ls型螺旋输送机设计论文

ls型螺旋输送机设计论文内容摘要：

该推力的径向分量和叶片对物料的摩擦力将物料绕轴转动；而物料的重力和机槽对物料的摩擦力又阻止物料绕轴转动。 当螺旋叶片对物料法向推力的轴向分量克服了机槽对物料的摩擦力及法向推力的径向分量，物料不和螺旋一起旋转，只沿料槽向前运移。 其情况犹如被持住不能转动的螺母在旋转的螺杆上作直线运动一样。 但是物料颗粒在输送过程中，其运动由于受旋转螺旋的影响并非作单纯的直线运动，而是一个空间运动。 当螺旋升角为α并在展开状态时，螺旋线用一条斜直线表示。 则旋转螺旋面作用于半径为 r（距螺旋轴线之距 离）处的物料颗粒 A上的力为 P 合。 由于摩擦的原因， P合 之方向与螺旋线的法向方向偏离了φ角。 此力可分解为切向分力 P 切 和法向分力 P 法 ，如图所示。 图中φ角是由物料对螺旋面的摩擦角ρ及螺旋表面粗糙程度决定的。 对于一般冲压而成或经过很好加工的螺旋面，可以不考虑螺旋表面粗糙程度对φ角的影响，此时则认为φ≈ρ。 物料颗粒 A 在 P 合 作用下，在料槽中进行着一个复合运动，即具有圆周速度 v 侧和轴向速度 v 轴 ，其合成速度为 v 合 ，图表示了其速度的分解。 若螺旋的转速为 n，处于螺旋面上的被研究物料颗粒 A的运动速度，由图中三角南昌航空大学学士学位论 文 20 形 ABC 可得 c os si nv AB合 因为 260rnAB = 所以 圆周速度为 2 s in s ins in6 0 c o srnvv    圆 合（ ）（ ） = 以摩擦系数 μ=tanρ代入上式，得到圆周速度 2 s in ( s in c o s )60rnv     圆 由于 因此，将上述各式代入并经过换算后，便可求得物料颗粒的圆周速度计算公式， 26 0 2( ) 12sn srvsr圆 式中： s—— 螺旋的螺距 (m) n—— 螺旋的转速 (r/min) r—— 所研究的物料颗粒离轴线的半径 (m) μ 面 —— 物料与螺旋面的摩擦系数μ 面 =tanρ 南昌航空大学学士学位论 文 21 若使公式对 r求一次导数，并令其值 ，便可求得存在 v圆最大值的半径为 2( m a x )12vrs 面 面面 同样，根据 图 32的 速度分解关系，可得物料颗粒的轴向输送速度的计算公式： 21 260 ( ) 12ssn rvsr 面轴 图 33表示了对于几种不同螺距的速度 v 圆 和 v 轴 随半径而变化的曲线图。 由图中可知，对于处于直线 OB1B2B3m 以右的 r 值的母线螺旋而上的被输送物料，其圆周速度 v 圆 在半径长度范围内并不是常数，因此，在其运移过程中要产生物料之间的相对滑动。 在靠近螺旋轴的物料之圆周速度要比外层的大，但该处的轴向输送速度却显著降低。 所以使内层的物料较快地绕轴进行转动，较早地到达表面，这就产生了一个附加料流。 它不仅对物料的输送起着不良的影响，同时也增加了功率的消耗。 但在靠近螺旋外侧的物料，其轴向输送速度要大于圆周速度。 南昌航空大学学士学位论 文 22 为了避免直母线螺旋面的上述问题，而又能获得物料的最大轴向速度，因而采用如图 34 所示的弯曲母线螺旋面。 这种螺旋面在靠近螺旋轴处的升角为正α，而在靠近槽壁处的升角为负α。 这样在靠近螺旋轴的区域处将具有指向槽壁的径向速度，增加了内层物料对外层物料的压力和摩擦力，致使螺旋轴附近的附加料流适当地减小。 但在靠近槽壁处，由于具有升角负α的螺旋面，亦具有指向螺旋轴线的圆周速度，则使该处物料对料槽槽壁的压力降低，乃至消除，从而减落或避免了由此引起的能量消耗和物料轴向输送速度的降低。 水平螺旋输送机工作时，物料在机槽底部并偏向转动方向的一侧，该物料面与水平形成的夹角φ为物料的倒塌角，如图 35 所示。 在此面上物料处于力的平衡，当物料面转角φ φ d时，物料沿倒塌角下滑，形成倒塌现象。 倒塌下来的物料一部分不断翻起在落下，一部分越过轴并落到轴的另一侧，即下一个螺距中，形成附加料流。 因此，当输送机工作时，应使物料面的转角不大于物料的倒塌角，即 00. 7d   南昌航空大学学士学位论 文 23 式中：φ 0—— 物料在静止状态时的内摩擦角（186。 ） φ d—— 螺旋输送机稳定工作时物料面形成的倒塌角（186。 ） φ —— 物料面的转角（186。 ） 叶片的设计 在螺旋输送机工作过程中，物料面的转角与填充系数即进料量、螺距大小及螺旋面的型式等因素有 关。 螺旋输送机工作时，机槽中物料的填充系数ψ（即进料量）影响输送过程和能量消耗。 图 36是输送砾石时，对于不同填充系数的物料层堆积的情况及其滑移面。 当装满系数较小时（即ψ =5％），物料堆集的高度低矮且大部分靠近槽壁而具有较低的圆周速度，物料运动的滑移面几乎平行于输送方向，见图 36a。 物料颗粒在轴向的运动要比圆周方向显著得多。 所以，这时垂直于输送方向的附加料流很少，单位能量消耗也较低。 但是，当填充系数提高（ψ =13％或ψ =40％）时，则物料的滑移面将变陡，见图 36b、 c。 此时，物料在圆周方向的运动加强， 在输送方向的运动减弱，附加料流增大，导致输送速度的降低和附加能量的消耗。 因而，对于水平螺旋输送机来南昌航空大学学士学位论 文 24 说，物料的填充系数并不能无限增加，一般取填充系数ψ＜ 45％。 各种散粒物料的填充系数可参考化学工业出版社出版的 1999 版《运输机械设计选用手册下册》 P335 表151。 图 36 填充系数主要与被输送物料的性质有关。 输送细粉、易流动且没有磨琢性或有轻微磨琢性的散状固体物料时（如面粉、谷物等），填充系数可达到 ；如果被输送的物料易于粘结或具有中等程度磨琢性的细粒或小块，则填充系数限制在。 如果与 此同时物料还有一定程度的磨琢性，螺旋的转速就要减少。 对于磨琢性的及大物料（如矿石等），填充系数将进一步地限制，大约只能取。 螺距的大小也直接影响物料的输送过程，如果填充系数不变，当螺距不同时，则物料的滑移面亦随之改变。 如果改变了填充系数，则必导致物料运动速度分布的变化。 所以，应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量间的适当分布关系等两个条件，来确定最合理的螺距尺寸。 从图 32可得出物料颗粒 A所受螺旋面在轴向方向上的作用力为 c osPP 合轴 （ ） 为了使 P 轴 0，则必须满足 根据前面的讨论得知，最小的半径 r=d/2（其中 d 为螺旋轴的直径）初所得的螺旋升角 α是最大的，则轴向输送方向的作用力 P 轴最小。 根据这个条件，最大的许用螺距值应由下面两式求得 m a x ta n ( )2sd  南昌航空大学学士学位论 文 25 maxds  面 若以 k1=d/D（ D 为螺旋的外径）代入上式，则得 1m ax kDs 面 确定最大的许用螺距时，必须满足的第二个条件是建立在使物料颗粒具有最合理的速度各分量间的关系的基础上。 亦即 应使物料颗粒具有尽可能大的轴向输送速度，同时又使螺旋面上各点的轴向输送速度大于圆周速度，如图 32所示。 螺距的大小将影响速度各分量的分布。 当螺距增加时，虽说轴向输送速度增大，但是会出现圆周速度不恰当的分布情况；相反，当螺距较小时，速度各分量的分布情况较好，但是轴向输送速度却较小。 于是，根据在螺旋圆周处的 v 圆 ≤ v 轴 的条件，并利用公式可得 1226 0 6 0((sssn snrr面 面22ss) + 1 ) + 12 r 2 r 1 ta n ( ) 214sr      面面2r 又因为此时 2r=D（螺旋圆周处），故得求螺距的第二个条件为 ta n ( )4sD  分析了填充系数及螺距对物料输送过程的影响后，可以指出，对于较大的装满系数，应取最小的螺距值；反之，对于较小的装满系数，螺距可偏于取最大值。 由前述知，在螺旋面同一母线上各点的升角α不同。 叶片外缘点处升角α 外 最小，向内升角逐渐增大，至叶片内缘点处即靠近螺旋轴处的升角α 内 最大。 由此得知，螺旋叶片同一差别越大，各点处物料转角φ的差别越大，在较大的半径范围内物料转角大于其倒塌角，形成更多的附加料流。 从螺距对物料运输速度各分量分布的影响也可知，螺距增大，在靠近螺 旋轴处物料的 v 圆 显著增加，且在较大的半径范围内 v 圆 v 轴 ，使较多物料的转角大于其倒塌角，形成更多的附加料流。 图 37a 绘出了水平螺旋输送机的容积生产率 V 与螺旋轴直径 d、物料与螺旋叶南昌航空大学学士学位论 文 26 片摩擦系数 tanφ 1间的关系。 该图是在螺旋直径 D保持不变时， s/D=1 的情况绘制的。 由图可知，水平螺旋输送机的容积生产率是随螺旋轴直径 d及物料与叶片间的摩擦系数 f1=tanφ 1 的增大而下降的。 而图 37b 则绘出了水平螺旋输送机的容积生产率与s/D 的比值及物料与螺旋叶片间的摩擦系数的关系。 由图可知， s/D 比值的适宜范围是 — ，在此范围之外，生产率则明显下降；此外，物料与螺旋叶片间摩擦系数的大小对产量也有较大的影响，特别是当 s/D 比值较大时，随着 f1=tanφ 1的增大，产量下降得很厉害。 例如，当 s/D=2 时，若 f1=，则 V=950；若 f1=，则 V=0，即此时物料只随螺旋叶片转动而其轴向运动停止。 因此，除适宜选择 s/D 比值外，还应恰当地选择螺旋叶片的材料及其光滑程度，以尽量减小物料与螺旋叶片间的摩擦系数。 南昌航空大学学士学位论 文 27 通过以往试验得知，螺旋在一定的转速内，对物料颗粒运动的影响并不显著。 但是当超过一定的转速时，物料受到 过大的切向力而被抛起，开始产生垂直于输送方向的径向跳跃，从而对输送过程产生不利影响。 因此，螺旋的最大许用转速应根据被输送物料的最低跳跃高度来确定。 但是，由于至今尚缺乏有关各种物料的许用最低跳跃高度的资料，因此在实用计算中，用下列经验公式来确定螺旋的最大许用转速： maxAnD 式中， D 螺旋直径（ m） A 物料特性系数，由化学工业出版社出版的 1999 版《运输机械设计选用手册下册》 P335 表 151 查出 从式可知，螺旋的最大许用转速是螺旋输 送机直径的函数，同时也和输送物料性质及填充系数有关。 在满足输送量要求的情况下，应选用较低的转速，以减小物料对螺旋叶片及机壳磨损，延长使用寿命。 南昌航空大学学士学位论 文 28 4 总体设计计算 被输送物料的名称及特性 （ 1）物料：面粉 （ 2）面粉为干的、无磨琢性、无腐蚀物料 选型要求 （ 1）输送能力 Q=40 t/h （ 2）水平输送，输送长度 L 为 15 米 由于该机用于纯运输，因而选用实体螺旋面型叶片；根据选型要求，确定该机为LS型螺旋输送机 确定螺旋直径 D 式中 Q 输送能力 K 物料特性系数，常用物料 K 值见表 51 Ψ 填充系数，见表 52 C 倾角系数，见表 53 表 51常用物料 物料的粒度 物料的磨琢性 物料的典型例子 特性系数 K 综合系数 A 粉状 无磨琢性 半磨琢性 面粉、石墨、石灰、纯碱 75 粉状 磨琢性 干炉粉、水泥、石膏粉、白粉 35 粉状 无磨琢性 半磨琢性 谷物、锯木屑、泥煤 50 粒状 磨琢性 造型土、型砂、沙成粒 的炉渣 30 南昌航空大学学士学位论 文 29 固体 粘性、易结块 含水的糖、淀粉质的团 20 表 52填充系数 物料特性 易流动，磨损很少 少量磨损且为颗粒至小块状 磨损性、侵蚀性大 ψ 表 53倾角系数 倾斜度 0O ≦ 5o ≦ 10o ≦ 15o ≦ 20o C 确定螺旋转速 n 螺旋转速在满足输送能力的条件下不宜过高。