螺旋给料器的设计

5螺旋给料器的设计

给料设备的给料精度是影响称量精度的主要因素，小料称量上使用的给料设备要求能够将粉料均匀、定量地给进料斗，并要根据所称量粉料的料量确定加料时间周期的长短和加料速度大小。所以要根据所需要的加料时间周期和加料速度设计和选用适当的给料设备。通常小料称量上使用的给料设备主要有两种形式，螺旋给料器和电磁振动给料器。

由于橡胶行业原料中的小剂量化学添加剂料性都不太好, 并且粒度较小、吸水性较强、比较粘，所以选择螺旋给料器比较合适。设计螺旋给料器时要根据料量的大小来选择螺旋的直径和螺旋的转速。由于小料称量上使用的螺旋给料器与其他场合使用的螺旋输送机不同，小料称量在保证给料量和给料速度的前提下，重点要求的是给料精度，所以本课题设计的为变螺距变直径的双螺旋给料器。

5.1螺旋给料器分类及结构特征

1）螺旋给料器的螺旋叶片有实体螺旋面型、带螺旋面型及叶片螺旋面型三种。实体螺旋面成为S制法，其螺旋节距GX型为叶片直径的0.8倍，适用于输送粉状和粒状物料。带式螺旋面又称D制法，其螺旋节距与螺旋叶片直径相同，适用输送粉状及小块物料。叶片式螺旋面应用较少，主要用于输送粘度较大和可压缩性物料，输送过程中，同时完成搅拌、混合等工序，其螺旋节距约为螺旋叶片直径的1.2倍。

2）螺旋给料器的螺旋叶片有左旋与右旋两种旋向。

3）螺旋给料器的类型有水平固定式螺旋给料器、垂直是螺旋给料器。水平

固定式螺旋给料器是最常用的一种形式。垂直式螺旋给料器用于短距离提升物料，输送高度一般不大于8m，螺旋叶片为实体面型，它必须有水平螺旋喂料，以保证必要的进料压力。

4）螺旋给料器物料出口端，应设置1/2~1全反向螺旋片，防止物料堵塞端部轴承。

5）螺旋给料器由给料器主体、给料器护罩、破拱装置及驱动装置四大部分组成。

给料器主体由筒体、大小变距螺杆、大小齿轮、大小链轮、及盖板组成。

5.2螺旋给料器工作原理

螺旋给料器利用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，从而使物料轴向推进，实现物料的输送。

该双螺旋给料器主要用于对称量精度要求较高的小料的给料。大、小螺旋分别由两台电机驱动，大螺旋的作用是加快给料速度，小螺旋的主要作用是保证下料精度。双螺旋给料器的给料能力取决于大螺旋设计参数。初给料时大小螺旋同时送料，称量过程中，当称重物料值达到设定称量值的98%时，大螺旋停止送料，小螺旋单独将剩余物料送完。

本次设计的双螺旋给料器应用于密炼机上辅机系统中的小料称量加料系统。在称量过程中，称量精度主要取决于双螺旋给料器，称量料仓的出口与螺旋给料器的供料口直接相连。

5.3螺旋给料器结构改进设计

（a）螺距恒定的情况（b）螺距沿卸料方向逐渐增大的情况

图5-1 螺旋距对料仓流型的影响

Fig.5-1 Impact of spiral distance to the flow of silo

在本设计中，螺旋给料器结构上有以下改进：

1）采用变螺距的螺杆进行物料输送，螺距逐渐变大，物料就不容易被压实、结块。由图5-1中所示，在螺距恒定时[29]，料仓的下料区域只位于螺旋轴后方，而有一部分区域为粉料流动死区。这样会导致粉料在料斗处流动能力变差，部分粉料也会长时间积聚于此。为了改变粉体粉料的流动性，将螺杆的螺距沿沿卸料方向逐渐增大，这样可将料仓漏斗流改为整体流，同时还可以有效防止气化后的粉料从料仓中向外涌料。

2）采用一个大螺杆和一个小螺杆组合形式，螺杆采用空心钢管，螺杆外部焊接螺旋钢片构成的螺旋。在开始时大小螺杆同时工作，在结束阶段只有小螺杆工作，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，为防止结拱的出现，增加了破拱装置与螺旋给料器配合。在螺旋给料器的进料端增加破拱轴，轴上安装有破拱拐，利用破拱轴带动破拱拐转动，实现粉料的破拱。结构如图5-2和图5-3所示。

图5-2 破拱装置二维示意图

Fig.5-2 2d schematic diagram of arch breaker device

图5-3 破拱装置三维示意图

Fig.5-3 3d schematic diagram of arch breaker device 5.4螺旋给料器主要设计参数分析与确定

对于螺旋给料器，其给料能力可按下式计算[30]：

2147n Q D S ρϕ=（5-1）

式中：Q —螺旋给料器的给料能力，/t h ；

D —螺旋直径，m ；

S —螺距，m ；

n —螺旋转速，/min r ；

1ρ—粉料堆积密度，3/t m ；

ϕ—物料填充系数。

由上式可以看出，当物料给料量Q 确定后，可以调整外径D ，螺距S ，螺旋转速n 和填充系数ϕ四个参数来满足Q 的要求。双螺旋给料器的给料能力为左右螺旋给料能力之和。5.4.1螺旋直径的设计计算

螺旋叶片直径是螺旋给料器的重要参数，直接关系到给料器的生产量和结构尺寸。一般根据螺旋给料器生产能力、输送物料类型、结构和布置形式确定螺旋叶片直径，由5-2式可得出螺旋叶片的直径计算公式：

D K ≥式中：Q —螺旋给料器的给料能力，/t h ；

K —物料综合特性系数；

ϕ—物料填充系数，粉料ϕ=0.4~0.5；

1ρ—粉料堆积密度，3/t m ；

C —倾角系数。

1）大螺旋直径的设计计算

初定大螺旋给料量0.975/Q t h =，物料综合特性系数0.0415K =，物料填充系数0.5ϕ=，粉料堆积密度310.35/t m ρ=，螺旋给料器水平布置时倾角0β=，倾角系数 1.0C =。将以上数据带入公式5-2中得：

0.041582.5D mm ≥⨯= 圆整后取130D mm =，大螺旋直径如图5-4所示。