1、 收稿日期 基金项目 国家大学生创新性实验计划项目 （）。作者简介 张闯 （），男 ，现从事化工设备研究 。关于大倾角螺旋输送机设计参数的探讨张闯 ，贾宏禹 ，王波 ，万强 ，张自然（长江大学机械工程学院 ，湖北 荆州）摘要 对螺旋输送机的主要设计参数的计算方法进行了总结 ，并指出了在现有理论不足的条件下 ，其计算方法的缺陷 。关键词 大倾角 ；螺旋输送机 ；倾角系数 ；设计参数中图分类号 文献标识码 文章编号 （）螺旋输送机是一种常用的不具有挠性牵引构件的连续输送机械 ，主要用于输送各种粉状 、颗粒状和小块物料 ，在某些生产作业过程中还能实现混合搅拌等工艺的处理 ，因其具有结构简单 、密封性
2、能好 、操作安全方便及成本低等优点 ，已广泛应用于采矿 、化工 、建材 、冶金 、机械制造 、轻纺织 、粮食等行业 ，是工业生产和物料运输方面比较重要的机器设备 。螺旋输送机的广泛使用对于提高劳动生产效率 ，提高机器生产自动化能力都有重大现实意义。根据输送物料的位移方向和角度 ，螺旋输送机分为水平螺旋输送机 、垂直螺旋输送机和大倾角螺旋输送机种 ，其中水平和垂直螺旋输送机的使用最为广泛 ，其设计制造和性能参数的相关研究也比较成熟 。但是在实际生产中 ，由于受到生产场地 、物料类型等的限制 ，经常需要设计为大倾角螺旋输送机（角度大于）。由于大倾角条件下的螺旋输送机的原理不同于水平和垂直螺旋输送机
3、 ，而且目前相关研究较少 ，理论也不够完善 ，为此 ，本研究在目前螺旋输送机的设计基础上对大倾角螺旋输送机的主要设计参数进行了探讨 ，并指出其中存在的问题 。 设计参数的选取方法 螺旋直径的计算螺旋直径是螺旋输送机的重要参数 ，它与螺旋输送机的外形尺寸及结构选型紧密相关 。它的选择正确与否 ，直接关系到螺旋输送机的性能 。螺旋直径可按照下式计算 ：槡（）式中 ，为螺旋直径 ，；为生产要求中的输送能力 ，；为物料特性系数 ；为填充系数 ；为倾角系数 ，取值见表；为物料松散密度 ，。表 倾角系数表倾斜角 倾角系数 按照式 （）计算得出的应圆整为下列标准值 ：、。其中 ，输送能力及物料类型由生产要求
4、给定 。根据螺旋输送机标准 ，螺距应根据对应螺旋直径成组选择 。如果输送物料的粒度较大时 ，螺旋直径还应与输送物料的粒度维持如下关系 ：长江大学学报 （自然科学版 ）年 月号农学中旬刊 第 卷 第 期 （ ），对于未分选物料（）（）对于分选物料（）（）式中 ，为物料的平均粒度 ，；为物料的最大粒度 ，。如果根据输送物料的粒度需要选择较大螺旋直径 ，则在维持输送量不变的情况下 ，可以选择较低的螺旋轴转速 ，以便延长其寿命 。 螺旋轴转速的计算螺旋轴的转速也是螺旋输送机的重要参数 。通常情况下 ，螺旋轴的转速越高 ，输送能力越大 ，但是实际并非如此 ，如果螺旋轴转速过高 ，则物料就会因为离心力过大
5、而向外抛 ，使物料随着螺旋叶片旋转 ，以至于无法输送物料 ，而且会浪费大量的能源 ，因而需要合理地选择螺旋轴转速 。因此 ，螺旋轴转速不能超过极限值，并且转速应在限定的范围内尽量较大 。槡（）式中 ，为物料综合系数 ，取值见表。其中值与值对应 ，计算时应成组选用 。根据螺旋输送机标准 ，按照式 （）计算的转速应圆整为下列转速值 ：、。表 物料特性表物料的粒度 物料的磨琢性 填充系数特性系数 综合系数 粉状 无 半磨琢性 磨琢性 粒状 无 半磨琢性 磨琢性 小块 无 半磨琢性 磨琢性 中等及大块 无 半磨琢性 磨琢性 固状 粘性 、易结块 确定出螺旋直径及转速数值后 ，还必须对填充系数进行验算
6、。 （）式中 ，为螺距 （对应螺旋直径成组选择 ），。如果按照式 （）计算出的值在表给定的范围内 ，则圆整值及是适当的 ；如果高于表的上限 ，则应选择大一级的螺旋直径 ；如果值小于表的下限 ，则应降低一级螺旋轴转速 。 功率计算大倾角螺旋输送机的功率和物料的提升高度 、质量 、倾斜角度等因素有关 ，因此螺旋输送机的驱动功率是物料运行时所需的功率 、空载时的功率与倾斜功率之和。所以在相同输送量的情况下 ，大倾角螺旋输送机一般是水平螺旋输送机的输送功率倍。螺旋输送机所需轴功率可用下式计算 ：（）（）式中 ，为轴功率 ，；为输送量 ，；为阻力系数 （表）；为螺旋输送机长度 （图），；为螺旋输送机直径
7、 ，；为倾斜布置时的垂直高度 （图），。电动机功率 ：（）式中 ，为驱动装置总效率 ，一般取。农学中旬刊农业工程 年 月表 物料参数物料名称 煤粉 水泥 生料 碎石膏 石灰物料松散密度 填充系数 物料阻力系数 电动机；进料口；进料仓；螺旋叶片；螺旋轴；筒体；出料口图 螺旋输送机布置简图 螺旋输送机的输送能力验算螺旋输送机的输送能力可按照下式进行验算 ： （）式中 ，为物料流量 ，；为螺旋直径 ，；为螺旋轴转速 ，；为螺距 ，；为物料松散密度 ，；为物料填充系数 （表）；为输送机倾角系数 （表）。将式 （）、（）的计算结果代入到式 （）算出螺旋输送机的输送能力，再与实际生产要求的输送量进行验算
8、，当时即设计参数满足设计要求 ，否则不满足要求 ，须重新计算直至满足为止 。 存在的不足在现有的计算理论下 ，大倾角螺旋输送机是按照水平螺旋输送机的计算公式配合相关系数来计算的 ，而二者的输送原理却不尽相同 ，势必会造成较大误差 。主要表现在以下几个方面 ：（）由于表中的倾角系数只是作为粉状物料输送的参考数据 ，对于其他特性物料还没有较权威的数据可参考 ，通常情况下是根据经验选取 ，所以理论设计与实践有较大误差 。因此 ，有必要对倾角系数表进行完善 。（）随着倾斜角度的变大 ，物料的填充系数会减小 ，因此螺旋输送机的输送能力减小 ，进而输送效率降低 ，而现有理论计算公式中 ，对不同倾角下的填充
9、系数尚没有权威的数据可供参考 。实践中 ，往往是根据经验对填充系数进行选取 ，这也是造成实际与理论有较大误差的一个重要原因 。（）螺旋轴在达到一定的转速后 ，物料颗粒会产生径向跳跃 、碰撞 ，造成物料的扰动 ，增加功耗 ，影响物料的输送效率 ，因此造成较大误差 。 结语大倾角螺旋输送机的使用越来越广泛 ，其理论上的不足亟待完善 ，本研究仅对目前存在的一些问题做了一定的探讨 。由于大倾角螺旋输送机输送物料的多样性及工作条件的复杂性 ，在设计相关参数时 ，要从物料的特性 、输送原理等方面入手 ，并且还要对同一型号的螺旋输送机尽可能多地进行试验 ，这样才能在现有设计理论下 ，设计出较符合实际要求的大倾角螺旋输送机 。参考文献 徐余伟螺旋输送机设计参数的选择和确定面粉通讯，（），；运输机械设计选用手册 编辑委员会运输机械设计选用手册北京：化学工业出版社 ，：；任进 门庄妍 大倾角螺旋输送机设计与参数的选择 内蒙古公路与运输 ，（）：；中华人民共和国机械工业部螺旋输送机标准 张鹏 ，韩纯玉 ，张镇 大倾角螺旋输送机的设计制造 中国科技信息 ，（）：第 卷 第 期 张闯等 ：关于大倾角螺旋输送机设计参数的探讨 ，； ， ，烄烆烌烎： ， ， ， ， ， ： ； ； （ ， ， ，）： ， ： ； ， ， ， ， ， ，（ ）： ：； ； ； （杨先明 ）
