定量螺旋给料机的结构研究

定量螺旋给料机的结构研究

李振亮,付长江,李 亚

(天津科技大学机械工程学院,天津 300222)

摘 要: 定量螺旋给料机主要应用在粉料和颗粒状物料生产线,来控制生产线的生产能

力;在自动配料及定量包装机给料等方面,实现自动配料和定量包装的供料,特别是对流动性较差的物料的定量包装和自动配料时,用定量螺旋给料机具有明显的优势。文章对定量螺旋给料机结构特点、工作原理和结构设计方面进行了较详细阐述,提出并系统分析了螺旋输送物料过程中的脉动现象,给出了相应的解决方案,对相关方面的设计、研究具有一定的参考意义。

关键词: 定量螺旋给料机;原理;脉动现象;结构设计

中图分类号:TQ051.21 文献标识码:A 文章编号:1673-6850(2010)01-0027-03

Quantitative Sp iral Feeder Str uct uralResearch

LI Zhenliang ,FU Chang jiang ,LI Ya

(Schoo l ofM echanical Eng i n eering ,T i a n ji n Un i v ersity o f Sc i e nce

&Techno logy ,T ian ji n 300222,Ch i n a)

A bstrac t : Q uantita tive sp i ra l feeder is ma i n l y used i n powder and granular m a teria l produc -ti on to contro l t he produc i ng capacity o f produc ti on and realize the auto m a ti c ba tch i ng and quan tita -ti ve packag i ng m ater i a ls .Q uantitati ve sp ira l feed i ng m ach i ne has obv i ous advantages i n auto m atic

batchi ng and quantitati ve packag i ng m ach i ne espec iall y i n poor li qui d ity o f quantitative packag i ng m ater i a ls and auto m atic batch i ng .T he article d iscusses the character i sti cs ,worki ng pri nc i p l e and struct ure des i gn o f quantita ti ve l y sp ira l feeding i n deta i,l analyzes the pulsation phenom enon i n the pro cess o f runni ng he lical conveyer and g ives the correspond i ng so luti onsw hich has certa i n re ference si gnificance to t he re l a ted aspects o f desi gn and research .

K ey word s : quantitati ve sp ira l feede r ;theo ry ;pulsa ti on phenom enon ;structural des i gn

收稿日期:2009-04-02

作者简介:李振亮(1953-),男,汉族,教授,博士生导师,从事机械制造及自动化教学及科研工作。

1 前言

定量螺旋给料机是螺旋输送机的一种特殊形

式,自20世纪90年代引入我国粉洗精制盐生产系统,用此来控制生产线的生产能力,保证生产线的均衡生产,使生产线中的生产设备工作在合理状态,收到了很好的效果。此后,国内的所有粉洗精制盐生产线均采用了该项技术。定量螺旋给料机以其结构简单紧凑、工作可靠、工作环境密闭等特点,受到制盐行业的重视,并可能广泛应用于粮食、建材、化工、冶金等其它行业中。它是传统给料机如圆盘给料机、惯性振动给料机、转轮给料机的一种补充,特别适合于流动性较差的粉状和颗粒状物料的输送。定量螺旋给料机主要应用于三个方面:(1)安装于生产线前,用此来控制生产节拍,使生产线送料均匀,

保证生产线均衡生产,避免生产线出现过负荷现象;(2)用于配料过程中,特别是多种原料的自动配料作业;(3)用于流动性差的粉状物料的定量包装机,需要定量螺旋给料机强制给料。2 定量螺旋给料工作原理

由于定量螺旋给料机是螺旋输送机的一种特殊形式,显然它的输送能力与一般的螺旋输送机是相同的,其生产能力如下式所示:

Q =15P (D 2-d 2

)Sn U Q C (1)式中:Q )))螺旋给料机的生产能力,t/h;D )))螺

旋叶片直径,m ;d )))转动轴直径,m;S )))螺距,m ;n )))螺旋轴的转速,r /m in ;U )))物料

的填充系数;Q )))物料的堆积密度,t/m 3

;C )))给料机倾角系数。

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第39卷 第1期2010年1月

盐业与化工

Journa l of Salt and Chem ical Industry

当某一个螺旋输送机设计完成后,上述参数中

螺旋叶片直径D 、转动轴直径d 、螺距S 、螺旋轴的转速n 、物料的堆积密度Q 、倾角系数C 均为定值,而这些参数只和给料机的结构和物料有关。只有填充系数U 无法保证为恒定值,若使填充系数为一固定值,就变成了定量螺旋给料机了。因此定量螺旋给料机设计的关键是保证填充系数U 为恒定值,设计螺旋给料机以此为理论根据。其结构和组成如图1

所示。

图1 螺旋送料机工作原理图

物料通过输送设备输送至定量螺旋给料机上方的料仓中(在进料口上方),为保证螺旋始终充满物料,需要料仓中的物料保持足够的容量。电机的动力通过传送机构带动螺旋送料器旋转,料筒内的物料在螺旋叶片的推动下,沿料筒向前做轴向运移,最后从卸料口流出。由于物料本身重力及其对料筒的摩擦力的作用,物料不随螺旋一起旋转,其工作情况类似于不能旋转的螺母沿螺杆作直线运动一样。实际上,在输送过程中物料颗粒的运动由于受旋转螺旋推杆的影响,并非是单纯的直线运动,而是随着螺杆的转动形成一个空间运动。

一般认为当螺旋完全充满物料时,物料填充系数应该达到1,但经过实践证明无法达到,其原因是:(1)由于物料颗粒间具有一定的缝隙,具有可压缩性,物料在螺旋输送过程中受到叶片的挤压,从而使叶片前端靠近叶片的物料受到挤压并压实,叶片后端的物料由于物料的减少形成空隙,螺旋处于不能充满状态;(2)受物料止息角的影响,物料具有一

定的滑移性,物料在螺旋中运动时随着螺旋的旋转运动,物料向前滑移,这也影响了物料填充系数不能达到理想的填充系数为1的状态;(3)螺旋筒内的结构件如中间轴、叶片等,也影响填充系数。

定量螺旋的输送能力可通过调整螺旋转速来改

变,即通过调整电机转速来满足生产量的变化要求。

3 送料过程中的脉动现象

3.1 脉动现象分析

研究发现,螺旋机构送料过程中,在一个螺距的送料过程中,会产生物料流量的不均匀现象,我们称为螺旋送料的/脉动现象0,分析其产生原因,主要是受螺旋终止端面的影响。由于在卸料口,螺旋叶片转动到不同的位置时,螺旋与料筒形成的存料空间不同,并且当螺旋的端面运动到不同的位置时,物料受阻挡的情况不同,因此产生了落料的差异。

通过螺旋输送某一物料的试验,分析螺旋输送的/脉动现象0。其方法是螺旋每转动30b 角,测量出流出的物料流量,顺序做出0b ~30b ,30b ~60b ,60b ~90b ,直至整个圆周的物料流量。再计算出每个测量单元的平均值,绘制了落料的柱状图和曲线图如图2、图3所示。

图2 螺旋落料柱状图

图3 螺旋落料曲线图3.2 脉动现象的影响

脉动现象将影响给料的均匀性,使生产线上的设备不能均衡生产,特别是当定量螺旋给料机尺寸大、能力大,而生产线生产量小的情况,影响更加明显。另外,如果将定量螺旋给料机用于配料作业,用于定量包装机给料,影响将更大。如果在定量包装机的一个工作循环过程中,定量螺旋给料机旋转次数越少,脉动影响越大,给料误差越大。因此,对于定量包装机和自动配料机,应尽量提高在一个工作循环内的螺旋旋转给料次数。3.3 脉动现象的解决方法

(1)可以将出料口处的螺旋设计成双螺旋,这样就相当于在旋转一个圆周有两次送料机会,使给料次数增加了一倍。同时两个螺旋送料的峰值和谷值可以互补,大大提高了给料的均匀性。

图4是加有双螺旋的送料机的落料曲线图。

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