螺旋給料器的設(shè)計(jì)

1、5螺旋給料器的設(shè)計(jì)給料設(shè)備的給料精度是影響稱量精度的主要因素，小料稱量上使用的給料設(shè)備要求能夠?qū)⒎哿暇鶆?、定量地給進(jìn)料斗，并要根據(jù)所稱量粉料的料量確定加料時間周期的長短和加料速度大小。所以要根據(jù)所需要的加料時間周期和加料速度設(shè)計(jì)和選用適當(dāng)?shù)慕o料設(shè)備。通常小料稱量上使用的給料設(shè)備主要有兩種形式，螺旋給料器和電磁振動給料器。由于橡膠行業(yè)原料中的小劑量化學(xué)添加劑料性都不太好, 并且粒度較小、吸水性較強(qiáng)、比較粘，所以選擇螺旋給料器比較合適。設(shè)計(jì)螺旋給料器時要根據(jù)料量的大小來選擇螺旋的直徑和螺旋的轉(zhuǎn)速。由于小料稱量上使用的螺旋給料器與其他場合使用的螺旋輸送機(jī)不同，小料稱量在保證給料量和給料速度的前提下，

2、重點(diǎn)要求的是給料精度，所以本課題設(shè)計(jì)的為變螺距變直徑的雙螺旋給料器。5.1螺旋給料器分類及結(jié)構(gòu)特征1）螺旋給料器的螺旋葉片有實(shí)體螺旋面型、帶螺旋面型及葉片螺旋面型三種。實(shí)體螺旋面成為s制法，其螺旋節(jié)距gx型為葉片直徑的0.8倍，適用于輸送粉狀和粒狀物料。帶式螺旋面又稱d制法，其螺旋節(jié)距與螺旋葉片直徑相同，適用輸送粉狀及小塊物料。葉片式螺旋面應(yīng)用較少，主要用于輸送粘度較大和可壓縮性物料，輸送過程中，同時完成攪拌、混合等工序，其螺旋節(jié)距約為螺旋葉片直徑的1.2倍。2）螺旋給料器的螺旋葉片有左旋與右旋兩種旋向。3）螺旋給料器的類型有水平固定式螺旋給料器、垂直是螺旋給料器。水平固定式螺旋給料器是最常用

3、的一種形式。垂直式螺旋給料器用于短距離提升物料，輸送高度一般不大于8m，螺旋葉片為實(shí)體面型，它必須有水平螺旋喂料，以保證必要的進(jìn)料壓力。4）螺旋給料器物料出口端，應(yīng)設(shè)置1/21全反向螺旋片，防止物料堵塞端部軸承。5）螺旋給料器由給料器主體、給料器護(hù)罩、破拱裝置及驅(qū)動裝置四大部分組成。給料器主體由筒體、大小變距螺桿、大小齒輪、大小鏈輪、及蓋板組成。5.2螺旋給料器工作原理螺旋給料器利用螺旋葉片的螺旋軸的旋轉(zhuǎn)，使物料產(chǎn)生沿螺旋面的相對運(yùn)動，物料受到料槽或輸送管壁的摩擦力作用不與螺旋一起旋轉(zhuǎn)，從而使物料軸向推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)物料的輸送。該雙螺旋給料器主要用于對稱量精度要求較高的小料的給料。大、小螺旋分別由兩

4、臺電機(jī)驅(qū)動，大螺旋的作用是加快給料速度，小螺旋的主要作用是保證下料精度。雙螺旋給料器的給料能力取決于大螺旋設(shè)計(jì)參數(shù)。初給料時大小螺旋同時送料，稱量過程中，當(dāng)稱重物料值達(dá)到設(shè)定稱量值的98%時，大螺旋停止送料，小螺旋單獨(dú)將剩余物料送完。本次設(shè)計(jì)的雙螺旋給料器應(yīng)用于密煉機(jī)上輔機(jī)系統(tǒng)中的小料稱量加料系統(tǒng)。在稱量過程中，稱量精度主要取決于雙螺旋給料器，稱量料倉的出口與螺旋給料器的供料口直接相連。5.3螺旋給料器結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)（a）螺距恒定的情況 （b）螺距沿卸料方向逐漸增大的情況圖5-1 螺旋距對料倉流型的影響fig.5-1 impact of spiral distance to the flow o

5、f silo在本設(shè)計(jì)中，螺旋給料器結(jié)構(gòu)上有以下改進(jìn)：1）采用變螺距的螺桿進(jìn)行物料輸送，螺距逐漸變大，物料就不容易被壓實(shí)、結(jié)塊。由圖5-1中所示，在螺距恒定時29，料倉的下料區(qū)域只位于螺旋軸后方，而有一部分區(qū)域?yàn)榉哿狭鲃铀绤^(qū)。這樣會導(dǎo)致粉料在料斗處流動能力變差，部分粉料也會長時間積聚于此。為了改變粉體粉料的流動性，將螺桿的螺距沿沿卸料方向逐漸增大，這樣可將料倉漏斗流改為整體流，同時還可以有效防止氣化后的粉料從料倉中向外涌料。2）采用一個大螺桿和一個小螺桿組合形式，螺桿采用空心鋼管，螺桿外部焊接螺旋鋼片構(gòu)成的螺旋。在開始時大小螺桿同時工作，在結(jié)束階段只有小螺桿工作，在一定程度上提高了加料的精度。3

6、）由于粘性粉料容易成拱，為防止結(jié)拱的出現(xiàn)，增加了破拱裝置與螺旋給料器配合。在螺旋給料器的進(jìn)料端增加破拱軸，軸上安裝有破拱拐，利用破拱軸帶動破拱拐轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)粉料的破拱。結(jié)構(gòu)如圖5-2和圖5-3所示。圖5-2 破拱裝置二維示意圖fig.5-2 2d schematic diagram of arch breaker device圖5-3 破拱裝置三維示意圖fig.5-3 3d schematic diagram of arch breaker device5.4螺旋給料器主要設(shè)計(jì)參數(shù)分析與確定對于螺旋給料器，其給料能力可按下式計(jì)算30： （5-1）式中：螺旋給料器的給料能力，；螺旋直徑，m；螺距，

7、m；螺旋轉(zhuǎn)速，；粉料堆積密度，；物料填充系數(shù)。由上式可以看出，當(dāng)物料給料量q確定后，可以調(diào)整外徑d，螺距s，螺旋轉(zhuǎn)速n和填充系數(shù)四個參數(shù)來滿足q的要求。雙螺旋給料器的給料能力為左右螺旋給料能力之和。5.4.1螺旋直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算螺旋葉片直徑是螺旋給料器的重要參數(shù)，直接關(guān)系到給料器的生產(chǎn)量和結(jié)構(gòu)尺寸。一般根據(jù)螺旋給料器生產(chǎn)能力、輸送物料類型、結(jié)構(gòu)和布置形式確定螺旋葉片直徑，由5-2式可得出螺旋葉片的直徑計(jì)算公式： (5-2)式中：螺旋給料器的給料能力，；物料綜合特性系數(shù)；物料填充系數(shù)，粉料=0.40.5；粉料堆積密度，；傾角系數(shù)。1）大螺旋直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算初定大螺旋給料量，物料綜合特性系數(shù)，物料填充

8、系數(shù)，粉料堆積密度，螺旋給料器水平布置時傾角，傾角系數(shù)。將以上數(shù)據(jù)帶入公式5-2中得：圓整后取，大螺旋直徑如圖5-4所示。圖5-4大螺旋結(jié)構(gòu)圖fig.5-4 structure of big helix2）小螺旋直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算初定小螺旋給料量，將以上數(shù)據(jù)帶入公式5-2中得：圓整后取，小螺旋直徑如圖5-5所示。圖5-5小螺旋結(jié)構(gòu)圖fig.5-5 structure of small helix5.4.2螺距的設(shè)計(jì)計(jì)算螺距不僅決定著螺旋的升角，還決定著在一定填充系數(shù)下物料運(yùn)行的滑移面，所以螺距的大小直接影響著物料輸送過程。輸送量q和直徑d一定時，螺距改變，物料運(yùn)動的滑移面隨著改變，這將導(dǎo)致物料運(yùn)動

9、速度分布的變化。螺距應(yīng)滿足下列兩個條件：即考慮螺旋面與物料的摩擦關(guān)系以及速度各分量間的適當(dāng)分布關(guān)系兩個條件，來確定最合理的螺距尺寸。通常可按下式計(jì)算螺距： (5-3)對于標(biāo)準(zhǔn)的輸送機(jī)，通常螺距為；當(dāng)傾斜布置或輸送物料流動性較差時；當(dāng)水平布置時，。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)不同物料和不同螺距通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)才能得出較為理想的結(jié)果。此處由于輸送物料流動性較差取，所以大螺旋進(jìn)料端螺距取，出料端螺距取。如圖5-6所示。圖5-6大螺旋螺距fig.5-6 the pitch of big spiral小螺旋進(jìn)料端螺距取，出料端螺距取。如圖5-7所示。圖5-7小螺旋螺距fig.5-7 the pitch of

10、 small spiral5.4.3螺旋軸徑的設(shè)計(jì)計(jì)算螺旋軸徑的大小與螺距有關(guān)，因?yàn)閮烧吖餐瑳Q定了螺旋葉片的升角，也就決定了物料的滑移方向及速度分布，所以應(yīng)從考慮螺旋面與物料的摩擦關(guān)系以及速度各分量的適當(dāng)分布來確定最合理的軸徑與螺距之間的關(guān)系31。螺旋軸徑與螺距的關(guān)系應(yīng)是輸送功能與結(jié)構(gòu)的綜合，在能夠滿足輸送要求的前提下，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊。由于螺旋輸送機(jī)的填充系數(shù)較低，只要保證靠近葉片外側(cè)的物料具有較大的軸向速度，且軸向速度大于圓周速度即可。此次設(shè)計(jì)的大、小螺桿由前軸頭，后軸頭，中間軸和螺旋葉片組成。大、小螺桿結(jié)構(gòu)如圖5-10圖5-13所示。由于這個設(shè)備輸送的物料為小料，而且輸送的量不是很大，

11、所以對軸的強(qiáng)度要求不是很高，為了節(jié)省材料以及盡量減輕設(shè)備的總重量，中間軸采用空心軸，同時也提高了軸的抗彎剛度，本設(shè)計(jì)采用的是無縫鋼管。由于螺旋給料器應(yīng)用在橡膠工業(yè)中，為了防止腐蝕，螺旋軸的材料必須選用不銹鋼。對于中間軸徑的計(jì)算，推薦的軸徑計(jì)算公式為： (5-4)此處大螺桿中間軸徑取，進(jìn)料端。如圖5-8所示。圖5-8大螺桿軸徑示意圖fig.5-8 the schematic diagram of big helix blade diameter小螺桿中間軸徑取，進(jìn)料端。如圖5-9所示。圖5-9小螺桿軸徑示意圖fig.5-9 the schematic diagram of small helix

12、 blade diameter圖5-10 大螺桿二維示意圖fig.5-10 2d schematic diagram of big helix圖5-11 大螺桿三維示意圖fig.5-11 3d schematic diagram of big helix圖5-12 小螺桿二維示意圖fig.5-12 2d schematic diagram of small helix圖5-13小螺桿三維示意圖fig.5-13 3d schematic diagram of small helix5.4.4 螺旋軸轉(zhuǎn)速的確定表5-1常用物料的參數(shù)tab.5-1 material parameter物料的粒度物料

13、的磨著性物料的典型例子推薦的填充系數(shù)特性系數(shù)綜合系數(shù)粉狀無磨著性半磨著性面粉、石墨、石灰純堿0.350.400.041575粉狀磨著性干爐粉、水泥、石膏粉、白粉0.250.300.056535粒狀無磨著性半磨著性谷物、鋸木屑、泥煤、顆粒狀食鹽0.250.350.049050粒狀磨著性造型土、型砂、砂、成粒的爐渣0.250.300.060030小塊a<60mm無磨著性半磨著性煤、石灰石0.250.300.053740小塊a<60mm磨著性卵石、砂巖、干爐渣0.200.250.064525中等及大塊a>60mm無磨著性半磨著性塊煤、塊狀石灰0.200.250.060030中等及大

14、塊a>60mm磨著性干粘土、硫礦石、焦炭0.1250.200.079515固狀粘性、易結(jié)塊含水的糖、淀粉質(zhì)的團(tuán)0.1250.200.07120螺旋軸的轉(zhuǎn)速對給料量有較大的影響。一般說來，螺旋軸轉(zhuǎn)速加快，給料器的生產(chǎn)能力提高，轉(zhuǎn)速過小則使給料器的給料量下降。但在滿足給料能力的條件下螺旋轉(zhuǎn)速也不宜過高，以免物料會因?yàn)殡x心力過大而向外拋，以致無法輸送。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，螺旋輸送物料的極限轉(zhuǎn)速可以由以下公式確定32： (5-5) 式中：螺旋軸轉(zhuǎn)速, ；物料綜合特性系數(shù)，見表5-1,a取75。按上式計(jì)算得出的值得：。此處取。5.5螺旋給料器機(jī)筒的設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)筒與螺旋軸配合使用。加料口與機(jī)筒設(shè)計(jì)成一體，加料口

15、通過法蘭直接與稱量料倉相連接。加料口設(shè)計(jì)成方形，尺寸為300300mm。初選機(jī)筒內(nèi)徑，大螺旋內(nèi)徑為134mm，小螺旋內(nèi)徑為74mm，料槽厚為3mm，螺旋與料槽間隙為5mm，長度為785mm，高度370mm。根據(jù)選用的軸承來設(shè)計(jì)機(jī)筒兩端，用以安裝套杯和軸承蓋。機(jī)筒結(jié)構(gòu)如圖5-14和圖5-15所示。圖5-14機(jī)筒二維示意圖fig.5-14 2d schematic diagram of barrel 圖5-15機(jī)筒三維示意圖fig.5-15 3d schematic diagram of barrel 5.6驅(qū)動電機(jī)功率的計(jì)算本次設(shè)計(jì)所選擇的電機(jī)是斜齒輪減速電機(jī)。它的安裝方式是法蘭安裝，也就是電機(jī)

16、直接跟輸送機(jī)通過法蘭連接，而不是與地連接。螺旋給料器的驅(qū)動電機(jī)功率一般按照下式進(jìn)行計(jì)算: (5-6)式中：電機(jī)功率，；螺旋給料器的給料能力，；螺旋給料器長度，；阻力系數(shù)，一般取1.54.0；傳動效率，一般取0.350.57。1）大螺旋驅(qū)動電機(jī)的選擇已知，此處取為3，為0.4。將以上數(shù)據(jù)帶入公式5-6得：2）小螺旋驅(qū)動電機(jī)的選擇已知，。將以上數(shù)據(jù)帶入公式5-6得：考慮到密封對軸的摩擦和軸承的摩擦，以及由于軸兩端加工精度不同而造成的附加阻力，要適當(dāng)?shù)募哟篁?qū)動電機(jī)的功率。在一些工廠使用中，實(shí)際軸功率要比理論計(jì)算功率大34倍。綜合考慮實(shí)際選用的電機(jī)功率為：大電機(jī)的功率為1.1kw；小電機(jī)的功率為0.5

17、5kw。5.7其它裝置的選用5.7.1軸承的選用軸承的布置形式的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)使受力合理，應(yīng)盡量使數(shù)值很大的軸向力影響范圍減少，最好是使該軸向力在為數(shù)不多的幾個零件的范圍內(nèi)組成力的封閉系統(tǒng)。其次還要考慮軸承的安裝、維修及潤滑等條件。本課題螺桿進(jìn)料端和破拱軸兩端選用帶座外球面軸承ucfl系列，如圖5-16所示。帶座外球面軸承由外球面軸承和軸承座組成。具有一定的調(diào)心性，易于安裝，具有雙重結(jié)構(gòu)的密封裝置，可以在惡劣的環(huán)境下工作。軸承座一般是采用鑄造成型。在使用時，不必另外設(shè)計(jì)軸承箱，尺寸大小，結(jié)構(gòu)簡單，可直接用螺栓安裝在主機(jī)設(shè)計(jì)部位上，使用方便。軸承座為整體結(jié)構(gòu)，承載能力大，剛性好，軸承與軸承座可以互

18、換，即同一軸承可以選配各種類型的軸承座。帶座外球面軸承具有良好的旋轉(zhuǎn)精度，可方便地再潤滑。游隙較相同尺寸的深溝球軸承大，因而溫差對其精度影響較小。圖5-16 ucfl軸承fig.5-16 ucflbearing5.7.2防護(hù)與密封裝置的選用在螺旋給料器的運(yùn)行中，由于所處的工作環(huán)境的影響，可能會對螺旋給料器的外部設(shè)備有一定的損害，所以我們要對螺旋給料器進(jìn)行一定的防護(hù)。通過增加防護(hù)罩，就可以較好的較低成本的做到這一點(diǎn)。結(jié)構(gòu)如圖5-17和5-18所示。圖5-17螺旋給料器防護(hù)罩二維示意圖fig.5-17 2d schematic diagram of the screw conveyor shields 圖5-18螺旋給料器防護(hù)罩三維示意圖fig.5-18 3d schematic diagram of the screw conveyor shields在輸送物料的過程中，物料容易沖出料槽。故在軸承座和密封壓蓋中都留有槽來填充旋轉(zhuǎn)唇形密封圈和機(jī)械密封用形圈。唇形密封圈是一種具有自封作用的密封圈，它依靠唇部緊貼密封耦合件