物流裝備-螺旋輸送機

1、1上海海事大學(xué)上海海事大學(xué)物流裝備課程論文物流裝備課程論文螺旋輸送機螺旋輸送機院院 系系: : 物流工程學(xué)院物流工程學(xué)院 課課 程程 名名 稱稱: : 物流裝備物流裝備 學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名名: : 學(xué)學(xué) 號號: : 時時 間間: : 2目錄目錄一緒論一緒論 .31.1 研究背景及意義.31.2 螺旋輸送機的研究現(xiàn)狀.41.3 螺旋卸船機的主要問題.6二螺旋輸送機的結(jié)構(gòu)及工作原理二螺旋輸送機的結(jié)構(gòu)及工作原理 .72.1 螺旋式輸送機的結(jié)構(gòu).72.1.1 螺旋.72.1.2 軸.102.1.3 軸承.112.1.4 料槽.112.2 螺旋輸送機工作原理.12三螺旋輸送機輸送物料的運動分析三螺旋輸

2、送機輸送物料的運動分析 .13總結(jié)總結(jié) .17參考文獻參考文獻 .183一一緒論緒論1.1 研究背景及意義研究背景及意義 螺旋輸送機的發(fā)展，分為有軸螺旋輸送機和無軸螺旋輸送機兩種型式的發(fā)展過程。有軸螺旋輸送機由螺桿，U型料槽，蓋板，進，出料口和驅(qū)動裝置組成，一般還有水平式，傾斜式和垂直式三種:而無軸旋輸送機則采用螺桿改為無軸螺旋，并在U型槽內(nèi)裝置有可換襯體，結(jié)構(gòu)簡單，物料由進料口輸入經(jīng)螺旋推動后由出料口輸出，整個傳輸過程可在一個密封的槽中進行。一般來講，我們平常所指的螺旋輸送機都指有軸型式的螺旋輸送機。 螺旋輸送機廣泛應(yīng)用于建材、冶金、化工、電力、煤炭、機械、輕工、糧食及食品行業(yè)，適宜輸送粉狀

3、、顆粒狀、小塊狀物料，如粉煤灰、糧食、化肥、灰渣、水泥等散貨，它也是污泥、柵渣等物料輸送的專用設(shè)備。同時它還可以作為喂料或卸料專用設(shè)備。隨著人們對螺旋輸送機的廣泛應(yīng)用及港口的使用需求，國外很早就開始了對螺旋連續(xù)卸船機的研究，技術(shù)領(lǐng)先的公司包括瑞典西沃特爾（Siwertell）公司、意大利VAM公司、德國IBAU公司、瑞典Carlsen公司等，其產(chǎn)品的卸船能力非常高，一般為300800 t/h，最大可達2400 t/h。早在上世紀五十年代末，我國開始研制連續(xù)卸船機，但至今未獲得較大的突破，特別是螺旋卸船機的自取料和輸送效率等難關(guān)未能攻克。螺旋卸船機對于卸載各種粉末狀、顆粒狀及塊狀的物料具有很大的

4、優(yōu)勢。螺旋卸船機的優(yōu)點在于：1)適用物料的范圍廣，特別是效率高，其平均生產(chǎn)效率利用系數(shù)為75%；2)封閉結(jié)構(gòu)，環(huán)境污染??；3)結(jié)構(gòu)簡單，重量輕；4)取料頭部可以在任何物料深度層面連續(xù)不間斷作業(yè)，提升段能前后和左右各的水平移動；5)能耗為0.40千瓦/噸，技術(shù)較成熟、可靠性高。按照經(jīng)典的垂直螺旋輸送機工作原理，垂直螺旋輸送機依靠離心力和摩4擦力使得物料獲得向上運動的推力，由于物料受到重力的作用，螺旋體轉(zhuǎn)速必須達到一定的臨界值，以克服物料下降的重力，從而實現(xiàn)了垂直輸送。目前看來，我國垂直螺旋輸送機的輸送量小，輸送高度小，轉(zhuǎn)速高，能耗大。由此可知，發(fā)展螺旋輸送、提高螺旋輸送的效率對于卸船及其他散料輸

5、送具有很高的實用價值。1.2 螺旋輸送機的螺旋輸送機的研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀 隨著輸送行業(yè)的發(fā)展，螺旋輸送機的許多優(yōu)點被用于某些輸送過程，進而出現(xiàn)了一些新型的有著特殊用途的螺旋輸送機。例如：螺旋軸及葉片由可彎曲燒性構(gòu)件組成，可以實現(xiàn)空間彎曲輸送物料的可彎曲螺旋輸送機；以撓性螺旋彈賛作為輸送構(gòu)件的彈賛螺旋輸送機；具有內(nèi)螺旋而自身又能旋轉(zhuǎn)的螺旋輸料管的滾筒輸送機，即螺旋管輸送機；具有行走機構(gòu)，可以整機移動的移動式螺旋輸送機；螺旋軸與水平面的夾角大于15小于90布置的大傾角螺旋輸機；用于高效熱交換器的熱交換式螺旋輸送機；用于微粉輸送的微粉螺旋輸送機；用于成件、大型物料輸送的成件物品螺旋輸送機；由螺旋喂料機

6、構(gòu)和傾斜移動式螺旋輸送機組成的螺旋扒谷機；輸料管與螺旋體轉(zhuǎn)向相反的對轉(zhuǎn)螺旋輸送機；同一料槽內(nèi)裝有兩個相反轉(zhuǎn)向的螺旋體的復(fù)式螺旋輸送機；同一螺旋軸上裝有兩個旋向相反的螺旋葉片的雙向螺旋輸送機；螺距沿著前進方向不斷變化的變螺距螺旋輸送機。目前，國際上螺旋輸送機技術(shù)發(fā)展很快，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：其一是功能多元化、應(yīng)用范圍擴大化，如管狀螺旋輸送機、高傾角輸送機、空間轉(zhuǎn)彎螺旋輸送機、特殊螺距的錐形雙頭螺旋葉片的垂直螺旋輸送機等各種機型；其二，螺旋輸送機本身的技術(shù)與裝備有巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運量等的大型螺旋輸送機已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用了螺旋輸送機的動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，該核心

7、技術(shù)有益于螺旋輸送機的運行性能和可靠性的提高。5當前國內(nèi)對螺旋輸送機的研究成果比較多,主要體現(xiàn)在下面幾個方面。在輸送機理方面,1993年,武漢水運工學(xué)院的宋祁群就對水平螺旋輸送機的生產(chǎn)率和輸送過程中物料的翻滾做了詳細的分析,得出了在輸送過程中物料的填充系數(shù)是最主要的技術(shù)參數(shù)。1998年,華南理工大學(xué)的黃石茂,通過對螺旋輸送機的輸送機理的分析,根據(jù)物料的特性，確定了在造紙工業(yè)中螺旋輸送機的轉(zhuǎn)速、螺距、螺旋軸的軸頸、螺旋的直徑等主要技術(shù)參數(shù)，根據(jù)他的方法設(shè)計出符合造紙工業(yè)的螺旋輸送機。2000年12月,南昌大學(xué)的胡勇克、戴莉莉和皮亞楠在南昌大學(xué)學(xué)報發(fā)表了螺旋輸送器的原理與設(shè)計,也給出了螺旋輸送機參

8、數(shù)、功率、輸送量的相關(guān)公式，還在螺旋輸送機葉片耐磨性的提高措施上提出了具體的方案。2008、2010年，武漢理工大學(xué)的徐余偉與陳廣福、向東枝分別在面粉、磚瓦、橡膠、陶瓷、水泥等行業(yè)對螺旋輸送機的輸送機理做了深入的分析，根據(jù)客觀規(guī)律、具體條件分析驗證了螺旋輸送機的主要參數(shù)。螺旋卸船機作為螺旋輸送機一種特殊場合應(yīng)用的機械，當前國內(nèi)對螺旋卸船機的研究成果比較多：太原科技大學(xué)的王細平和孟文俊針對垂直螺旋卸船機的喂料頭進行實驗研究以增加輸送量；武漢水運學(xué)院的蔣瓊珠和浙江工學(xué)院的劉雁針對螺旋卸船機的輸送機理進行數(shù)學(xué)模擬和優(yōu)化設(shè)計，為其狀態(tài)參數(shù)提供了依據(jù)；同時,他們也對物料輸送性態(tài)做了研究,提出了一種新的研

9、究方法,在分析物料的同時處于重力場和李欣慣性力場的性態(tài)時,將離心力和重力的影響有機的結(jié)合起來，從而拓展了散體力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域；宋甲宗、馮剛和黃越峰曾研究螺旋卸船機多頭螺旋垂直提升，與單頭螺旋進行了對比；廣州港新沙港務(wù)公司的陳戈怡對散化肥螺旋卸船機行走機構(gòu)改造；武漢理工大學(xué)的陳天沛針對L型螺旋卸船機垂直軸段中間支撐特性分析，旨在提高螺旋卸船機的效率，減小卸船機的能耗；陳敏以散體力學(xué)為基礎(chǔ)研究物料在螺旋內(nèi)向上輸送過程中的運動規(guī)律，分析穩(wěn)定輸送過程中物料所受到的應(yīng)力；李勇智、畢華林、蔣瓊珠分析了物料在螺旋卸船機垂直抽送過程中的運行特性，6深入探討物料在垂直輸送過程中的運動性態(tài)與受力性態(tài)，定盤地描述卸船

10、機性能參數(shù)的變化規(guī)律，為螺旋卸船機的設(shè)計提供可靠的理論依據(jù)；馮志祥對螺旋卸船機的箱體進行有限元分析，增強結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；大重集團的王衛(wèi)國為了解決磷酸二銨粘壁堵料問題對螺旋卸船機進行機理分析。1.3 螺旋卸船機的主要問題螺旋卸船機的主要問題連續(xù)卸船機構(gòu)造比較復(fù)雜，使用維護水平要求高，這使得連續(xù)卸船機需要具有更高的可靠性和品質(zhì)質(zhì)量。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，船舶類型越來越多，如果卸船機只適應(yīng)單一類型的船型必將逐步被市場淘汰，繼而如何使卸船機更能適應(yīng)更多的船型是未來發(fā)展的一大趨勢。目前，螺旋卸船機磨損嚴重，國內(nèi)配套件質(zhì)量不過關(guān)，而且核心技術(shù)掌握在國外，這造成了國內(nèi)使用成本比較高。研究高質(zhì)量的核心部件，提升卸船機

11、的使用壽命，降低成本是我國面臨的一大問題。目前港口卸船時，尤其是卸載水泥、礦石等一些顆粒、塊狀物料時，造成粉塵嚴重污染環(huán)境，并且對操作人員造成了很大的困擾。所以，提高卸船機的工作效率并且降低環(huán)境污染，開發(fā)環(huán)保型機型是未來發(fā)展的一大課題。針對以上所提到的問題，對于螺旋卸船機的研究，旨在提高螺旋輸送效率的同時優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，減小磨損，增加壽命，同時加強環(huán)保能力。7二螺旋輸送機的結(jié)構(gòu)及工作原理二螺旋輸送機的結(jié)構(gòu)及工作原理2.1 螺旋式輸送機的結(jié)構(gòu)螺旋式輸送機的結(jié)構(gòu)螺旋式輸送機的結(jié)構(gòu)如圖所示：主要由料槽 9，軸承 2、4，螺旋 5，進料口 3 和出料口 7 所組成。剛性的螺旋體通過頭、尾部和中間部位的軸

12、承支承于料槽，形成可實現(xiàn)物料輸送的轉(zhuǎn)動構(gòu)件，螺旋體的運轉(zhuǎn)通過安裝于頭部的驅(qū)動裝置實現(xiàn)，進出料口分別開設(shè)于料槽尾部上側(cè)和頭部下側(cè)。出料口可沿機器的長度方向安裝多個，并用平板閘門啟閉，只有其中一個卸料，傳動裝置可以裝于槽頭或槽尾。2.1.1 螺旋螺旋8螺旋體是螺旋輸送機實現(xiàn)物料輸送的主要構(gòu)件，它由螺旋葉片和螺旋軸兩部分構(gòu)成。常用的葉片有滿面式(實體式)和帶式兩種形式。按葉片在軸上的盤繞方向不同可分為右旋和左旋兩種(逆時針盤繞為左旋，順時針盤繞為右旋)。螺旋體輸送物料方向由葉片旋向和軸的旋轉(zhuǎn)方向決定，具體確定時，先確定葉片旋向，然后按左旋用右手、右旋用左手的原則，四指彎曲方向為軸旋轉(zhuǎn)方向，大拇指伸直

13、方向即為輸送物料方向，如圖所示。同一螺旋體上如有兩種旋向的葉片，可同時實現(xiàn)兩個不同方向物料的輸送。螺旋軸通常采用直徑 3070mm 的空心鋼管。螺旋體的主要規(guī)格尺寸為葉片直徑 D(mm)、軸直徑 d(mm)和螺距 s(mm)，系列直徑見表。螺旋葉片通常采用簡易制造法，即用 1540mm 厚的薄鋼板沖壓或剪切成帶缺口的圓環(huán)，將圓環(huán)拉制成一個螺距的葉片，然后將若干個單獨的葉片經(jīng)焊接或鉚接于螺旋軸形成一個完整的螺旋葉片。如圖 519，9圓環(huán)的尺寸(下料尺寸)用下面的公式計算： 式中：R圓環(huán)外圓直徑（mm）；r圓環(huán)內(nèi)圓直徑（mm）；圓環(huán)的缺角（0）；L一個螺距葉片外螺旋線的長度 L= （mm）；一個螺

14、距葉片內(nèi)螺旋線的長度，= 。 當運送干燥的小顆?；蚍蹱钗锪蠒r，宜采用實體螺旋，這是最常用的型式。運送塊狀的粘滯性的物料時，宜采用帶式螺旋。當運送韌性和可壓縮性的物料時，宜采用葉片式或成型的螺這兩種螺旋往往在運送物料的同時，還10可以對物料進行攪拌，揉捏及混合等工藝操作。螺旋葉片大多是由厚 48 毫米的薄鋼板沖壓而成的，然后互相焊接或鉚接到軸上。帶式螺旋是利用徑向桿柱把螺旋帶固定在軸上。有些螺旋是用寬的鋼帶經(jīng)過鏈形軋輥軋成的一個沒有接頭的整螺旋體。在一根螺旋轉(zhuǎn)軸上，有時可以一半是右旋的，一半是左旋的。這樣可將物料同時從中間輸送到端或從兩端輸送到中間，根據(jù)需要進行設(shè)計。螺旋的螺距有兩種，對于 GX

15、 型螺旋輸送機，實體螺旋其螺距等于直徑的 0.8 倍；帶式螺旋其螺距等于直徑。2.1.2 軸軸 可以是實心的或是空心的，它一般由長 24 米的節(jié)段裝配而成，通常采用鋼管制成的空心軸，因在強度相同情況下，它的重量要小得多，而且互相連接也方便。軸的各個節(jié)段的連接，可以利用軸節(jié)段 3 插入空心軸的襯套 5內(nèi)，以螺釘 2 固定連接起來，11 這些圓軸還可用作中間軸承和頭部軸承的頸部。這種方式可使結(jié)構(gòu)緊湊，但裝卸較麻煩，大型的螺旋輸送機，則是采用法蘭連接。采用一段兩端帶法蘭的短軸 2 與螺旋軸 1 的端法蘭接起來，這種連接方法，裝卸容易，但徑向尺寸相對大一些。2.1.3 軸承軸承軸承是安裝于機槽用于支承

16、螺旋體的構(gòu)件，按其安裝位置和作用不同可分為頭部軸承和中間軸承。頭部應(yīng)裝有止推軸承，以承受由于運送物料之阻力所產(chǎn)生的軸向力，一般放在送物料的前方。當軸較長時，應(yīng)在每一中間節(jié)段內(nèi)裝一吊軸承，用于支撐螺旋軸，吊軸承一般采用對開式滑動軸承。2.1.4 料槽料槽水平慢速螺旋輸送機的料槽通常用 24mm 厚的薄鋼板制成。橫斷面兩側(cè)12壁垂直，底部為半圓形，每節(jié)料槽的端部和側(cè)壁上端均用角鋼加固，以保證料槽的剛度，實現(xiàn)節(jié)與節(jié)間、頂部蓋板與料槽的連接，料槽底部應(yīng)設(shè)置鑄鐵件或角鋼焊接件的支承腳。底部半圓的內(nèi)徑應(yīng)比螺旋葉片直徑大 48mm。垂直快速螺旋輸送機料槽橫斷面為圓形，通常采用薄壁無縫鋼管制成。不銹鋼或薄鋼板

17、制成園筒或帶有垂直側(cè)邊的 U 形槽，為了便于連接和增加剛性，在料槽的縱向邊緣及各節(jié)段的橫向接口處都焊有角鋼，料槽有時也用木板制成，其半圓形槽底包有鐵片，每隔 23(米)設(shè)支架一個，槽用可拆卸的蓋子蓋在上面。料槽的內(nèi)直徑要稍大于螺旋直徑，使兩者之間有一間隙。螺旋和料槽制造、裝配愈精確間隙可愈小。這對減少磨這對減少磨損和動力消耗非常重要，一般間隙為 6.09.5 毫米。2.22.2 螺旋輸送機工作原理螺旋輸送機工作原理當螺旋軸轉(zhuǎn)動時，由于物料的重力及其與槽體壁所產(chǎn)生的摩擦力，使物料只能在葉片的推送下沿著輸送機的槽底向前移動，其情況好象不能旋轉(zhuǎn)的螺母沿著旋轉(zhuǎn)的螺桿作平移運動一樣。物料在中間軸承的運移

18、，則是依靠后面前進著的物料的推力。所以，物料在輸送機中的運送，完全是一種滑移運動。為了使螺旋軸處于較為有利的受拉狀態(tài)，一般都將驅(qū)動裝置和卸料口安放在輸送機的同一端，而把進料口盡量放在另一端的尾部附近。旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而進行輸送，使物料不與螺旋輸送機葉片一起旋轉(zhuǎn)的力是物料自身重量和螺旋輸送機機殼對物料的摩擦阻力。螺旋輸送機旋轉(zhuǎn)軸上焊的螺旋葉片，葉片的面型根據(jù)輸送物料的不同有實體面型、帶式面型、葉片面型等型式。螺旋輸送機的螺旋軸在物料運動方向的終端有止推軸承以隨物料給螺旋的軸向反力，在機長較長時，應(yīng)加中間吊掛軸承。13三螺旋輸送機三螺旋輸送機輸送物料的運動分析輸送物料的運動分析物料在旋轉(zhuǎn)輸

19、送機中的運動，不隨螺旋體轉(zhuǎn)動，而只在旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片推動下沿螺旋向前移動。物料顆粒在輸送過程中，物料的運動由于受旋轉(zhuǎn)螺旋的影響，物料的運動并非是單純的沿軸線作直線運動，而是在一直復(fù)合運動中沿螺旋軸運動，是一個空間運動。當螺旋面的升角a在展開的狀態(tài)時，螺旋線用一條斜直線來表示，則旋轉(zhuǎn)螺旋面作用于半徑為r(離螺旋軸線的距離)處的物料顆粒A上的力為乓。由于磨擦的原因，凡的方向與螺旋線的法線方向偏離了OP角。此力可分解為切向分力P,j和法向分力P,6。如圖3.1所示。圖3.1 物料顆粒受力分析圖圖中角是由物料對螺旋面的摩擦角P及螺旋表面粗糙程度決定的。對于一般沖壓而成或經(jīng)過很好加工的螺旋面，可以不考慮螺

20、旋表面粗糙程度對v角的影響，此時可取。物料顆粒A在合力P合的作用下，在料槽中進行復(fù)雜的運動，即具有圓周速度和軸向速度，其合成速度V合，圖3.2表示了其速度的分解。14 圖3.2 物料顆粒速度分解圖若螺旋的轉(zhuǎn)數(shù)為n，處于螺旋面上的被研究物料顆粒A的運動速度，由圖中三角形ABC可得: V合=AB sin (3-1) cos 因為AB=，所以V合 = (3-2)260rn260rnsincos 圓周速度為V圓 =V合 sin()= (3-260rnsin()sincos3) 以摩擦系數(shù)代入上式，得：tg V圓 = (3-260rnsin(sincos)4)15 由于，以及， 2stgr22sin1 ()2srsr21cos1 ()2sr因此，將上述各式代入并經(jīng)過換算，便可以求得物料顆粒的圓周速度計算公式: V圓 = ， (3-60sn22()12srsr5)式中s-螺旋的螺距(m):n一螺旋的轉(zhuǎn)數(shù)(rpm);r一研究的物料顆粒離軸線的半徑距離(m)；物料與螺旋面的摩擦系數(shù)，。tg若使公式V圓 對r求一次導(dǎo)數(shù)，并令其值，便可求出存在V圓 最0dVdr圓大值的半徑為: 2max12rs圓(3-6)同樣，根據(jù)圖示的速度分解關(guān)系，可得物料顆粒的軸向輸送速度的計算公式： (3-7)212cos()60()12ssnrVVsr合軸以摩擦系數(shù)代人上式得：tg2sin(cos