对新式螺旋输送设施的最优转速剖析.docx

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1、对新式螺旋输送设施的最优转速剖析以往在设计螺旋输送机转速时，往往按照给出的产量要求，再用产量公式Q=47D2γSnC来计算所需要的转速大小。而不是根据输送机结构特点设计其转速。这样得到的转速可能偏大或偏小，不利于输送机效率充分发挥。实际上，立式螺旋输送机随着转速的增大，其输送量随着增大，但物料的摩擦阻力也随着增大，动力消耗快速增大。为使立式螺旋输送机在最大效率条件下工作，有必要对其最佳转速进行探讨。1立式螺旋输送机一般转速公式为了找出立式螺旋输送机一般转速公式（即转速通式），首先对输送的物料运动状态和受力情况进行分析。正常输送物料，螺旋叶片外缘处物料颗粒运动分析图，以螺旋叶片作

2、为动参考系，物料随螺旋叶片一起旋转运动为牵连运动，用线速度V叶表示，物料相对于叶片斜面向上滑动为相对运动，用线速度V相表示，两种运动速度的合速度用V合表示，V合与水平线夹角为β，称为物料运动升角，V合又可以分解沿垂直方向运动速度V上和沿水平方向的运动速度V切，方向如图示。各速度之间根据三角定律得如下关系式：（α-为叶片外缘处螺旋升角）V叶sin（αβ）=V合sinα，及V切=V合cosβ两式合并得出：V叶=sin（αβ）sinαcoaβV切=（1tgβtgα）？V切（1）质点m受重力mg作用，方向垂直向下，叶片对质点的正反力N，方向垂直于叶片斜面，物料与叶片之间滑动摩擦力Nf，

3、方向沿叶片斜面倾斜向下，物料与机筒的摩擦力F，方向与运动速度V合方向相反，在正常匀速输送状态下，各力之间符合动平衡条件，得平衡式如下：mgsinαNf=Fcos（αβ）N=mgcosαFsin（αβ）联立两式求摩擦力F=mg（sinαfcosα）cos（αβ-fsin（αβ）=mgsin（αρ）cos（αρβ）（2）式中ρ为物料与叶片摩擦角，f=tgρ。摩擦力F是物料旋转时离心力压迫机筒产生的。将F代入（2）式得：V切=rgsin（αρ）f1cos（αρβ）（3）由式（1），（3）可求出叶片旋转速度代入上式得转速公式：n=30π（1tgβtgα）gsin（αρDf1cos（αρ

4、β）（4）上式为立式螺旋输送机一般转速公式，从式中可以看出，转速大小与螺旋叶片升角α、物料外摩擦角ρ、以及物料运动升角β有关。当输送物料和输送机结构确定后，α和ρ不再变化，因此转速n只与运动升角β有关。那么运动升角β为多大时，转速n最为合理呢下面通过效率进一步分析最佳转速存在的条件。2效率分析及最佳转速立式螺旋输送机的效率是指输送物料时，输送机的有用功率与总功率的比值。物料颗粒在被向上输送时，而输送机所消耗的功率主要为物料与机筒之间的摩擦（这里把物料与叶片摩擦力看作内摩擦），其消耗功率为N耗=Fcosβ，上式为立式螺旋输送机效率表达式，其大小与物料运动升角β和物料外摩擦角ρ及叶

5、片螺旋升角α有关。由于螺旋升角α=tg-1（S/πD）（S―――螺旋导程，D―――叶片直径），通常取S=0.8D，故α=tg-1（0.8/π）=14.3°。物料确定后，ρ也为一定值（颗粒物料ρ=19°～22°，粉状物料ρ=30°～35°），因此效率仅与运动升角β有关。分别以大豆、面粉两种物料在不同的运动升角时，得出的效率变化曲线。随着转速的变化，在运动升角β较小时，效率随β增大而增大，说明效率不断上升，当β达到某一数值后，η不再随β增大而增大，反而减小，表明效率下降，效率η存在着一个极大值。两种物料出现极大值的条件分别为：颗粒物料β=35°左右，粉状物料β=24°左右。综上所述

6、，立式螺旋输送机转速的变化影响着物料运动升角的变化，从而影响着输送效率的变化，由于效率的变化存在一个极值―――最大效率，这时所对应的转速即为最佳转速。由转速公式（4）代入最佳条件，可分别得出最佳转速。n=30π（1tgβtgα2gsin（αρ）Df1cos（αρβ）为便于公式使用，设系数A=30π（1tgβtgα）gsin（αρ）f1cos（αρβ）则最佳转速公式为n=AD（r/min）（式中D―――螺旋叶片直径）A―――最佳转速系数，按最大效率条件，分别计算出：颗粒状物料A=330，粉状物料A=230，平均可取A=260～300，颗粒状物料取大值，粉状物料取小值。