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设计写制造
机械研究与应用?
螺旋输送机螺距优化设计
姚茂河,易怀安2
(1.怀化职业技术学院,湖南怀化418000;2.怀化学院,湖南怀化418000)
摘要:针对现有螺旋输送机设计存在的不足,从速度分析入手,应用数学方法,推导出生产效率最高的螺距计算公
式,为螺旋输送机的优化设计提供理论依据。
关键词:绞龙;螺距;摩擦;效率
中图分类号:TH224
文献标识码
文章编号:1007-4414(2011)05-0083-02
Optimization design of pitch of screw conveyors
Yao Mao-he Yi Huai-an
(1. Huaihwa vocational and technical college, Huaihua Hunan 418000, China
2. Huaihua university, Huaihua Hunan 418000, China)
Abstract: Aiming at the existing problems of current design of screw onveyor, according to the velocity analysis, using math
ematics method the most productive pitch formula to optimize the design of screw conveyor are carried out and it can provide
a theoretical basis for screw conveyors
Key words screw conveyor; pitch; friction; efficiency
引言
2速度分析
螺旋输送机俗称“绞龙”,可用于输送粉状、颗粒
在绞龙的作用下,物料输送过程中,既有沿轴向
状、小块状等物料。其结构简单、体积小、工作可靠、的直线运动,又有绕轴线的旋转运动。速度分析如图
密闭性好。在建材、化工、治金、煤炭、轻工、农机、粮1所
食储藏、恫料及食品加工等行业均有应用。螺旋输送
1理想输送速度
机的结构主要由绞龙轴、叶片、筒体三部分组成。根
v=ns/60
据使用场合的不同,其结构形状也有所不同。用于输式中:S为绞龙螺距;n为绞龙转速(r/min)
送、装料的绞龙一般为圆柱形状,螺距都相等。这种
绞龙轴与叶片一般分别制造,然后通过焊接或其它连
接。绞龙叶片有完整的,有不完整的,还有片状的。
筒体多为圆柱形,也有半圆柱槽形的。食品加工中的
绞龙有圆锥形,变螺距的,具有挤压作用。笔者主要
研究食用菡培养基裝袋用的绞龙,其结构为圆柱形,
等螺距。水平放置,用于灌装粉状湿料。主要设计参
数有外经D、轴径d和螺距S(见图1)。设计时,外径
D可根据使用要求确定。轴径d的大小与多种因素
图1搅龙输送速度分析
有关,轴径太小,对输送不利,还会增加叶片的制造难
度。轴径太大,显得笨重,结构不紧凑。文献[2]推
垂直于螺旋叶片的理论速度
荐取d=(0.2~0.35)D。螺距S可根据生产效率确
D。= COSO=(nS/60)
定,在转速一定的条件下,一般说来,螺距越小,效率
Coso
(2)
越低。但螺距増大到一定程度后,效率不会再随螺距式中:a为螺旋升角;由图2
的増大而提高,反而会降低。文献[1]、[2]推荐取S可知,c与r之间的关系为
=(0.8~1)D。文献[3]推荐取S=(0.7~1)D。但
tang=S/(2tr
具体的取值,没有明确的依据。本文就针对这一课题式中:r为螺旋叶片上任意
进行探讨。
点所在的圆周半径。
图2螺旋升角与半径
收稿日期:2011-09-02
作者简介:姚茂河(1954-),男,湖南新晃人,副教授,主要从事机械类专业基础课教学工作。
83?
设十与制偕
机械研究与应用?
2.3考虑摩擦后的物料输送速度
y='(S)
由于螺旋叶片在旋转中推动物料时,物料与叶片
S(D-d)-sin
D
T
间有摩擦,其输送力和输送速度受摩擦角的影响。因
此,考虑摩擦后叶片推动物料的速度(见图1)为:
D-d)+2/[tan"(7/)-tan"
Da=D4 /cog8=(nScos)/(60c0s8)
则物料实际输送速度(轴向速度)为:
s212s(fd+S MD+S
?=vpco(act)
利用三角函数并将式(3)代入式(2),可以解得:
6tan-l/mの、
- tan
d
o =(nS/60)cosa(1-ftan)
(5)
m( D -d)[m (D +d)-4fs
式中:f为物料与螺旋叶片之间的摩擦系数、J=tana
用近似解法,可求得y=0时的S值,该S值便是
3物料输送量(流量)
最佳螺距S。
在螺旋输送器中,物料输送量Q为单位时间内
上式用计算机编程计算,输入已知参数D、d√f
物料在叶片推动下输出的物料,如图3所示。流量的后,可以立即得到结果,如表1所示。
表达式为
(6)
表1螺距计算举例
Q=Kap urda
绞龙直径轴径摩擦系数最佳距
式中:K。为充满系数,由物料确定;这里取K。=1进
序号
D
行计算p为物料的密度。
20
20
35,9
10
89.7
图3搅龙截面微分图
5结论
由以上分析计算可知,当绞龙外径和轴径确定
因为dA=rdrdθ,忽略叶片厚度时:
后,合理的绞龙螺距值与输送物料的摩擦系数有关。
D/2
对于摩擦系数较大的物料,粗略设计取SS
6o「cos(1-fana)
7)数小的物料,可取S≥D。但考虑到绞龙的工作状况
和叶片的制造工艺等因素,通常最大只取S=D。这
解得:
样的分析结果与参考文献的观点基本一致。而本文
D2-d)-S2
导出的公式可用于精确计算。设计时,先测得摩擦系
数,然后按式(9)计算得到最佳值。但也不能绝对
化,还应综合考虑其他因素的影响。比如当摩擦系数
tam
()]
(8)很小或很大,计算所得S值与D相差太远时,应作适
当调整。尤其对于摩擦系数小,密度大的物料,计算
4最隹螺距
所得S值大于D时,可取S≤D。只有综合考虑各种
式(8)中,将S作为自变量,对其进行求导。当因素,オ能使设计更合理。
Q'=f(S)=0时,Q有极限值(验算为极大值)。这参考文献:
时的螺距S就是我们要寻求的最佳值。
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