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哿暇鶆颉?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(shí)間周期的長(zhǎng)短和加料速度大小。 所以要根據(jù)所需要的加料時(shí)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(dòng)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(shí)要根據(jù)料 量的大小來(lái)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(chǎng)合使用的螺旋輸送機(jī)不同，小料稱

2、量在保證給料量和給料速度的前提下， 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(guò)程中，同時(shí)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

3、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(dòng)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(duì)運(yùn) 動(dòng)，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

4、料的輸送。該雙螺旋給料器主要用于對(duì)稱量精度要求較高的小料的給料。 大、小螺旋分 別由兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，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(shí)大小螺旋同 時(shí)送料，稱量過(guò)程中，當(dāng)稱重物料值達(dá)到設(shè)定稱量值的98%時(shí)，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(guò)程中，稱量精度主要取決于雙螺旋給料器，稱量料倉(cāng)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)漏斗流動(dòng)整體流動(dòng)（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(duì)

5、料倉(cāng)流型的影響Fig.5-1 Impact of spiral dista nee to the flow of 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(shí)29，料倉(cāng)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?dòng)死區(qū)。這樣會(huì)導(dǎo)致粉料在料斗處流動(dòng)能力變差，部分 粉料也會(huì)長(zhǎng)時(shí)間積聚于此。為了改變粉體粉料的流動(dòng)性，將螺桿的螺距沿沿卸料 方向逐漸增大，這樣可將料倉(cāng)漏斗流改為整體流，同時(shí)還可以有效防止氣化后的 粉料從料倉(cāng)中向外涌料。2）采用一個(gè)大螺桿和一個(gè)小螺桿組合形式，螺桿采用空心

6、鋼管，螺桿外部 焊接螺旋鋼片構(gòu)成的螺旋。在開(kāi)始時(shí)大小螺桿同時(shí)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）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(dòng)破拱拐轉(zhuǎn)動(dòng)，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)

7、計(jì)參數(shù)分析與確定對(duì)于螺旋給料器，其給料能力可按下式計(jì)算30:Q =47D2乩 n：（5-1）式中：Q 螺旋給料器的給料能力，t/h ；D 螺旋直徑，m；S 螺距，m； n螺旋轉(zhuǎn)速，r / min ；一一粉料堆積密度，t/ m3 ；一物料填充系數(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(gè)參數(shù)來(lái)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 541螺旋直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算(5-2)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

8、得出螺旋葉片的直徑計(jì)算公式：D_K平山式中：Q 螺旋給料器的給料能力，t/h ；K物料綜合特性系數(shù)；一物料填充系數(shù)，粉料:=0.40.5；粉料堆積密度，t/ m3 ；C 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Q=0.975t/h，物料綜合特性系數(shù)K= 0.0415，物料填充系數(shù)，=0.5，粉料堆積密度-=0.35t/m3，螺旋給料器水平布置時(shí)傾角1 =0 ,傾角系數(shù)C =1.0。將以上數(shù)據(jù)帶入公式5-2中得:D _ 0.04152.50.975"0.5 0.35 1.0=82.5mm圓整后取D =130mm，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 St

9、ructure of big helix2)小螺旋直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算初定小螺旋給料量 Q=0.569t/h，K =0.0415，浮-0.5，J=0.35t/m3，C =1.0 將0.569以上數(shù)據(jù)帶入公式5-2中得:D_ 0.0415 2.566.5mmY0.5x0.35x1.0圓整后取D =70mm ,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S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(guò)程。輸送量 Q和直徑D 一定時(shí)，螺 距改變，物料運(yùn)動(dòng)的滑移面

10、隨著改變，這將導(dǎo)致物料運(yùn)動(dòng)速度分布的變化。 螺距 應(yīng)滿足下列兩個(gè)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(gè)條件，來(lái)確定最合理的螺距尺寸。通?？砂聪率接?jì)算螺距：(5-3)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的輸送機(jī)，通常螺距為 & -0.8L1.0 ;當(dāng)傾斜布置或輸送物料流動(dòng)性較 差時(shí)K0.8 ;當(dāng)水平布置時(shí)，=0.8.0。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)不同物 料和不同螺距通過(guò)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(dòng)性較差取 Ki 0.8，所以大螺旋進(jìn)料端螺距取S二63mm，出料端螺距取S=120mm。如圖5-6所示。圖5-6大螺旋螺距Fig.5-6 the pitch of

11、big spiral小螺旋進(jìn)料端螺距取S=34mm,出料端螺距取S = 70mm。如圖5-7所示jijj kJx jj jx 4?帀帀M圖5-7小螺旋螺距Fig.5-7 the pitch of 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(lái)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

12、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(gè)設(shè)備輸送的物料為小料，而且輸送 的量不是很大，所以對(duì)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(shí)也提高了軸的抗彎剛度，本設(shè)計(jì)采用的是無(wú) 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(duì)于中間軸徑的計(jì)算，推薦的軸徑計(jì)算公式為：d=(0.2 0.35)D(5-4)圖5-8大螺桿軸徑示意圖小螺桿中間軸徑取d如圖5-9所示。圖5-9小螺桿軸徑示意圖Fig.5-9 the

13、schematic diagram of small helix 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

14、-1 Material parameter物料的粒度物料的磨著性物料的典型例子推薦的填充系數(shù)特性系數(shù)K綜合系數(shù)A粉狀無(wú)磨著性面粉、石墨、石0.35 0.400.041575半磨著性灰純堿粉狀磨著性干爐粉、水泥、0.25 0.300.056535石膏粉、白粉粒狀無(wú)磨著性谷物、鋸木屑、0.25 0.350.049050半磨著性泥煤、顆粒狀食鹽粒狀磨著性造型十、型砂、0.25 0.300.060030無(wú)磨著性砂、成粒的爐渣小塊煤、石灰石0.25 0.300.053740a<60mm半磨著性小塊磨著性卵石、砂巖、干0.20 0.250.064525a<60mm爐渣中等及大塊無(wú)磨著性半磨著性

15、塊煤、塊狀石灰0.20-0.250.060030a>60mm中等及大磨著性干粘土、硫礦0.125 0.200.079515塊石、焦炭a>60mm固狀粘性、易結(jié)含水的糖、淀粉0.125 0.200.07120塊質(zhì)的團(tuán)螺旋軸的轉(zhuǎn)速對(duì)給料量有較大的影響。 一般說(shuō)來(lái)，螺旋軸轉(zhuǎn)速加快，給料器 的生產(chǎn)能力提高，轉(zhuǎn)速過(guò)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(guò)高，以免物料會(huì)因?yàn)殡x心力過(guò)大而向外拋，以致無(wú)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：n螺旋軸轉(zhuǎn)速，r/min ；A 物料綜合特性系數(shù)，見(jiàn)表 5-1,A取75按上式計(jì)算得出

16、的n值得：n <89.6r/min。此處取 n = 65r / min 。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，加料口通過(guò)法蘭直接與 稱量料倉(cāng)相連接。加料口設(shè)計(jì)成方形，尺寸為300 300mm。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(zhǎng)度為785mm，高度370mm。根據(jù)選用的軸承來(lái)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Fi

17、g.5-15 3d schematic diagram of barrel5.6驅(qū)動(dòng)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)直接跟輸送機(jī)通過(guò)法蘭連接，而不是與地連接。(5-6)螺旋給料器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率一般按照下式進(jìn)行計(jì)算 ：Q L W36 7式中：P 電機(jī)功率，KW ；Q 螺旋給料器的給料能力，kg/mim ；L 螺旋給料器長(zhǎng)度， mm;W 阻力系數(shù)，一般取1.54.0;傳動(dòng)效率，一般取 0.350.57。1）大螺旋驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇已知 Q = 0.975t / h=16.25kg/min , L = 785mm，此處取 W 為 3,為 0.4。將

18、以上數(shù)據(jù)帶入公式5-6得：PLW 嚴(yán)25 785 »0.26KW367367 0.42）小螺旋驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇已知 Q= 0.569 t/h = 9.48kg/min，L = 785mm，W =3，=0.4。將以上數(shù)據(jù)帶入公式5-6得：p=QLW 丿48785。.帖幀367367 0.4考慮到密封對(duì)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(dòng)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 0.55KW。5.7其它裝置的選用5.7.1軸承的選用軸承的布

19、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(gè)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(rùn)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(shí)，不必另外設(shè)計(jì)軸承箱，尺寸大小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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換，即同一軸承可以選配各種類型的軸承座。帶

20、座外球面軸 承具有良好的旋轉(zhuǎn)精度，可方便地再潤(rùn)滑。游隙較相同尺寸的深溝球軸承大，因 而溫差對(duì)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(huì)對(duì)螺旋給料器 的外部設(shè)備有一定的損害，所以我們要對(duì)螺旋給料器進(jìn)行一定的防護(hù)。 通過(guò)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。丹5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 con veyor 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 con veyor shields在輸送物料的過(guò)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(lái)填充旋轉(zhuǎn)唇形