【正文】 之外，生產(chǎn)率則明顯下降；此外，物料與螺旋葉片間摩擦系數(shù)的大小對產(chǎn)量也有較大的影響，特別是當 s/D 比值較大時，隨著 f1=tanφ 1的增大，產(chǎn)量下降得很厲害。由圖可知，水平螺旋輸送機的容積生產(chǎn)率是隨螺旋軸直徑 d及物料與葉片間的摩擦系數(shù) f1=tanφ 1 的增大而下降的。 圖 37a 繪出了水平螺旋輸送機的容積生產(chǎn)率 V 與螺旋軸直徑 d、物料與螺旋葉南昌航空大學學士學位論 文 26 片摩擦系數(shù) tanφ 1間的關系。由此得知，螺旋葉片同一差別越大，各點處物料轉(zhuǎn)角φ的差別越大，在較大的半徑范圍內(nèi)物料轉(zhuǎn)角大于其倒塌角，形成更多的附加料流。 由前述知，在螺旋面同一母線上各點的升角α不同。當螺距增加時，雖說軸向輸送速度增大，但是會出現(xiàn)圓周速度不恰當?shù)姆植记闆r；相反，當螺距較小時，速度各分量的分布情況較好，但是軸向輸送速度卻較小。亦即 應使物料顆粒具有盡可能大的軸向輸送速度，同時又使螺旋面上各點的軸向輸送速度大于圓周速度，如圖 32所示。 從圖 32可得出物料顆粒 A所受螺旋面在軸向方向上的作用力為 c osPP ????合軸 （ ） 為了使 P 軸 0，則必須滿足 根據(jù)前面的討論得知，最小的半徑 r=d/2（其中 d 為螺旋軸的直徑）初所得的螺旋升角 α是最大的，則軸向輸送方向的作用力 P 軸最小。如果改變了填充系數(shù)，則必導致物料運動速度分布的變化。對于磨琢性的及大物料（如礦石等），填充系數(shù)將進一步地限制，大約只能取 。輸送細粉、易流動且沒有磨琢性或有輕微磨琢性的散狀固體物料時（如面粉、谷物等），填充系數(shù)可達到 ；如果被輸送的物料易于粘結(jié)或具有中等程度磨琢性的細?；蛐K，則填充系數(shù)限制在 。各種散粒物料的填充系數(shù)可參考化學工業(yè)出版社出版的 1999 版《運輸機械設計選用手冊下冊》 P335 表151。此時，物料在圓周方向的運動加強， 在輸送方向的運動減弱，附加料流增大，導致輸送速度的降低和附加能量的消耗。所以，這時垂直于輸送方向的附加料流很少，單位能量消耗也較低。當裝滿系數(shù)較小時（即ψ =5％），物料堆集的高度低矮且大部分靠近槽壁而具有較低的圓周速度，物料運動的滑移面幾乎平行于輸送方向，見圖 36a。 螺旋輸送機工作時，機槽中物料的填充系數(shù)ψ（即進料量）影響輸送過程和能量消耗。） φ —— 物料面的轉(zhuǎn)角（186。因此，當輸送機工作時，應使物料面的轉(zhuǎn)角不大于物料的倒塌角，即 00. 7d? ? ??? 南昌航空大學學士學位論 文 23 式中：φ 0—— 物料在靜止狀態(tài)時的內(nèi)摩擦角（186。在此面上物料處于力的平衡，當物料面轉(zhuǎn)角φ φ d時，物料沿倒塌角下滑，形成倒塌現(xiàn)象。但在靠近槽壁處，由于具有升角負α的螺旋面，亦具有指向螺旋軸線的圓周速度，則使該處物料對料槽槽壁的壓力降低，乃至消除，從而減落或避免了由此引起的能量消耗和物料軸向輸送速度的降低。這種螺旋面在靠近螺旋軸處的升角為正α，而在靠近槽壁處的升角為負α 。但在靠近螺旋外側(cè)的物料，其軸向輸送速度要大于圓周速度。所以使內(nèi)層的物料較快地繞軸進行轉(zhuǎn)動，較早地到達表面，這就產(chǎn)生了一個附加料流。由圖中可知，對于處于直線 OB1B2B3m 以右的 r 值的母線螺旋而上的被輸送物料，其圓周速度 v 圓 在半徑長度范圍內(nèi)并不是常數(shù)，因此，在其運移過程中要產(chǎn)生物料之間的相對滑動。 物料顆粒 A 在 P 合 作用下，在料槽中進行著一個復合運動，即具有圓周速度 v 側(cè)和軸向速度 v 軸 ，其合成速度為 v 合 ，圖表示了其速度的分解。圖中φ角是由物料對螺旋面的摩擦角ρ及螺旋表面粗糙程度決定的。由于摩擦的原因， P合 之方向與螺旋線的法向方向偏離了φ角。 當螺旋升角為α并在展開狀態(tài)時，螺旋線用一條斜直線表示。其情況猶如被持住不能轉(zhuǎn)動的螺母在旋轉(zhuǎn)的螺桿上作直線運動一樣。 南昌航空大學學士學位論 文 19 3 水平螺旋輸送機的工作過程分析 物料的運動分析 當螺旋體傳動時， 進入機槽的物料受到螺旋葉片的法向推力，該推力的徑向分量和葉片對物料的摩擦力將物料繞軸轉(zhuǎn)動；而物料的重力和機槽對物料的摩擦力又阻止物料繞軸轉(zhuǎn)動。功率較大的螺旋輸送機，可通過液力偶合器傳動，這樣既可均勻地吸收物料量波動的影響，又可以保護電動機及設備瞬時超載及停機的影響。如果螺旋輸送機進料量不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)超載運行時，傳動裝置可采用鏈條或三角皮帶與輸送機的軸連接，如圖 211d 所示螺旋輸送機的傳動軸通過鏈傳動連到減速器 ，減速器可以裝在各種不同的位置上，因此布置比較靈活。螺旋輸送機的速度可通過調(diào)節(jié)不同直徑的三角皮帶輪而改變。圖 211a 所示的是電動 機及減速器組合驅(qū)動方式，由 Y 型電機與 ZQ型減速器組成，有左裝和右裝兩種裝配形式。 驅(qū)動裝置 螺旋輸送機的驅(qū)動裝置由電動機、減速器及聯(lián)軸器組成。端部敞開卸料時，輸送機尾節(jié)螺旋采用標準的懸掛軸承支承。開底卸料是在輸送機槽體的底部按任意要求的長度開口卸出物料，用于向料斗、料倉的卸料及布料。閘板卸料采用手輪或鏈輪操縱的齒條及小齒輪平閘板，進行有選擇地定量卸料、閘板的操作方向可與輸送機的軸呈平行或垂直。 南昌航空大學學士學位論 文 17 標準卸料是最廣泛采用的卸料布置，采用標準卸料口來約束物料的卸出并直接將物料送入后續(xù)的設備或儲存裝置。 由于我們的螺旋輸送機用于礫石輸送，且輸送量大，所以采用較大的進料口，以保證最大的輸送能力。直接由固定儲倉進料的螺旋輸送機，若沒有流量調(diào)節(jié)裝置，則將大大地增加超載的危險。在給定時間里僅需打開一個進料口時，應限制閘門或開關裝置在最大開度時不至于使輸送機超載。裝料設施可采用管狀槽體的螺旋給料機，使物料在預定速度下從料倉中將物料輸 出，或采用旋轉(zhuǎn)葉輪給料機，以一定的轉(zhuǎn)速排出物料，其給料量由轉(zhuǎn)速確定。 常用的螺旋輸送機進料布置如圖 29所示。圓筒型機槽的密封性好、剛度大，用于垂直螺旋輸送機和要求嚴格密封的場所。折邊法蘭對開管狀槽體是由 兩個半圓形的帶有折邊法蘭的槽體用螺栓連在一起而構成的管狀槽體。注意不要進、出料口位置安排在兩端的軸承處和中間懸掛軸承處，也不要安裝在機槽的支腳處和接頭法蘭處。活動頂蓋的與槽體的聯(lián)結(jié)為簧卡子夾緊，蓋板可以開啟，這樣便于需要時較快地打開頂蓋。其具體尺寸數(shù)據(jù)見總體設計。由于運輸?shù)[石的螺旋輸送機對機槽的損傷較大，所以機槽由 10mm 的南昌航空大學學士學位論 文 15 薄鋼板制成，其兩側(cè)壁垂直，底部呈半圓形，兩側(cè)壁的上端邊沿焊有縱向角鋼，用以固定蓋板及增強機槽的剛性，同時也用以固定懸掛軸承。 根據(jù)設計需要我們采用 U字型。在蓋板上開有進料口，在機槽底部開有卸料口，進料口和卸料口常做成方形（有時也采用圓形進料口），以便安裝料管和平板閘門，如圖 28 所示。蓋板可以開啟，以便對機槽進行必要的檢查。 為了對機槽進行封閉，機槽上部安裝有薄鋼板制成的蓋板。矩形槽體適合于磨琢性強的物料?；顒拥椎?U型槽體快速、方便地清理 輸送機內(nèi)部的場合，該槽體由上部剛性的槽鋼與下部半圓形截面槽體所構成，半圓形槽體的一邊為鉸接，另一邊則采用彈簧卡子夾緊或其他形式的快開聯(lián)結(jié)裝置。機槽總長度超過 時，為了避免其彎曲下垂，應每隔 2—— 3m 設置一支架承托。機槽半圓的內(nèi)徑應大于螺旋葉片的半徑，使其形成 4—— 8mm 的間隙。圖 27所示是水平螺旋輸送機機槽的形式。為滑動軸承，設有防塵密封裝置，有鑄銅瓦、合金耐磨鑄鐵瓦等，常用在輸送物料溫度較高（ 80℃）或輸送液態(tài)物料。采用密封壓蓋及槽體端部密封來防止槽體里的粉塵進入軸承或防止水分沿軸進入槽內(nèi)。當輸送磨磋性較大的物料時，接近中間懸掛軸承處的螺旋面承受的推力較大，所以應將該部分的螺旋面加厚。 懸掛軸承安裝在機槽兩側(cè)壁上緣的角鋼上，通過螺栓及兩個螺母并緊。在各種情形中，軸承都要裝設潤滑油杯以進行潤滑。懸掛軸承一般采用滑動軸承，其軸襯由青銅、減磨鑄 鐵、青銅及巴氏合金、硬質(zhì)合金及硬鐵、油浸木材或其他耐磨 材料制成。 對于長度在 3m 以上的螺旋輸送機，為了避免螺旋軸受力彎曲，每隔 2m 左右應設置一中間懸掛軸承。 尾部軸承又稱末端軸承，通常采用雙列向心球面軸承，主要承受徑向載荷和少量的軸向載荷。頭部軸南昌航空大學學士學位論 文 12 承的結(jié)構如 25 圖所示。這樣的布置可使螺旋軸承受拉力，其工作條件比承受壓力好。 頭部軸承又稱首端軸承，位于輸送機的驅(qū)動端（卸料端）。則 ? ? ? ? )()(16/)()1(16/)( 354343 mdwt ??????????? ?? 由前面的總體計算我們可知， P=，則軸的扭矩為 )(991)45/(9550)/(9550 MNnpT ????? 則軸的最大切應力為 ?? aatMax MPMPwT 4525)()(991/ 5 ??????? ? ?? 所以螺旋軸滿足強度要求。 由于螺旋直徑 D 較大時應取該范圍的下限，我們選取 ，得 d=80mm。單純輸送礫石一般采用滿面式螺旋葉片的輸送機，其螺旋軸的直徑常根據(jù)下述關系式確定。在軸與軸的連接處和安裝軸承處需使用一小段實心軸，其聯(lián)接方法如 24 圖所示。 根據(jù)介紹，我們設計的螺旋輸送機的軸材料選用 45 號鋼，采用空心軸（鋼管）制成，這樣軸體承受相同扭矩的情況 下，空心軸所需的材料和重量都要比實心軸節(jié)省，且相互之間的連接也較方便。輸送機采用無潤滑的鐵制懸掛軸承時要用淬火的聯(lián)結(jié)軸。 當螺旋直徑 D 較大時應取該范圍的下限，反之取該范圍的上限，但選用后仍應對軸的強度進行校核。單純輸送礫石一般采用滿面式螺旋葉片的輸送機，其螺旋軸的直徑常根據(jù)下述關系式確定。此種方法主要用于快速螺旋輸送機螺旋軸的連接。當采用此種聯(lián)結(jié)時，螺旋葉片應與套筒連接在一起。在軸與軸的連接處和安裝軸承處需使用一小段實心軸，其聯(lián)接方法如 24 圖所示。這是因為軸體承受相同扭矩的情況下，空心軸所需的材料和重量都要比實心軸節(jié)省，且相互之間的連接也較方便。在使用過程中，因葉片的外緣磨損較快，為了增加葉片的耐磨性，對螺旋葉片進南昌航空大學學士學位論 文 10 行熱處理。用此方法生產(chǎn)的螺旋葉片整體厚度相同，但制造效率低而勞動強度較大。這種方法制作的葉片其根部較厚，外邊緣較薄。纏繞時 葉片外緣容易產(chǎn)生裂紋，葉片橫截面容易發(fā)生彎曲，而且每種規(guī)格的葉片都要有專用的模具。螺旋體的制作方法主要有以下幾種。在使用過程中，螺旋葉片尤其是葉片的外緣磨損較快，為了增加葉片的耐磨性，可對其進行熱處理，使葉片表面硬化。在同一軸上盤繞兩種旋向的螺旋葉片，可同時進行兩個方向的物料輸送。彎曲的四指表示軸的旋轉(zhuǎn)方向，而拇指所指方 向即為物料的輸送方向。物料的輸送方向可采用左、右手定則來判別。面對螺旋葉片，如果螺旋葉片的邊緣順右臂傾斜則為右螺旋，順左臂傾斜則為左螺旋。 根據(jù)螺旋葉片在轉(zhuǎn)動軸上盤繞方向的不同，可將螺旋葉片分為左旋和右旋兩種。 式中： s—— 螺距（ m） D1—— 該點所在螺旋線的直徑（ m） 所以，螺旋葉片的外側(cè)升角 α 外 和內(nèi)側(cè)升角 α 內(nèi) 分別為 式中： D—— 螺旋體的外徑（ m） 南昌航空大學學士學位論 文 8 d—— 螺旋軸的外徑（ m） 因為 Dd，故 α 內(nèi) α外 ，即螺旋葉片的外側(cè)升角 α 外 最小，內(nèi)側(cè)升角 α 內(nèi) 最大。取 k=，計算得 s=400mm 螺旋葉片上任一點的法線與螺旋軸線的夾角稱該點的螺旋升角。 根據(jù)原始數(shù)據(jù) D=500mm，則初步計算螺旋 軸直徑 d=(— )D 取系數(shù)為 ，計算得 d=100mm 螺旋葉片的螺距 s 可根據(jù)輸送機的布置形式、輸送物料的特性以及螺旋直徑來選取，通常采用推薦的標準值。 滿面式螺旋葉片構造簡單，輸送能力強，適宜輸送散落性較好的、干燥的顆粒狀或粉狀物料，是使用最廣泛的葉片形式。由于粘性物料易于粘附在實面螺旋葉片及軸上，而帶狀葉片和軸之間留有空間，因此可避免物料粘附和堆積。螺旋葉片的一邊通過桿件與軸相連，形成帶式的螺旋面。采用母線為曲線的螺旋葉片 可以提高螺旋輸送機的輸送效率，但是由于此種葉片難以制作，因而很少采用。若該直線沿軸向變速移動，所形成的曲面為變距螺旋面。正螺旋面的母線是一條垂南昌航空大學學士學位論 文 7 直于螺旋軸的直線。這種葉片的構造簡單，輸送能力強，適宜輸送散落性較好的、干燥的顆粒狀或粉狀物料，是使用最廣泛的葉片形式。 如圖 21所示 圖 21a 所示為滿面式螺旋葉片。 螺旋體 螺旋體是由螺旋軸和焊接在軸上的螺旋葉片組成。垂直輸送高度一般不大于 8m。水平輸送長度一般小于 40m，最長不超過 70m。 螺旋輸送機適宜輸送粉狀、顆粒狀和小塊狀物料，不適宜輸送長纖維狀、堅硬