螺旋輸送機的設計優(yōu)化與應用實踐

摘 要：螺旋輸送機作為一種連續(xù)性運輸設備，因其具有結構簡單、操作方面等諸多優(yōu)點，被廣泛應用于國民各行各業(yè)。文章闡述了螺旋輸送機的主要結構和工作原理，并針對在其使用過程中存在的吊軸承磨損、葉片磨損和螺旋磨損等相關問題給出了相應的優(yōu)化方案，實踐表明通過優(yōu)化設計，大幅度提高螺旋輸送機使用效率和使用壽命。最后，指出應根據(jù)螺旋輸送機使用實際加強螺旋輸送機的日常維護工作。

關鍵詞：螺旋輸送機；工作原理；問題；優(yōu)化改進；應用實踐

螺旋輸送機又稱攪龍，是一種不帶撓性牽引件的連續(xù)性高效運輸設備，其工作原理是利用旋轉葉片推動物料前移從而實現(xiàn)物料運輸。由于螺旋輸送機結構簡單，操作易捷，占地面積小，且能實現(xiàn)任何角度的物料輸送，故其廣泛應用于煤炭、焦化、冶金、化工、食品加工等生產領域[1-3]。螺旋輸送機往往在加工、運輸設備中起到承前啟后的作用，即其在生產中起到中間運輸環(huán)節(jié)作用，故螺旋輸送機運行一旦出現(xiàn)問題便會造成整個加工、運輸系統(tǒng)出現(xiàn)問題甚至造成系統(tǒng)停滯。考慮到螺旋輸送機所處環(huán)境往往存在濕氣大、粉塵多等特點，且部分螺旋輸送機設計不盡合理，在運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)故障導致停機。這些問題的存在一方面降低了螺旋輸送機運輸效率和使用壽命，另一方面也會給企業(yè)造成一定的經(jīng)濟損失，故對螺旋輸送機進行優(yōu)化設計改造顯得尤為重要。

1 螺旋輸送機結構組成及工作原理

螺旋輸送機根據(jù)布置不同可分為水平螺旋輸送機和垂直螺旋輸送機。水平螺旋輸送機主要由螺旋軸、料槽、中間軸承、葉片、末端軸承、首端軸承、中間裝載口、中間卸料口、末端卸料口、驅動裝置等部分組成，這些部件通過焊接、法蘭式或穿軸式中間連軸形成一體，除了料口和驅動裝置等，其余部件全部安裝在封閉的料槽內；驅動裝置作用于螺旋軸使其旋轉，經(jīng)進料口進入到料槽內的物料在焊接在螺旋軸上的葉片的推動作用下前移并在出料口進行卸載。垂直螺旋輸送機結構與水平螺旋輸送機近似，其工作原理是物料在螺旋離心力作用下向葉片邊緣移動進而壓在輸送管壁上，這樣增加了物料與管壁的摩擦力，該摩擦力迫使物料旋轉速度低于葉片旋轉速度，在葉片的推動作用下從而實現(xiàn)物料上升，最后經(jīng)卸料口卸載。總的來說，無論何種螺旋輸送機最終是依靠葉片的推動實現(xiàn)物料運輸?shù)摹?/p>

2 螺旋輸送機存在的問題及優(yōu)化方案

螺旋輸送機是我單位重要的運輸設備，但是使用過程中受到外界環(huán)境、自身結構的影響，據(jù)不完全統(tǒng)計在2013年～2014年之間便因運輸機故障停機達70多個小時，嚴重時甚至一個生產班出現(xiàn)幾次停機，這樣造成經(jīng)濟損失達20余萬元，其中設備更換花費就達到4萬余元。另外，因螺旋輸送機故障還經(jīng)常造成輸送機運輸能力不足、出現(xiàn)經(jīng)常性的堵料和溢料現(xiàn)象，大幅度的降低了螺旋輸送機運輸性能。技術人員對螺旋輸送機故障進行了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)輸送機故障主要為吊軸承磨損、葉片變形、螺旋磨損等。

吊軸承磨損是連接相鄰螺旋體的部件，其可分為滾動和滑動吊軸承兩種，若吊軸承油封密封性差或者軸承本身密封性不好，則容易導致超細粉塵物料進入軸承套內造成連接軸與軸承套連接處磨損，進而增加吊軸承磨損程度[4]。吊軸承磨損不僅會使螺旋軸擺動幅度加大，同時也會促使螺旋結構出現(xiàn)疲勞損壞。解決吊軸承磨損可以從改變吊軸承結構和改變吊軸承材質兩方面著手，改滑動軸承支承方式為滾動支承，在吊軸承兩側增加兩個托輥，避免軸承產生軸向運動進而增加了吊軸承使用期限；采用高抗磨性材質進行鑄造吊軸承，可有效降低吊軸承磨損速度和磨損程度，有助于提高吊軸承使用壽命。

葉片是推動物料前移的關鍵部件，葉片的磨損變形程度與物料性質、外界溫度、葉片材質密切相關，試驗表明，葉片磨損主要發(fā)生在葉片邊緣區(qū)域，且離葉片邊緣越近磨損越嚴重。分析認為是在螺旋輸送機運行過程中，葉片對物料進行擠壓，葉片邊緣因距離傳動軸較遠，該區(qū)域受力較大，首先出現(xiàn)磨損和裂紋，長時間運行后磨損程度必然高于葉片內緣。另外，由于物料在出料口附近葉片受到物料沖擊滑移摩擦作用，出料口附近葉片比進料口附近葉片磨損程度較嚴重。解決葉片磨損的主要途徑是在葉片邊緣增加耐磨涂層和耐磨焊條，此外，采用新型合金體制作葉片也是改良螺旋輸送機葉片的重要發(fā)展方向。

由于物料在運輸過程中容易在螺旋與槽體之間堆積，物料的推擠容易造成螺旋輸送機螺旋磨損，且螺旋兩端磨損程度往往較中間磨損程度大，分析認為主要是螺旋兩端軸承密封性差導致，軸承密封性差容易導致軸承密封失效，造成螺旋軸頭磨損。通過多次試驗，作者在螺旋軸頭處增加兩片葉片，這樣螺旋旋轉時可以促使增加的葉片推動物料前移，減少物料堆積量；在軸承軸頭與物料之間填充密封隔離材料也可以降低物料對軸承密封的磨損。另外，螺旋輸送機常采用軸唇形密封圈，在軸承部壓力和溫度的變化下密封圈唇口處也會出現(xiàn)一定程度的彈性變形，在停機過程中，粉塵會因外界氣壓超過軸承腔內氣壓迫使密封唇口處松開變形處進入軸承腔，進而造成螺旋軸頭磨損，故可從改進密封著手來降低螺旋磨損程度。為了提高螺旋軸頭密封性，我們采用了帶副唇油封，在螺旋輸送機停機過程中，在副唇的保護作用下，外界粉塵難以進入軸承腔。

上述故障的解決大幅度的提高了螺旋輸送機運行效率和使用壽命，對于提高企業(yè)經(jīng)濟效益起到了顯著的作用。考慮到各螺旋輸送機頭節(jié)、尾節(jié)和中間節(jié)長度不一，缺乏互換性，這樣造成螺旋輸送機各節(jié)備用件增加，也相應的提高了資金的閑置率。鑒于此，為了提高備用件利用率，經(jīng)過與設計單位共同研究決定，將螺旋輸送機頭節(jié)、尾節(jié)和中間節(jié)進行了統(tǒng)一，這樣既滿足了企業(yè)單位資金節(jié)約，也可以方便對故障螺旋輸送機的檢修、拆卸和更換。

3 螺旋輸送機改進后應用實踐

螺旋輸送機經(jīng)改進后運行效果較好，大幅度減少了葉片、吊軸承、螺旋的維修、更換頻率，有效地降低了螺旋輸送機維護成本，提高了設備的運輸性能和有效運輸率。對于螺旋輸送機頭節(jié)、尾節(jié)和中間節(jié)長度的統(tǒng)一降低了設備資金閑置率，提高了設備的維修、維護速度，對于提高設備利用率具有重要的意義。經(jīng)過此次改造后，根據(jù)螺旋輸送機近半年運行情況來看，降低了因螺旋輸送機故障造成的經(jīng)濟損失約12萬余元，其中節(jié)約設備零部件消耗2萬余元，為提高企業(yè)的經(jīng)濟效益奠定了基礎。

4 結束語

螺旋輸送機作為重要的連續(xù)性運輸設備，具有操作便捷、結構簡單、布置方便等多種優(yōu)點，對于減輕勞動強度，提高生產效率具有重要的意義。在處理螺旋輸送機故障時應掌握其結構特征和工作原理，然后根據(jù)實際進行故障診斷，并給出相應的措施。在使用螺旋輸送機時應根據(jù)企業(yè)自身特點，對螺旋輸送機進行主動式優(yōu)化改造，這樣才能從根本上提高螺旋輸送機的工作性能和使用壽命，才能盡可能的提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。此外，在應用螺旋輸送機時還應做好日常檢修和維護工作，確保螺旋輸送機處于高性能工作狀態(tài)。

參考文獻

[1]譚永恒.螺旋輸送機的改進與實踐[J].中國井礦鹽，2000，31（3）：20-22.

[2]劉奕青.水平螺旋輸送機常見故障及改造[J].交通世界，2004（10）：72-73.

[3]徐余偉.螺旋輸送機設計參數(shù)的選擇和確定[J].面粉通訊，2008（5）：21-24.

[4]楊志勇，蔡秀凡.螺旋輸送機磨損失效分析及其對策[J].機械工程與自動化，2011（4）：204-205.

作者簡介：李小東（1979，10-），男，河南永城人，本科學歷，助理工程師，現(xiàn)從事機械管理工作。