基于螺旋输送机的设计计算

李 彦

（郑州工业应用技术学院，河南 郑州 451150）

螺旋输送机是一种常用的连续输送机械。它是利用工作构件即螺旋体的旋转运动使物料向前运送，是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一，在国民经济的各个部门中得到了相当广泛的应用，已经遍及冶金、采矿、动力、建材、轻工、码头等一些重工业及交通运输等部门。主要是用来运送大宗散货物料，如煤、矿石、粮食、砂、化肥等。文章以草料和饲料为主要输送原料进行螺旋输送机的相关结构和参数设计。

1 螺旋输送机工作原理

草料和饲料运输工业中螺旋输送机主要用于原料的输送，一般采用实体螺旋叶片，中间吊挂轴承等螺距的全叶式螺旋即S制法螺旋输送机。它由一根装有螺旋叶片的转轴和料槽组成。转轴通过轴承安装在料槽两端轴承座上，转轴一端的轴头与驱动装置相联。料槽顶面和槽底开有进、出料口。其工作原理是：物料从进料口加入，当转轴转动时，物料受到螺旋叶片法向推力的作用，该推力的径向分力和叶片对物料的摩擦力，有可能带着物料绕轴转动，但由于物料本身的重力和料槽对物料的摩擦力的缘故，才不与螺旋叶片一起旋转，而在叶片法向推力的轴向分力作用下，沿着料槽轴向移动。

2 主要参数设计

（1）输送量。输送量是衡量螺旋输送机能力的一个重要指标，现传送物料选择为饲料，平均产量为10T/时，采用螺旋输送机作水平输送，输送距离为5m。在输送物料时，螺旋轴径所占据的截面虽然对输送能力有一定的影响，但对于整机而言所占比例不大，因此，螺旋输送机的物料输送量可粗略按下式计算：公式中：Q为螺旋输送机输送量，t／h；F为料槽内物料层横截面积入为物料的单位容积质量，t／m，它同原料的种类、湿度、切料的长度以及净化方式、效果等多种因素有关，其值查阅相关的手册为倾斜输送系数。

在实际工作中，通常不考虑物料轴向阻滞的影响，因此物料在料槽内的轴向移动速度V1≈Sn/60。∴Q=47D2Snφλε，由该公式可以看出，螺旋输送机的物料输送量与D、S、n、φ、λ、ε有关，当物料输送量Q确定后，可以调整螺旋外径D、螺距S、螺旋转速n和填充系数φ 等四个参数来满足Q的要求。

（2）螺旋直径的确定。螺旋叶片直径是螺旋输送机的重要参数，直接关系到输送机的生产量和结构尺寸。一般根据螺旋输送机生产能力、输送物料类型、结构和布置形式确定螺旋叶片直径。螺距不仅决定着螺旋的升角，还决定着在一定填充系数F物料运行的滑移面，，所以螺距的大小直接影响着物料输送过程。输送量Q和直D一定时，螺距改变，物料运动的滑移面随着改变，这将导致物料运动速度分布的变化。

对于标准的输送机，通常螺距为K=0.8～1.0；当倾斜布置或输送物料流动性较差时K≤0.8；当水平布置时，K1=0.8～1.0。因选用全叶式螺旋，其螺距和螺旋直径的关系为S=0.8D=80mm。

（3）螺旋转速的确定。螺旋轴的转速对输送量有较大的影响。一般说来，螺旋轴转速加快，输送机的生产能力提高，转速过小则输送机的输送量下降但转速也不宜过高，因为当转速超过一定的极限值时，物料会因为离心力过大而向外抛，以致无法输送。所以还需要对转速n进行一定的限定，不能超过某一极限值。为了保证物料能比较平稳地输送，不至被螺旋抛起来，根据实验螺旋的极限转速为式中D为螺旋直径，为物料特性系数查表可得生料的物料特性系数为35。

由以上计算可得D=0.1m代入1式求的螺旋转速N=110转/分按螺旋输送机转速系列20,30,35,45,60,75,90,120,150,190因此圆整取标准系列值N=120r/min在此校核填充系数=在推荐范围了填充系数满足要求。

（4）螺旋轴轴径的确定。螺旋轴径的大小与螺距有关，因为两者共同决定了螺旋叶片的升角，也就决定了物料的滑移方向及速度分布，所以应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量的适当分布来确定最合理的轴径与螺距之间的关系。

实践证明，对大多数螺旋输送机来说，一般其螺旋体的结构均能满足第一个条件的要求，但对螺旋体直径较小(例如D=100mm)的螺旋输送机来说，其不一定能满足第一个条件的要求，因而在确定较小直径螺旋体的S和d时，必须进行这项验算工作。轴径与螺距的关系还应满足的第二个条件是：螺旋轴径处的轴向速度要大于圆周速度，即。由此计算得出的轴径相当大，这势必降低有效输送截面。为了保证足够的有效输送截面，从而保证输送能力，就得加大结构，使得输送机结构粗大笨重，成本增加。

所以，螺旋轴径与螺距的关系应是输送功能与结构的综合，在能够满足输送要求的前提下，直尽可能使结构紧凑由于螺旋输送机的填充系数较低，只要保证靠近叶片外侧的物料具有较大的轴向速度，且轴向速度大于圆周速度即可。

一般轴径计算公式为d=【0。2～0．35】D

在此 取d=0.3D 即d=0.3100=30mm

螺旋输送机现代设计方法是一个科学的、理性的、动态的和计算机化的过程。它采用当代的技术手段和方法来提取最合理的数据，使输送机设计的结果达到最优。依据这种方法，首先对设计的各种原始数据进行分析，取得有利的信息，得出最经济合理的参数；然后，在设计过程中进行各种性态和指标分析，确定出设计对象的全部数据；最后，评价、测试和诊断设计的质量及可能出现的问题，并确定出相应的对策。