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1、螺旋输送机输送机理及其主要参数的确定黄石茂(华南理工大学工业装备与控制工程系广州510641)摘要本文对造纸工业中用于原料及浆料输送的螺旋输送机的输送机理进行了分析探讨,为螺旋输送机的工作参数和结构参数的确定提供了理论依据。1前言工作原理是:物料从进料口加入,当转轴转动造纸工业中的螺旋输送机主要用于原料时,物料受到螺旋叶片法向推力的作用,该推和浆料的输送,一般采用实体螺旋叶片、无吊力的径向分力和叶片对物料的摩擦力,有可挂轴承、等螺距的单头普通螺旋输送机。其能带着物料绕轴转动,但由于物料本身的重结构如图1所示,它由一根装有螺旋叶片
2、的力和料槽对物料的摩擦力的缘故,才不与螺转轴和料槽组成。转轴通过轴承安装在料槽旋叶片一起旋转,而在叶片法向推力的轴向两端轴承座上,转轴一端的轴头与驱动装置分力作用下,沿着料槽轴向移动。相联。料槽顶面和槽底开有进、出料口。其图1螺旋输送机结构示意图1-进料口2-槽体3-螺旋轴4-卸料口2物料输送机理分析设螺旋为标准的等螺距、等直径、螺旋面升角α的单头螺旋。以距离螺旋轴线r处的物料颗粒M作为研究对象,进行运动分析(图2)。旋转螺旋面作用在物料颗粒M上的力为P,由于物料与叶片的摩擦关系,P力方向与螺旋面的法线方向偏离了β角。β角的大小
3、由物料对螺旋面的摩擦角ρ及螺旋面的表面粗糙程度决定,对于一般热压或用冷轧钢图2螺旋面作用在物料颗粒上的力《广东造纸》1998年.No.327板拉制的螺旋面,可忽略其表面粗糙程度对V1=Vcos(α+ρ)β角的影响,可认为β≈ρ。P力可分解为法Vn由于V=Vn=V0·sinα向分力P1和径向分力P2。cosρsinα物料颗粒M在p力作用下,在料槽中进∴V1=V0cos(α+ρ)cosρ行着一个复合运动,即沿轴向移动,又沿径向πnSSn而V0=ω·r=·=旋转,如图3所示,既有轴向速度V1,又有圆302πtgα60tgα周速度V2,
4、其合速度为V。∴VSn2α(1-ftgα)(1)1=cos60当螺旋体以角速度W绕轴回转时,若在1S螺旋叶片任一半径r的O点处有一物料颗粒由于cosα=,tgα=2πrS21+()M,则物料颗粒M的运动速度可由图3的速2πr度三角形求解。叶片上O点的线速度V0=r所以(1)式又可写成:S1-f·Sn2πrV1=×(2)60S2()+12πr同理可得:S+fSn2πrV2=×(3)60S2()+12πr式中S———螺旋螺距(mm);n———螺旋转速(r/min);f———物料与叶片间的摩擦系数,f=tgρρ,为叶片与物料的摩擦角(
5、°)α———螺旋面升角(°)。据此,可得出物料在料槽内轴向移动速图3物料运动速度度V1和圆周速度V2随半径r而变化的曲线·W,就是物料颗粒M牵连运动的速度,可用_图(图4)。矢量OA表示,方向为沿O点回转的切线方向;物料颗粒M相对于螺旋面相对滑动的速度,平行于O点的螺旋线切线方向,可用矢_量AB表示。当不考虑叶片摩擦时,则物料颗粒M绝对运动的速度Vn应是螺旋面上O_点的法线方向,可用矢量OB表示。由于物料与叶片有摩擦,物料颗粒M自O点的运动速度V的方向应与法线偏转—摩擦角ρ。现对V进行分解,则可得到物料颗粒自O点移动的轴向速度V
6、1和圆周速度V2。因此,V1就是料槽中物料的输送方向,而V2则是对物图4螺距一定时V1、V2变化曲线料输送的阻滞和干扰。由图4可见,V2在半径长度范围内是变根据物料颗粒M运动速度图的分析,物化的,因此,物料在螺旋内的移动过程中要产料轴向移动的速度为:28《广东造纸》1998年.No.3生相对滑动。靠近螺旋轴的物料的V2比外要使物料在料槽中输送,物料在螺旋面上的层的大,而V1却比外层的要小;反之,靠近πd轴向速度V1>0,即α<-ρ,因为rmin=22螺旋外侧的物料V1大、V2小。这将使内层处的α最大(d为螺旋轴的直径),V1最小
7、,物料较容易随螺旋轴转动,因而产生一个附π加的物料流。螺旋在一定的转数之前,这种所以α2<-ρ(α2为螺旋的内升角)。同时2附加的物料流对物料运动的影响并不显著。螺旋的转速不能超过临界转速。但是,当超过一定的转数时,物料就会产生垂3主要参数的确定直于输送方向的跳跃的翻滚,起搅拌而不起对于螺旋输送机,其物料输送量可按下轴向的推进作用。这不仅会降低物料的输送式计算:效率,加速设备构件的磨损,而且会增大螺旋Q=3600FrV1c功率的消耗。因此,为了避免这种现象的产式中Q———螺旋输送机输送量(t/h);生,螺旋的转数不得超过它的临界
8、转速。F———料槽内物料层横截面积(m2),当位于螺旋外径处的物料颗粒不产生垂π2F=φD(φ为填充系数);直于输送方向的径向运动时,则它所受惯性43离心力的最大值与其自身重力之间应有如下r———物料的单位容积质量(t/m);关系:c———倾斜输送系数;mω2V
