第7讲 摊铺机螺旋输料系统设计

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1、第七讲摊铺机螺旋输料系统设计螺旋输料系统是摊铺机重要的一个组成部分，它所消耗的功率占发动机总功率的一半左右。摊铺机上左右两个螺旋水平分置于主机后面，在摊铺机行进中将物料向两边分流输送，填塞在熨平板的前沿，供熨平板夯实熨平。螺旋输料的工作原理是：带有螺旋叶片的传动轴在一由物料围成的料槽内旋转，使进入料槽的物料由于重力、叶片摩擦力及料槽摩擦力的作用，不和螺旋一起旋转，而是沿料槽向输送方向运移，并不停地向螺旋下面落料，同时向熨平板前沿塞料。整个的工作过程又是在随摊铺机的行进中进行的。因此，摊铺机螺旋输料系统的设计主要应考虑以下三个设计要点：一、螺旋转速计算，应满足摊铺机生产率的要求。

2、二、螺旋功率计算，应满足摊铺机功率匹配的要求。三、螺旋参数之间的匹配，应满足摊铺路面抗离析及均匀性的要求。1螺旋转速计算螺旋转速应满足摊铺机生产率的要求。螺旋转速高，生产率大；转速低，生产率小。刮板向螺旋输送的物料，相当大的部分被螺旋接力输送到摊铺宽度上，另有一小部分是刮板直接倾卸在摊铺宽度的中部。因此，螺旋的生产率略小于摊铺机的生产率。螺旋的生产率可从两个方面考虑计算，一是按摊铺作业的工作量计算，二是按螺旋的输料能力计算。用这两种方法计算螺旋生产率的公式如下：QL=60（B-b）HVγ1（t/h）（1）QL=120Ftnγ2A（t/h）（2）式中，QL——螺旋生产率，t/h；

3、B——摊铺宽度，m；b——刮板输料总宽度，m；H——摊铺厚度，m；V——摊铺速度，摊铺沥青混合料取5m～6m/min，摊铺稳定土取2m～3m/min；γ1——摊铺层的物料密度，t/m3；F——螺旋有效截面积，m2；F=，D为螺旋叶片直径，d为螺旋轴（叶片根部）直径；t——螺旋螺距，m；n——螺旋转速，r/min；γ2——螺旋输料槽中的物料密度，沥青混合料取1.52t/m3，二灰碎石取1.58t/m3；A——经验系数，取0.8～0.9。将公式（1）、（2）联立，解得螺旋的转速：n=（r/min）（3）按照公式（3）6计算的螺旋转速是根据设计工况设计的螺旋应该达到的转速。螺旋达到这

4、个转速时，才能满足摊铺机在设计工况（摊铺速度、摊铺宽度、摊铺厚度、某种物料）下生产率的要求。进一步的计算是根据螺旋输料系统的传动路线（从发动机到螺旋的液压传动和机械传动的配置）的配置计算螺旋设计转速（计算方法及公式从略），使其不小于按公式（3）计算的螺旋转速。2螺旋功率计算2.1驱动功率N摊铺机的螺旋输料装置不同于螺旋输送机，但是在充满系数小于1的时候，又有一定的相似之处。螺旋输送机的叶片随轴一起旋转，物料是在一封闭的料槽内向输送点输送，充满系数K影响着输送过程和能量的消耗，一般取K＜0.5。摊铺机的螺旋叶片也随轴一起旋转，但物料是在由物料围成的料槽内输送，并且在输送方向上不停

5、的向下方落料，充满系数K不但影响着输送过程和能量消耗，而且直接影响着离析程度，一般取K=1。当K＜1时，与螺旋输送机的输料情况有一定的相似，但是由于被输送的物料与由物料围成的料槽之间的内摩擦阻力导致功率消耗增大，而且在输送过程中有一部分物料下落到地面，使得在输送方向上的每一位置处物料流量不等。因此，摊铺机的螺旋功率流是多方向的，其计算方法也就不同于螺旋输送机。根据经验，摊铺机的螺旋驱动功率N用下式表示：N=NL＇L（kW）（4）式中，NL＇——螺旋驱动比功率，即单位输送长度所消耗的驱动功率，kW/m；L——螺旋输料长度，m；L=B-b，B、b代号意义同前。螺旋驱动比功率NL＇是

6、由试验测得，不同的物料，不同的螺旋叶片直径，驱动比功率不同。设计时，对于直径360mm的叶片和420mm的叶片组合使用的摊铺机，摊铺沥青混合料取3.4kW～4kW/m，摊铺稳定土取4.2kW～5kW/m。2.2驱动力矩M发动机通过传动系传到螺旋叶片上的力矩称为螺旋驱动力矩M，用下式表示：M=（N·m）（5）式中，N，n代号意义同前。2.3马达压力差ΔP对于螺旋系统是液压驱动的摊铺机，马达压力差ΔP用下式表示：ΔP=（MPa）（6）Mm=（N·m）（7）式中，Mm——一个马达的输出扭矩，N·m；q——马达的排量，ml/r；ηm——马达的机械效率；ii——从马达到螺旋叶片之间各种传

7、动元件（如减速器、链传动等）的总速比；ηi——从马达到螺旋叶片之间各种传动元件（如减速器、链传动、支撑等）的总效率；其余代号意义同前。62.4螺旋功率NL摊铺机的螺旋功率NL指发动机输出给螺旋系统消耗的功率，用下式表示：NL=（kW）（8）式中，N——螺旋驱动功率，kW；η——螺旋系统的总效率，等于从发动机到螺旋叶片之间各种传动元件（如联轴器、分动箱、泵、马达、减速器、链传动、支撑等）效率之乘积。3螺旋参数匹配3.1螺旋输送机的研究成果对于螺旋输送机，学者们研究的比较多。宋礽群从动力学分析认