基于螺旋輸送機的設計計算

李 彥

（鄭州工業應用技術學院，河南 鄭州 451150）

螺旋輸送機是一種常用的連續輸送機械。它是利用工作構件即螺旋體的旋轉運動使物料向前運送，是現代化生產和物流運輸不可缺少的重要機械設備之一，在國民經濟的各個部門中得到了相當廣泛的應用，已經遍及冶金、采礦、動力、建材、輕工、碼頭等一些重工業及交通運輸等部門。主要是用來運送大宗散貨物料，如煤、礦石、糧食、砂、化肥等。文章以草料和飼料為主要輸送原料進行螺旋輸送機的相關結構和參數設計。

1 螺旋輸送機工作原理

草料和飼料運輸工業中螺旋輸送機主要用于原料的輸送，一般采用實體螺旋葉片，中間吊掛軸承等螺距的全葉式螺旋即S制法螺旋輸送機。它由一根裝有螺旋葉片的轉軸和料槽組成。轉軸通過軸承安裝在料槽兩端軸承座上，轉軸一端的軸頭與驅動裝置相聯。料槽頂面和槽底開有進、出料口。其工作原理是：物料從進料口加入，當轉軸轉動時，物料受到螺旋葉片法向推力的作用，該推力的徑向分力和葉片對物料的摩擦力，有可能帶著物料繞軸轉動，但由于物料本身的重力和料槽對物料的摩擦力的緣故，才不與螺旋葉片一起旋轉，而在葉片法向推力的軸向分力作用下，沿著料槽軸向移動。

2 主要參數設計

（1）輸送量。輸送量是衡量螺旋輸送機能力的一個重要指標，現傳送物料選擇為飼料，平均產量為10T/時，采用螺旋輸送機作水平輸送，輸送距離為5m。在輸送物料時，螺旋軸徑所占據的截面雖然對輸送能力有一定的影響，但對于整機而言所占比例不大，因此，螺旋輸送機的物料輸送量可粗略按下式計算：公式中：Q為螺旋輸送機輸送量，t／h；F為料槽內物料層橫截面積入為物料的單位容積質量，t／m，它同原料的種類、濕度、切料的長度以及凈化方式、效果等多種因素有關，其值查閱相關的手冊為傾斜輸送系數。

在實際工作中，通常不考慮物料軸向阻滯的影響，因此物料在料槽內的軸向移動速度V1≈Sn/60。∴Q=47D2Snφλε，由該公式可以看出，螺旋輸送機的物料輸送量與D、S、n、φ、λ、ε有關，當物料輸送量Q確定后，可以調整螺旋外徑D、螺距S、螺旋轉速n和填充系數φ 等四個參數來滿足Q的要求。

（2）螺旋直徑的確定。螺旋葉片直徑是螺旋輸送機的重要參數，直接關系到輸送機的生產量和結構尺寸。一般根據螺旋輸送機生產能力、輸送物料類型、結構和布置形式確定螺旋葉片直徑。螺距不僅決定著螺旋的升角，還決定著在一定填充系數F物料運行的滑移面，，所以螺距的大小直接影響著物料輸送過程。輸送量Q和直D一定時，螺距改變，物料運動的滑移面隨著改變，這將導致物料運動速度分布的變化。

對于標準的輸送機，通常螺距為K=0.8～1.0；當傾斜布置或輸送物料流動性較差時K≤0.8；當水平布置時，K1=0.8～1.0。因選用全葉式螺旋，其螺距和螺旋直徑的關系為S=0.8D=80mm。

（3）螺旋轉速的確定。螺旋軸的轉速對輸送量有較大的影響。一般說來，螺旋軸轉速加快，輸送機的生產能力提高，轉速過小則輸送機的輸送量下降但轉速也不宜過高，因為當轉速超過一定的極限值時，物料會因為離心力過大而向外拋，以致無法輸送。所以還需要對轉速n進行一定的限定，不能超過某一極限值。為了保證物料能比較平穩地輸送，不至被螺旋拋起來，根據實驗螺旋的極限轉速為式中D為螺旋直徑，為物料特性系數查表可得生料的物料特性系數為35。

由以上計算可得D=0.1m代入1式求的螺旋轉速N=110轉/分按螺旋輸送機轉速系列20,30,35,45,60,75,90,120,150,190因此圓整取標準系列值N=120r/min在此校核填充系數=在推薦范圍了填充系數滿足要求。

（4）螺旋軸軸徑的確定。螺旋軸徑的大小與螺距有關，因為兩者共同決定了螺旋葉片的升角，也就決定了物料的滑移方向及速度分布，所以應從考慮螺旋面與物料的摩擦關系以及速度各分量的適當分布來確定最合理的軸徑與螺距之間的關系。

實踐證明，對大多數螺旋輸送機來說，一般其螺旋體的結構均能滿足第一個條件的要求，但對螺旋體直徑較小(例如D=100mm)的螺旋輸送機來說，其不一定能滿足第一個條件的要求，因而在確定較小直徑螺旋體的S和d時，必須進行這項驗算工作。軸徑與螺距的關系還應滿足的第二個條件是：螺旋軸徑處的軸向速度要大于圓周速度，即。由此計算得出的軸徑相當大，這勢必降低有效輸送截面。為了保證足夠的有效輸送截面，從而保證輸送能力，就得加大結構，使得輸送機結構粗大笨重，成本增加。

所以，螺旋軸徑與螺距的關系應是輸送功能與結構的綜合，在能夠滿足輸送要求的前提下，直盡可能使結構緊湊由于螺旋輸送機的填充系數較低，只要保證靠近葉片外側的物料具有較大的軸向速度，且軸向速度大于圓周速度即可。

一般軸徑計算公式為d=【0。2～0．35】D

在此 取d=0.3D 即d=0.3100=30mm

螺旋輸送機現代設計方法是一個科學的、理性的、動態的和計算機化的過程。它采用當代的技術手段和方法來提取最合理的數據，使輸送機設計的結果達到最優。依據這種方法，首先對設計的各種原始數據進行分析，取得有利的信息，得出最經濟合理的參數；然后，在設計過程中進行各種性態和指標分析，確定出設計對象的全部數據；最后，評價、測試和診斷設計的質量及可能出現的問題，并確定出相應的對策。