螺旋給料器的設計

1、5螺旋給料器的設計給料設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備要求能夠?qū)⒎哿暇鶆颉⒍康亟o進料斗，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計和選用適當?shù)慕o料設備。通常小料稱量上使用的給料設備主要有兩種形式，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添加劑料性都不太好, 并且粒度較小、吸水性較強、比較粘，所以選擇螺旋給料器比較合適。設計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不同，小料稱量在保證給料量和給料速度的前提下，

2、重點要求的是給料精度，所以本課題設計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構特征1）螺旋給料器的螺旋葉片有實體螺旋面型、帶螺旋面型及葉片螺旋面型三種。實體螺旋面成為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，螺旋葉片為實體面型，它必須有水平螺旋喂料，以保證必要的進料壓力。4）螺旋給料器物料出口端，應設置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，實現(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計參數(shù)。初給料時大小螺旋同時送料，稱量過程中，當稱重物料值達到設定稱量值的98%時，大螺旋停止送料，小螺旋單獨將剩余物料送完。本次設計的雙螺旋給料器應用于密煉機上輔機系統(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螺旋給料器結構改進設計（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在本設計中，螺旋給料器結構上有以下改進：1）采用變螺距的螺桿進行物料輸送，螺距逐漸變大，物料就不容易被壓實、結塊。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)域為粉料流動死區(qū)。這樣會導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成的螺旋。在開始時大小螺桿同時工作，在結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，實現(xiàn)粉料的破拱。結構如圖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螺旋給料器主要設計參數(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螺旋直徑的設計計算螺旋葉片直徑是螺旋給料器的重要參數(shù)，直接關系到給料器的生產(chǎn)量和結構尺寸。一般根據(jù)螺旋給料器生產(chǎn)能力、輸送物料類型、結構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）大螺旋直徑的設計計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大螺旋結構圖fig.5-4 structure of big helix2）小螺旋直徑的設計計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小螺旋結構圖fig.5-5 structure of small helix5.4.2螺距的設計計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，物料運動的滑移面隨著改變，這將導致物料運動

9、速度分布的變化。螺距應滿足下列兩個條件：即考慮螺旋面與物料的摩擦關系以及速度各分量間的適當分布關系兩個條件，來確定最合理的螺距尺寸。通?？砂聪率接嬎懵菥啵?(5-3)對于標準的輸送機，通常螺距為；當傾斜布置或輸送物料流動性較差時；當水平布置時，。在實際應用中，需要根據(jù)不同物料和不同螺距通過大量的實驗數(shù)據(jù)才能得出較為理想的結果。此處由于輸送物料流動性較差取，所以大螺旋進料端螺距取，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螺旋軸徑的設計計算螺旋軸徑的大小與螺距有關，因為兩者共同決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，所以應從考慮螺旋面與物料的摩擦關系以及速度各分量的適當分布來確定最合理的軸徑與螺距之間的關系31。螺旋軸徑與螺距的關系應是輸送功能與結構的綜合，在能夠滿足輸送要求的前提下，應盡可能使結構緊湊。由于螺旋輸送機的填充系數(shù)較低，只要保證靠近葉片外側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。此次設計的大、小螺桿由前軸頭，后軸頭，中間軸和螺旋葉片組成。大、小螺桿結構如圖5-10圖5-13所示。由于這個設備輸送的物料為小料，而且輸送的量不是很大，

11、所以對軸的強度要求不是很高，為了節(jié)省材料以及盡量減輕設備的總重量，中間軸采用空心軸，同時也提高了軸的抗彎剛度，本設計采用的是無縫鋼管。由于螺旋給料器應用在橡膠工業(yè)中，為了防止腐蝕，螺旋軸的材料必須選用不銹鋼。對于中間軸徑的計算，推薦的軸徑計算公式為： (5-4)此處大螺桿中間軸徑取，進料端。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、易結塊含水的糖、淀粉質(zhì)的團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，以免物料會因為離心力過大而向外拋，以致無法輸送。根據(jù)實驗，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。按上式計算得出的值得：。此處取。5.5螺旋給料器機筒的設計計算機筒與螺旋軸配合使用。加料口與機筒設計成一體，加料口

15、通過法蘭直接與稱量料倉相連接。加料口設計成方形，尺寸為300300mm。初選機筒內(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)選用的軸承來設計機筒兩端，用以安裝套杯和軸承蓋。機筒結構如圖5-14和圖5-15所示。圖5-14機筒二維示意圖fig.5-14 2d schematic diagram of barrel 圖5-15機筒三維示意圖fig.5-15 3d schematic diagram of barrel 5.6驅(qū)動電機功率的計算本次設計所選擇的電機是斜齒輪減速電機。它的安裝方式是法蘭安裝，也就是電機

16、直接跟輸送機通過法蘭連接，而不是與地連接。螺旋給料器的驅(qū)動電機功率一般按照下式進行計算: (5-6)式中：電機功率，；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?shù)募哟篁?qū)動電機的功率。在一些工廠使用中，實際軸功率要比理論計算功率大34倍。綜合考慮實際選用的電機功率為：大電機的功率為1.1kw；小電機的功率為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計，主要應使受力合理，應盡量使數(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，具有雙重結構的密封裝置，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，不必另外設計軸承箱，尺寸大小，結構簡單，可直接用螺栓安裝在主機設計部位上，使用方便。軸承座為整體結構，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防護與密封裝置的選用在螺旋給料器的運行中，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備有一定的損害，所以我們要對螺旋給料器進行一定的防護。通過增加防護罩，就可以較好的較低成本的做到這一點。結構如圖5-17和5-18所示。圖5-17螺旋給料器防護罩二維示意圖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