1、物流装备螺旋输送机上海海事大学物流装备课程论文螺旋输送机院 系: 物流工程学院 课 程 名 称: 物流装备 学 生 姓 名: 学 号: 时 间: 目录一绪论 31.1研究背景及意义 31.2螺旋输送机的研究现状 41.3螺旋卸船机的主要问题 6二螺旋输送机的结构及工作原理 72.1螺旋式输送机的结构 72.1.1螺旋 72.1.2轴 102.1.3轴承 112.1.4料槽 112.2螺旋输送机工作原理 12三螺旋输送机输送物料的运动分析 13总结 17参考文献 18一绪论1.1研究背景及意义 螺旋输送机的发展，分为有轴螺旋输送机和无轴螺旋输送机两种型式的发展过程。有轴螺旋输送机由螺杆，U型料槽
2、，盖板，进，出料口和驱动装置组成，一般还有水平式，倾斜式和垂直式三种:而无轴旋输送机则采用螺杆改为无轴螺旋，并在U型槽内装置有可换衬体，结构简单，物料由进料口输入经螺旋推动后由出料口输出，整个传输过程可在一个密封的槽中进行。一般来讲，我们平常所指的螺旋输送机都指有轴型式的螺旋输送机。 螺旋输送机广泛应用于建材、冶金、化工、电力、煤炭、机械、轻工、粮食及食品行业，适宜输送粉状、颗粒状、小块状物料，如粉煤灰、粮食、化肥、灰渣、水泥等散货，它也是污泥、栅渣等物料输送的专用设备。同时它还可以作为喂料或卸料专用设备。随着人们对螺旋输送机的广泛应用及港口的使用需求，国外很早就开始了对螺旋连续卸船机的研究，
3、技术领先的公司包括瑞典西沃特尔（Siwertell）公司、意大利VAM公司、德国IBAU公司、瑞典Carlsen公司等，其产品的卸船能力非常高，一般为300800 t/h，最大可达2400 t/h。早在上世纪五十年代末，我国开始研制连续卸船机，但至今未获得较大的突破，特别是螺旋卸船机的自取料和输送效率等难关未能攻克。螺旋卸船机对于卸载各种粉末状、颗粒状及块状的物料具有很大的优势。螺旋卸船机的优点在于：1)适用物料的范围广，特别是效率高，其平均生产效率利用系数为75%；2)封闭结构，环境污染小；3)结构简单，重量轻；4)取料头部可以在任何物料深度层面连续不间断作业，提升段能前后和左右各的水平移动
4、；5)能耗为0.40千瓦/吨，技术较成熟、可靠性高。按照经典的垂直螺旋输送机工作原理，垂直螺旋输送机依靠离心力和摩擦力使得物料获得向上运动的推力，由于物料受到重力的作用，螺旋体转速必须达到一定的临界值，以克服物料下降的重力，从而实现了垂直输送。目前看来，我国垂直螺旋输送机的输送量小，输送高度小，转速高，能耗大。由此可知，发展螺旋输送、提高螺旋输送的效率对于卸船及其他散料输送具有很高的实用价值。1.2螺旋输送机的研究现状 随着输送行业的发展，螺旋输送机的许多优点被用于某些输送过程，进而出现了一些新型的有着特殊用途的螺旋输送机。例如：螺旋轴及叶片由可弯曲烧性构件组成，可以实现空间弯曲输送物料的可弯
5、曲螺旋输送机；以挠性螺旋弹賛作为输送构件的弹賛螺旋输送机；具有内螺旋而自身又能旋转的螺旋输料管的滚筒输送机，即螺旋管输送机；具有行走机构，可以整机移动的移动式螺旋输送机；螺旋轴与水平面的夹角大于15小于90布置的大倾角螺旋输机；用于高效热交换器的热交换式螺旋输送机；用于微粉输送的微粉螺旋输送机；用于成件、大型物料输送的成件物品螺旋输送机；由螺旋喂料机构和倾斜移动式螺旋输送机组成的螺旋扒谷机；输料管与螺旋体转向相反的对转螺旋输送机；同一料槽内装有两个相反转向的螺旋体的复式螺旋输送机；同一螺旋轴上装有两个旋向相反的螺旋叶片的双向螺旋输送机；螺距沿着前进方向不断变化的变螺距螺旋输送机。目前，国际上螺
6、旋输送机技术发展很快，主要表现在以下两个方面：其一是功能多元化、应用范围扩大化，如管状螺旋输送机、高倾角输送机、空间转弯螺旋输送机、特殊螺距的锥形双头螺旋叶片的垂直螺旋输送机等各种机型；其二，螺旋输送机本身的技术与装备有巨大的发展，尤其是长距离、大运量等的大型螺旋输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用了螺旋输送机的动态分析与监控技术，该核心技术有益于螺旋输送机的运行性能和可靠性的提高。当前国内对螺旋输送机的研究成果比较多,主要体现在下面几个方面。在输送机理方面,1993年,武汉水运工学院的宋祁群就对水平螺旋输送机的生产率和输送过程中物料的翻滚做了详细的分析,得出了在输送过程中物料的填
7、充系数是最主要的技术参数。1998年,华南理工大学的黄石茂,通过对螺旋输送机的输送机理的分析,根据物料的特性，确定了在造纸工业中螺旋输送机的转速、螺距、螺旋轴的轴颈、螺旋的直径等主要技术参数，根据他的方法设计出符合造纸工业的螺旋输送机。2000年12月,南昌大学的胡勇克、戴莉莉和皮亚楠在南昌大学学报发表了螺旋输送器的原理与设计,也给出了螺旋输送机参数、功率、输送量的相关公式，还在螺旋输送机叶片耐磨性的提高措施上提出了具体的方案。2008、2010年，武汉理工大学的徐余伟与陈广福、向东枝分别在面粉、砖瓦、橡胶、陶瓷、水泥等行业对螺旋输送机的输送机理做了深入的分析，根据客观规律、具体条件分析验证了
8、螺旋输送机的主要参数。螺旋卸船机作为螺旋输送机一种特殊场合应用的机械，当前国内对螺旋卸船机的研究成果比较多：太原科技大学的王细平和孟文俊针对垂直螺旋卸船机的喂料头进行实验研究以增加输送量；武汉水运学院的蒋琼珠和浙江工学院的刘雁针对螺旋卸船机的输送机理进行数学模拟和优化设计，为其状态参数提供了依据；同时,他们也对物料输送性态做了研究,提出了一种新的研究方法,在分析物料的同时处于重力场和李欣惯性力场的性态时,将离心力和重力的影响有机的结合起来，从而拓展了散体力学的应用领域；宋甲宗、冯刚和黄越峰曾研究螺旋卸船机多头螺旋垂直提升，与单头螺旋进行了对比；广州港新沙港务公司的陈戈怡对散化肥螺旋卸船机行走机
9、构改造；武汉理工大学的陈天沛针对L型螺旋卸船机垂直轴段中间支撑特性分析，旨在提高螺旋卸船机的效率，减小卸船机的能耗；陈敏以散体力学为基础研究物料在螺旋内向上输送过程中的运动规律，分析稳定输送过程中物料所受到的应力；李勇智、毕华林、蒋琼珠分析了物料在螺旋卸船机垂直抽送过程中的运行特性，深入探讨物料在垂直输送过程中的运动性态与受力性态，定盘地描述卸船机性能参数的变化规律，为螺旋卸船机的设计提供可靠的理论依据；冯志祥对螺旋卸船机的箱体进行有限元分析，增强结构的稳定性；大重集团的王卫国为了解决磷酸二铵粘壁堵料问题对螺旋卸船机进行机理分析。1.3螺旋卸船机的主要问题连续卸船机构造比较复杂，使用维护水平要
10、求高，这使得连续卸船机需要具有更高的可靠性和品质质量。随着经济的发展，船舶类型越来越多，如果卸船机只适应单一类型的船型必将逐步被市场淘汰，继而如何使卸船机更能适应更多的船型是未来发展的一大趋势。目前，螺旋卸船机磨损严重，国内配套件质量不过关，而且核心技术掌握在国外，这造成了国内使用成本比较高。研究高质量的核心部件，提升卸船机的使用寿命，降低成本是我国面临的一大问题。目前港口卸船时，尤其是卸载水泥、矿石等一些颗粒、块状物料时，造成粉尘严重污染环境，并且对操作人员造成了很大的困扰。所以，提高卸船机的工作效率并且降低环境污染，开发环保型机型是未来发展的一大课题。针对以上所提到的问题，对于螺旋卸船机的
11、研究，旨在提高螺旋输送效率的同时优化结构设计，减小磨损，增加寿命，同时加强环保能力。二螺旋输送机的结构及工作原理2.1螺旋式输送机的结构螺旋式输送机的结构如图所示：主要由料槽9，轴承2、4，螺旋5，进料口3和出料口7所组成。刚性的螺旋体通过头、尾部和中间部位的轴承支承于料槽，形成可实现物料输送的转动构件，螺旋体的运转通过安装于头部的驱动装置实现，进出料口分别开设于料槽尾部上侧和头部下侧。出料口可沿机器的长度方向安装多个，并用平板闸门启闭，只有其中一个卸料，传动装置可以装于槽头或槽尾。2.1.1螺旋螺旋体是螺旋输送机实现物料输送的主要构件，它由螺旋叶片和螺旋轴两部分构成。常用的叶片有满面式(实体
12、式)和带式两种形式。按叶片在轴上的盘绕方向不同可分为右旋和左旋两种(逆时针盘绕为左旋，顺时针盘绕为右旋)。螺旋体输送物料方向由叶片旋向和轴的旋转方向决定，具体确定时，先确定叶片旋向，然后按左旋用右手、右旋用左手的原则，四指弯曲方向为轴旋转方向，大拇指伸直方向即为输送物料方向，如图所示。同一螺旋体上如有两种旋向的叶片，可同时实现两个不同方向物料的输送。螺旋轴通常采用直径3070mm的空心钢管。螺旋体的主要规格尺寸为叶片直径D(mm)、轴直径d(mm)和螺距s(mm)，系列直径见表。螺旋叶片通常采用简易制造法，即用1540mm厚的薄钢板冲压或剪切成带缺口的圆环，将圆环拉制成一个螺距的叶片，然后将若
13、干个单独的叶片经焊接或铆接于螺旋轴形成一个完整的螺旋叶片。如图519，圆环的尺寸(下料尺寸)用下面的公式计算： 式中：R圆环外圆直径（mm）；r圆环内圆直径（mm）；圆环的缺角（0）；L一个螺距叶片外螺旋线的长度L= （mm）；一个螺距叶片内螺旋线的长度，= 。 当运送干燥的小颗粒或粉状物料时，宜采用实体螺旋，这是最常用的型式。运送块状的粘滞性的物料时，宜采用带式螺旋。当运送韧性和可压缩性的物料时，宜采用叶片式或成型的螺这两种螺旋往往在运送物料的同时，还可以对物料进行搅拌，揉捏及混合等工艺操作。螺旋叶片大多是由厚48毫米的薄钢板冲压而成的，然后互相焊接或铆接到轴上。带式螺旋是利用径向杆柱把螺旋
14、带固定在轴上。有些螺旋是用宽的钢带经过链形轧辊轧成的一个没有接头的整螺旋体。在一根螺旋转轴上，有时可以一半是右旋的，一半是左旋的。这样可将物料同时从中间输送到端或从两端输送到中间，根据需要进行设计。螺旋的螺距有两种，对于GX型螺旋输送机，实体螺旋其螺距等于直径的0.8倍；带式螺旋其螺距等于直径。2.1.2轴 可以是实心的或是空心的，它一般由长24米的节段装配而成，通常采用钢管制成的空心轴，因在强度相同情况下，它的重量要小得多，而且互相连接也方便。轴的各个节段的连接，可以利用轴节段3插入空心轴的衬套5内，以螺钉2固定连接起来， 这些圆轴还可用作中间轴承和头部轴承的颈部。这种方式可使结构紧凑，但装
15、卸较麻烦，大型的螺旋输送机，则是采用法兰连接。采用一段两端带法兰的短轴2与螺旋轴1的端法兰接起来，这种连接方法，装卸容易，但径向尺寸相对大一些。2.1.3轴承轴承是安装于机槽用于支承螺旋体的构件，按其安装位置和作用不同可分为头部轴承和中间轴承。头部应装有止推轴承，以承受由于运送物料之阻力所产生的轴向力，一般放在送物料的前方。当轴较长时，应在每一中间节段内装一吊轴承，用于支撑螺旋轴，吊轴承一般采用对开式滑动轴承。2.1.4料槽水平慢速螺旋输送机的料槽通常用24mm厚的薄钢板制成。横断面两侧壁垂直，底部为半圆形，每节料槽的端部和侧壁上端均用角钢加固，以保证料槽的刚度，实现节与节间、顶部盖板与料槽的
16、连接，料槽底部应设置铸铁件或角钢焊接件的支承脚。底部半圆的内径应比螺旋叶片直径大48mm。垂直快速螺旋输送机料槽横断面为圆形，通常采用薄壁无缝钢管制成。不锈钢或薄钢板制成园筒或带有垂直侧边的U形槽，为了便于连接和增加刚性，在料槽的纵向边缘及各节段的横向接口处都焊有角钢，料槽有时也用木板制成，其半圆形槽底包有铁片，每隔23(米)设支架一个，槽用可拆卸的盖子盖在上面。料槽的内直径要稍大于螺旋直径，使两者之间有一间隙。螺旋和料槽制造、装配愈精确间隙可愈小。这对减少磨这对减少磨损和动力消耗非常重要，一般间隙为6.09.5毫米。2.2螺旋输送机工作原理当螺旋轴转动时，由于物料的重力及其与槽体壁所产生的摩
17、擦力，使物料只能在叶片的推送下沿着输送机的槽底向前移动，其情况好象不能旋转的螺母沿着旋转的螺杆作平移运动一样。物料在中间轴承的运移，则是依靠后面前进着的物料的推力。所以，物料在输送机中的运送，完全是一种滑移运动。为了使螺旋轴处于较为有利的受拉状态，一般都将驱动装置和卸料口安放在输送机的同一端，而把进料口尽量放在另一端的尾部附近。旋转的螺旋叶片将物料推移而进行输送，使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。螺旋输送机旋转轴上焊的螺旋叶片，叶片的面型根据输送物料的不同有实体面型、带式面型、叶片面型等型式。螺旋输送机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以随
18、物料给螺旋的轴向反力，在机长较长时，应加中间吊挂轴承。三螺旋输送机输送物料的运动分析物料在旋转输送机中的运动，不随螺旋体转动，而只在旋转的螺旋叶片推动下沿螺旋向前移动。物料颗粒在输送过程中，物料的运动由于受旋转螺旋的影响，物料的运动并非是单纯的沿轴线作直线运动，而是在一直复合运动中沿螺旋轴运动，是一个空间运动。当螺旋面的升角a在展开的状态时，螺旋线用一条斜直线来表示，则旋转螺旋面作用于半径为r(离螺旋轴线的距离)处的物料颗粒A上的力为乓。由于磨擦的原因，凡的方向与螺旋线的法线方向偏离了OP角。此力可分解为切向分力P,j和法向分力P,6。如图3.1所示。图3.1 物料颗粒受力分析图图中角是由物料
19、对螺旋面的摩擦角P及螺旋表面粗糙程度决定的。对于一般冲压而成或经过很好加工的螺旋面，可以不考虑螺旋表面粗糙程度对v角的影响，此时可取。物料颗粒A在合力P合的作用下，在料槽中进行复杂的运动，即具有圆周速度和轴向速度，其合成速度V合，图3.2表示了其速度的分解。 图3.2 物料颗粒速度分解图若螺旋的转数为n，处于螺旋面上的被研究物料颗粒A的运动速度，由图中三角形ABC可得: V合=AB sin (3-1) 因为AB=，所以V合 = (3-2) 圆周速度为V圆 =V合 sin()= (3-3) 以摩擦系数代入上式，得： V圆 = (3-4) 由于，以及， 因此，将上述各式代入并经过换算，便可以求得物
20、料颗粒的圆周速度计算公式: V圆 =， (3-5)式中s-螺旋的螺距(m):n一螺旋的转数(rpm);r一研究的物料颗粒离轴线的半径距离(m)；物料与螺旋面的摩擦系数，。若使公式V圆 对r求一次导数，并令其值，便可求出存在V圆 最大值的半径为: (3-6)同样，根据图示的速度分解关系，可得物料颗粒的轴向输送速度的计算公式： (3-7)以摩擦系数代人上式得： 由于，以及， 因此，将上述各式代人并经过换算，便可以求得物料颗粒的轴向速度计算公式： (3-8)从上式可以看出，在一定的转速下螺距s在某一范围内物料可以得到较好的轴向输送速度，螺距过大或者过小，都会影响物料的轴向速度。四总结螺旋输送机广泛应
21、用于粮食工业、建筑材料工业、化学工业、机械制造业、交通运输业等国民经济的各个部门。其主要用于输送各种粉状、粒状、小块状物料，在输送过程中也可以完成混合搅拌。水平式螺旋输送机利用带有螺旋叶片的螺旋轴的旋转，使物料产生沿螺旋面的相对运动，物料受到料槽或输送管壁的摩擦力作用不与螺旋一起旋转，从而将物料轴向推进，实现物料的输送。在水平输送机中，料槽的摩擦力主要是由物料自身重力所引起的。本次设计介绍了螺旋输送机的工作原理，分析了螺旋输送机输送物料的运动。参考文献1刘雁，蒋琼珠.垂直螺旋卸船机物料输送性态的探讨.武汉水运工程学院学报.1985(3):31382王东霞.螺旋输送机的数值分析及优化设计的研究.河南工业大学.20123刘雁，蒋琼珠.螺旋卸船机输送机理的数学模拟与优化设计.起重运输机械.1987(12):294冷冰冰.基于FLUENT的螺旋输送机输送机理初步研究.太原科技大学.20075宋佳宗，冯刚，黄越峰.螺旋卸船机多头螺旋垂直提升的研究.大连理工大学学报.1995.35(2):1921976宋传照.LS400螺旋输送机吊轴承及尾轴结构的改进.水泥CEMENT.2008(9):6465
