向移动至出料口4。以此完成物料输送。

倾斜式螺旋输送机的每段长度在4米以上时，应带吊挂轴承，用以防止倾斜造成螺旋轴的变形。

2、设计参数的确定

因为输送量一般是使用者给定的，为已知数。只是通过输送量和被输送物相关参数多次计算比较最后确定螺旋体的转速和螺旋直径。

倾斜式螺旋输送机的输送量Q的计算公式：Q = 47D2n t ρφC（t / h） （1）

式中 D — 螺旋直径（m）

n — 螺旋轴转速（r / min）

t — 螺距（m）

ρ — 物料松散密度（t / m3）

φ— 物料填充系数

C — 输送机倾角系数；（参见表2～1）

由上式可以看出，倾斜式螺旋输送机的输送量与参数D 、n、 t、ρ、φ、C有关，当物料输送量Q确定后，可根据实际情况通过调整以上参数来实现。

2.1 螺旋直径

螺旋直径是螺旋输送机的重要参数，它直接影响螺旋输送机的外形结构尺寸。它的正确选择关系到输送机的输送能力是否得到充分合理的发挥。

螺旋直径D可按下式计算：

式中Q — 输送量，（t / h）；

K — 物料特性系数。

φ— 物料填充系数。

ρ — 物料松散密度（t / m3） 。

C —输送机倾角系数，参见表2～1。

式中参数K 、φ、ρ可在输送机械设计手册、及机械设计手册中选取。

按上式计算得出的D值，应该圆整为下列标准直径150、200、250、300、400、500、600mm。随着科技发展，目前已有直径800m m，1000mm，1250mm等大直径的产品。但在没有特殊要求的情况下，一般要选用标准直径。

2.2 螺旋轴转速

螺旋轴转速也是螺旋输送机的重要参数，人们往往认为螺旋轴转速越快，输送机的生产能力越高，所以螺旋轴转速越快越好。其实在生产实践中并非如此，而是螺旋轴转速和螺旋体直径D及螺距S有相互关系，所以在满足了输送能力的情况下转速不宜过高。因此，我们还需要对转速n进行一个限定，不能超过极限值nj

式中 A为物料综合系数，A值与K值是相对应的，计算时必须成组选用。式中参数A 、K值可在输送机械设计手册中选取。

按上式计算出转速n零

2.3 通过螺旋体的螺旋角和物料与钢板之间的摩擦压力角初定螺距S

螺距S、物料直线运动速度V和螺旋轴转速 n零之间关系如以下公式：

和摩擦压力角（由被送物与钢制螺旋体之间摩擦系数f决定）螺旋角的大于摩擦压力角时，物料因重力作用由上向下螺旋溜槽输送。在煤矿、粮库和邮局都有应用，目的是物料在下滑时不破碎和无粉尘。

公式f=tg β中f为摩擦系数、β为摩擦压力角、α为螺旋角。当tg β=f =tg α时物料等速下滑；当tg β=f ＞tg α时静止的物料不下滑，运动的物料减速下滑到停止；当tg β=f ＜tg α时物料加速下滑。

根据β为摩擦压力角选取螺距S：

我们先按0.8D=S选取螺距S=0.8×0.5米=0.4米。

再计算tg α=S/L=S/π×D=0.4/3.14×0.5=0.255。

从设计手册查到木材与钢铁的摩擦系数f=tg β =0.25～0.35。

∵tg β=f ＞tg α∴在垂直螺旋送物料不会下滑。如果说螺旋输送机倾斜角后更有利螺旋送物料，∵α螺旋角对水平讲变小了。

∴在螺旋体直径为D=0.5米时,选取螺距S=0.8×0.5米=0.4米为合理。

2.4 传动功率。

在输送量相同时，倾斜角度螺旋输送机比水平螺旋输送机和垂直螺旋输送机输送功率消耗大，因为螺旋输送机倾斜角度后虽然有利螺旋送物料,但增加了物料对侧面的摩擦。

随着螺旋输送机倾斜角度的增加，物料填充系数发生变化。现在我们所见的倾角系数C列为表2～1是从水平开始起始的。对于垂直螺旋输送机倾斜角度后输送的斜填充系数，只有用现有表1所列倾斜填充系数C作为参考值使用。

螺旋输送机的驱动功率，可简化为在一定的速度下移动物料所需功率和输送机运动部件摩擦阻力之和。它和物料的提升高度、质量、倾斜角度等因素有关。可用下列方式计算：

（1）螺旋输送机的轴功率P

式中Q — 输送量，（t / h）；

ωO— 阻力系数，参见表2；

L — 螺旋输送机水平投影长度，（m）；

D — 螺旋输送机直径，（m）；

H —倾斜螺旋输送机垂直投影高度，（m）；

（2）螺旋输送机的电动机功率P

式中η — 驱动装置总效率，一般取0.85～0.9。

K1— 功率备用系数，一般取2-4。

表2 物料阻力系数

螺距S是重要参数它和螺旋体直径D决定螺旋角的大小。一般螺距S是螺旋体直径D的（0.5～1）倍关系。因为螺旋角的大小

对于倾斜螺旋输送机的理论分析，我们发现它的输送能力比普通水平和垂直型的螺旋输送机要降低很多，原因是倾斜螺旋输送机在输送过程中物料在重力的作用下滚动回落，使填充系数减小，因此输送量减小；另外倾斜螺旋输送机在离心力的作用下，物料容易堆积在螺旋轴附近，此处相对的轴向速度要低，这对于输送量也有一定影响。种种影响的因素，使得倾斜螺旋输送机比普通水平和垂直型的螺旋输送机消耗的功率要大。在实践中倾斜螺旋输送机功率应在普通螺旋输送机功率计算的基础上乘以1.8～2.8的调整系数为宜。

表1 大倾角螺旋输送系数

3、计算

已知：倾斜螺旋输送机输送小块半磨琢物料，输送量Q = 20（t/ h）；倾斜角度β= 75°；输送机总长L = 15 m

3.1 选取直径D

4、结论

螺旋输送机是我国最早定型生产的通用设备之一，由于结构简单，操作维修方便，以及能够连续输送物料等特点，被广泛应用于各个领域。对此广大科技人员围绕螺旋输送机做了大量的科研工作和生产试验，目前理论设计计算基本完善，但由于输送物料的性质和方法各有所异，因此对输送机的要求也就越发复杂，所以在确定螺旋输送机的主要参数时，要根据实际情况，进行理论分析，结合生产实践中的试验数据才能设计出符合实际的螺旋输送机。

我们按上述参数设计制造的75°大倾角封闭式螺旋输送机已经成功应用，运行效果良好，完全达到了设计目标。

[1]机械设计手册.第三版.第1卷.化学工业出版社,1999年8月

[2]运输机械设计选用手册（下册）.化学工业出版社,1998年5月

[3]徐余伟.螺旋输送机设计参数选择.科技纵横砖瓦世界,2008年7月

[4]装车机与卸车机.中国铁道出版社,1986年

[5]矿山运输.中国工业出版社,1962年

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.22.068