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管式螺旋输送机的设计与应用

点击数:5时间:2015-10-06 09:39:33 来源:百盛机械

摘要:当螺旋管旋转时, 在其内部螺旋槽之间的物料, 由于受离心力和管壁摩擦力作用便随同螺旋管一起转动并被提升起来, 直至在重力作用下使其沿螺旋槽下滑从而使物料得以沿螺旋的轴线方向移动。

管式螺旋输送机是一种新型的输送机械,也可看做螺旋输送机的一种变化形式。本机适用于建材二冶金、化工、粮食、交通等行业用来输送粉末状、颗粒状及小块状物料。能在输送过程中进行烘干、冷却及混合等工艺处理。在某些工艺环节可以取代皮带机和螺旋输送机。本机在国内应用尚不普遍。但因其结构紧凑,零部件少、适用性广以及故障率低等优点有一定发展前景。

1 工作原理

如图1所示,当螺旋管旋转时,在其内部螺旋槽之间的物料,由于受离心力和管壁摩擦力作用便随同螺旋管一起转动并被提升起来,直至在重力作用下使其沿螺旋槽下滑从而使物料得以沿螺旋的轴线方向移动。管式螺旋输送机的传动及支承结构类似于转筒干燥机。即由小齿轮带动大齿轮旋转。装在法兰支撑圈的筒体座在支承托轮上。

2 物料运动分析

与螺旋输送机相似,当物料在输送过程中,物料的运动由于受旋转螺旋的影响并非是单纯的直线运动,而是一个连续的空间运动。

管式螺旋输送机原理图

图1管式螺旋输送机原理图

1一进料口2一托圈3一螺旋叶片4一大齿轮5一筒体6一小齿轮7一出料口8一托轮9一机架

如图2所示,当筒体内螺旋面升角为a并在展开状态时,螺旋线用一条斜直线表示。则螺旋面作用于半径为γ与(螺旋轴线的距离)处的物料颗粒A上的力为P。由于摩擦的原因,P力的方向与螺旋线的法线方向偏离了月角。P力可分解为切向分力P和法向分力P。图中β角是由物料对螺旋面摩擦角ρ及螺旋叶片表面粗糙程度决定的。一般经冲压而成的螺旋面,表面粗糙度对β角影响很小,此时可认为β≈ρ。物料颗粒A在P作用下在螺旋筒体内进行着复合运动,具有圆周速度v和轴向速度v。其合成速度为V。如图3所示,设螺旋转速为n,则物料颗粒A的运动速度由图中三角形A、B、C可得:Vcosρ=ABsina

螺旋面作用于物料颗粒A的力

图2螺旋面作用于物料颗粒A的力

物料颗粒A运动速度分解图

图3物料颗粒A运动速度分解图

QQ图片20151006094816.png

圆周速度为

QQ图片20151006094854.png

以摩擦系数f=tgρ代入上式得:

QQ图片20151006094936.png

同样,由图3可得物料颗粒A的轴向移动速度如下:

QQ图片20151006095004.png

由于管式螺旋输送机中的物料是沿螺旋槽滑动前进。这一物理特性是不同于普通螺旋输送机的。因结构上的差异,在计算管式螺旋输送机的圆周及轴向速度时,不能套用前述计算公式(2)、公式(3)。一般可按下面两式计算:

QQ图片20151006095052.png

式中:

r—所研究物料颗粒A与轴线的半径距离。一般取r=D/2mω—角速度 ω=πn/30rad/s

n—螺旋管转速r/min。S—螺距。一般S≤0.5D

螺旋管的工作转速是有限制的。因为螺旋管的转速愈高,则物料离心力愈大,即物料作用在管壁上的压力愈大。物料将随同筒体一起转动。此时不产生输送作用。因此,螺旋管的转速要有一个确定的极限值。此值可由物料离心力小于或等于物料重力这一条件来导出。

即 mV2/r≤mg

将前述的V、ω、r代入上式整理后得出

QQ图片20151006095232.png

式中D—螺旋管直径m根据实践得知当转速为n1=n/2≈21/√D

螺旋管的输送量最大。当螺旋管直径较小时,n不应超过50r/min。否则物料将由于离心力的作用而与筒体一起旋转,达不到输送物料的目的。

3 结构组成

管式螺旋输送机的结构组成见图1。主要由进料口1、托圈2、螺旋叶片3、大齿轮4、筒体5、小齿轮6、出料口7、托轮8、机架9以及传动部份组成。

螺旋管是本机的主要工作元件。螺旋叶片焊接在筒体上。筒体由数段组成,用装于筒体两端的法兰连接。这样的结构便于日后的维修和更换段节。同时,该法兰组合后又是筒体的托圈。托圈的数量视筒体长度而定一般不超过三档。托圈由装于机架上的托轮支承,从而构成输送机的主体。大齿轮装于筒体上,由电机通过减速器带动小齿轮驱动筒体旋转。

4 主要技术参数

本机可以象普通螺旋输送机那样按直径制定标准系列。考虑到制做的方便,系列中最小直径以不小于30mm为宜。

4.1 螺旋管直径

螺旋管直径即为公称直径。系指螺旋管内径。如已知输送机的生产能力,其内径可按下式计算:

QQ图片20151006095332.png

式中:Q—生产能力t/h

ψ—充填系数一般选ψ=0.25

γ—物料堆积重度KN/m³

4.2生产能力

管式螺旋输送机的生产能力可按下式计算:

QQ图片20151006095410.png


4.3 功率

功率

由于管式螺旋输送机在输送物料过程中没有阻塞和卡楔现象。所以其阻力系数较一般螺旋输送机为小。故功率可按下式计算:

QQ图片20151006095525.png

式中:L—螺旋管的长度m

A—管式螺旋输送机的总阻力系数。在A=1.5~3.0范围内选取。

5 比较结果

1987年笔者在黑龙江水泥厂先后设计制做了两台管式螺旋输送机。一台安装于烘千机出料端;一台安装于管磨机的出料端。前者取代普通螺旋输送机,后者替换了皮带输送机。经过几年来的运行实践,与普通螺旋输送机、皮带输送机相比较,管式螺旋输送机有下列优缺点:

(1)结构简单、运转可靠、维修方便而且成本低。

(2)适用于输〕送纤维状和较高温度物料。

(3)因为无中n习吊挂轴承。既简化结构又不会因润滑油而污染物料。

(4)不会因卡楔而使物料破碎。

(5)因无卡楔和阻塞现象,故功率消耗较小,故障率较低。

(6)混合、通风、冷却和干燥的作用好。

(7)如选用钻有孔眼的筒体时,可起到筛分物料作用。

(8)由于是法兰经加工后螺栓紧固连接,两端可装设收尘装置。故扬尘较少。

管式螺旋输送机占'地较大,噪音稍高。进出料只能在两端进行。不适宜输送由于怕旋转使之破碎可粘性较天的物料。

通过实践,笔者认_为随着该产品的不断开发与应用,管式螺旋输送机将会不断完善与提高,满足各行业的需要。

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