螺旋卸船机喂料头设计

螺旋卸船机喂料头设计

0垂直螺旋粉碎机的喂料方式不同的工作场所需要不同数量的传输设备。在传输方向上，包括水平传输、倾斜传输和垂直传输。常用的垂直输送设备有斗式提升机、垂直埋刮板输送机、垂直螺旋输送机等。而垂直螺旋输送机按进料方式的不同,分为重力式和强迫式两种。所谓重力式就是自由喂料,强迫式是采用其它装置强迫向垂直螺旋输送机供料,这个强迫喂料装置就是垂直螺旋输送机的喂料头。喂料头工作效益的高低直接影响到垂直螺旋输送机的输送能力,喂料头设计不好,垂直螺旋叶片的布置再好也发挥不出最佳效果,因此喂料头设计的好坏对垂直螺旋输送机的性能起着至关重要的作用。1喂食动物的原则和结构1.1垂直螺旋输送喂料头相对于螺旋轴反向旋转,这样做有以下几个原因:①利用倾斜的螺旋叶片强迫把料送往垂直螺旋输送机中,起着强制喂料的作用;②可阻止物料因垂直螺旋高速旋转产生的离心力而被抛出来,提高垂直螺旋输送的填充系数;③破碎并搅拌物料表面形成的板结,使其易于进入输送机内部。1.2系统结构的封闭性喂料头结构大致分为四部分,每一部分设计都将关系到喂料系统喂料性能的好坏,喂料头结构示意图见图1。图1中外螺旋管1与内螺旋管之间的密封结构关系到法兰2的使用寿命,因此在法兰2的设计中应考虑封闭性,尽可能使喂料系统内存在一定负压。经参考国外先进的喂料系统,该设计采取用橡胶在法兰上包围一圈的方法,以保证外界气压不易进入喂料头。而在螺旋叶片3的设计中应考虑螺距和叶片宽度,同时在喂料窗口4的设计中还应考虑进料口的高度,因为进料口的设计关系到扫舱效率,为了增加进料口面积而增加喂料高度是不可取的。2螺旋卸船机喂料量的确定当喂料头设计确定后,喂料量的大小和喂料头转速nF有很大的关系。垂直螺旋输送机输送量的大小在很大程度上取决于喂料头喂料量的高低,为了在喂料口不产生堵料,其垂直输送速度也要足够大,否则会出现卸料量小于喂料量的情况,影响卸船机整机效率的提高。根据喂料头转速以及喂料口的个数等诸多参数,可推导出喂料头喂料量的计算公式。设喂料头每转一圈的喂料体积为V1,则:V1=S×πDe。式中:S——喂料窗口面积,m2;De——喂料口旋转直径,m。每分钟理论喂料体积为:V2=V1×nF×nb。式中:nF——喂料头转速;r/min;nb——喂料进口个数。实际工况下,由于各种原因,螺旋卸船机喂料头的充填率不会一直是100%,那么喂料量Qm(t/h)推导公式为:Qm=60ρSπDenFnbηFe。(1)式中:ρ——堆积密度,t/m3;ηFe——充填系数。在喂料头结构参数都已确定的情况下,根据实验可知,喂料量的大小不一定会随着转速的增大而成正比增大,而是当转速增大到一定程度后再增大,这是由于螺旋叶片高速旋转产生过大的离心力和气流阻碍物料进入喂料口而造成的。3螺旋叶片的特性垂直螺旋输送量的大小在很大程度上取决于喂料头设计的合理性,喂料头的全部螺旋叶片并不都是倾斜的,从图1中可以看出,喂料头螺旋叶片的曲线分为两种情况:①螺旋叶片的母线垂直于外螺旋管母线;②螺旋叶片母线倾斜于外螺旋管母线。图2给出了垂直于外螺旋管母线的螺旋叶片母线放样图,它是等螺距的。图2中螺旋周长a=πd,其中d为喂料管外直径。将放样分成N(假设N=24)等份,N越大,放样路径就越精确。螺旋角α=arctanbaα=arctanba,其中b为螺距。螺距b的大小设定也很重要,因为当a确定时,螺距b越大,螺旋角α就越大。假定倾斜螺旋叶片只有半个螺距的长度(360o～540o),叶片母线长度向下倾斜,分为N1等份,每隔一等份螺旋叶片母线向下倾斜90oΝ190oN1,直至叶片母线与螺旋管母线成180o,螺旋叶片母线每隔一等份水平投影长度增加等长l。喂料口的个数一般情况下不会超过3个,其均匀地分布在喂料头底部圆周上(见图3)以保证高效的扫舱效果。针对不同的被卸物料特性,喂料口开口高度不等。根据多次实验证实,当被卸散料不多时,若开口高度过大,由于螺旋心轴高速旋转而产生离心力,反而使得散料颗粒从窗口飞出,大大降低了扫舱效率。由经验值可知,粉煤灰、水泥等被卸散料对螺旋卸船机喂料口开口高度的要求一般在20cm左右,其它颗粒大的物料如粮食、化肥等被卸散料喂料口开口高度也不能大于30cm。根据式(1)可知,喂料量的大小和转速有很大关系,因此就转速和螺旋角的关系进行以下分析。图4为喂料头螺旋叶片单颗粒受力分析简图。单颗粒受到离心力F和重力G的作用,F又可分解为f1、f2。由力学公式可知:F=mv2R‚f1=mv2Rsinα‚f2=mv2Rcosα‚G=mg。式中:m——单颗粒质量;v——颗粒圆周线速度;R——旋转半径;T——螺旋角。要使颗粒不被喂料头螺旋叶片撒开,应满足f1≤f2μ+mgμsinα,即转速v和螺旋角α的关系如下式:。(2)式中:μ——散料与螺旋叶片之间的摩擦系数。在临界状态下,有:mv2Rsinα=mv2Rcosα⋅μ+mgμsinα。即当螺旋角设计等于α时,最大转速不能超过v=√gR⋅μsinαsinα-μcosα,即nF=12πR√gR⋅μsinαsinα-μcosα,否则物料会由于离心力过大而被撒开。经过现场实验,得出表1中喂料头转速与输送量的关系。从表1中就可看出实验喂料头的临界转速为37r/min,当喂料转速为42r/min时,输送量明显减少。4喂料头设计的影响随着社会发展的需要,迫切需要高效率的工作设备,特别是在港口、码头的卸船机上。那么使用带强制性喂料头的垂直螺旋输送卸船机就显得尤为重要,因为它具有卸船吞吐量大、工作效率高等特点。喂料头的设计中应考虑整套系统输送量的大小来设计喂料头的喂料量,从而可以确定螺旋角以及转速关系