手機(jī)版|
點(diǎn)擊下圖片即可查看大圖
是螺旋輸送機(jī)的一種特殊型式，也叫管式螺旋輸送機(jī)或管狀螺旋輸送機(jī)。由于采用了圓管(筒)形的封閉機(jī)殼，這種螺旋輸送機(jī)工作時允許物料完全充滿機(jī)筒。在保證充足和穩(wěn)定進(jìn)料的條件下，機(jī)內(nèi)物料具有穩(wěn)定的充填系數(shù)，因此通過控制物料在機(jī)筒內(nèi)的推進(jìn)速度即可控制物料的通過量。所以這種設(shè)備常常被當(dāng)作流量控制器，用于粉狀、粒狀物料的定量出倉。
當(dāng)物料完全充滿機(jī)筒時，物料在機(jī)筒內(nèi)的運(yùn)動方式與非充滿狀態(tài)是完全不同的。普通螺旋輸送機(jī)的物料充填系數(shù)僅為0.2～0.4，物料受重力的作用始終沉積在機(jī)槽底部，在螺旋葉片的推動下沿機(jī)槽做直線運(yùn)動。而物料在圓形的機(jī)筒內(nèi)完全充滿時，受旋轉(zhuǎn)螺旋葉片的作用，物料除了沿機(jī)筒軸線方向運(yùn)動，同時還會繞機(jī)筒軸線轉(zhuǎn)動。物料的轉(zhuǎn)動使得螺旋葉片的推進(jìn)效率改變了，這給物料運(yùn)動速度的計算帶來了很大的麻煩。由于散粒物料復(fù)雜的力學(xué)特性，迄今為止對圓管螺旋輸送機(jī)在全充填狀態(tài)下物料的運(yùn)動規(guī)律一直缺乏系統(tǒng)的理論研究，工藝設(shè)計和生產(chǎn)應(yīng)用數(shù)據(jù)依然停留在使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。作者嘗試?yán)蒙Ⅲw結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論，將復(fù)雜的散粒結(jié)構(gòu)用簡單的力學(xué)模型代替，通過受力分析找出機(jī)內(nèi)物料的運(yùn)動規(guī)律并計算其推進(jìn)速度，為圓管螺旋輸送機(jī)滿管輸送的設(shè)計與計算提供理論依據(jù)。
1.機(jī)筒內(nèi)的物料狀態(tài)及運(yùn)動形式
當(dāng) 的進(jìn)料口全開且物料無限量進(jìn)入時，物料就會完全充滿機(jī)筒，并將螺旋體(葉片和螺旋軸)完全包圍。
在充滿狀態(tài)下，物料由于受螺旋葉片、軸的摩擦力作用，會隨著螺旋體一起旋轉(zhuǎn)。但物料在旋轉(zhuǎn)的同時又受機(jī)筒內(nèi)壁的摩擦阻力，使得旋轉(zhuǎn)速度降低，從而使物料與螺旋葉片發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)，最終產(chǎn)生軸向運(yùn)動。所以，充滿狀態(tài)下的物料在機(jī)筒內(nèi)是一邊旋轉(zhuǎn)一邊向前推進(jìn)，做螺旋狀的運(yùn)動，這與非充滿的水平螺旋輸送機(jī)工作情況完全不同。
2.物料受力分析
2.1整體物料的受力狀態(tài)
散粒物料由于內(nèi)摩擦力的作用，在一定限度內(nèi)能夠保持穩(wěn)定的形狀。因此，可以將機(jī)筒內(nèi)物料視為不變形的整體，取一個螺距內(nèi)的一段物料分析其受力情況。
螺旋葉片(以下簡稱葉片)按圖示V葉的指向旋轉(zhuǎn)，處在2個葉片之間的物料受到以下5個力的作用：后葉片的壓力N及摩擦力、前葉片的壓力N1及摩擦力、機(jī)筒的摩擦力W、螺旋軸的摩擦力E、物料的重力。下面對各個力進(jìn)行分析。
(1)后葉片的壓力N和摩擦力。后葉片的運(yùn)動方向是推壓物料，使物料產(chǎn)生向斜前方的運(yùn)動。后葉片的推力要克服物料運(yùn)動所有的阻力，所以后葉片對物料的壓力N和摩擦力要比前葉片大得多。
(2)前葉片的壓力N1和摩擦力。由圖1可看出，前葉片的運(yùn)動趨勢是離開物料。根據(jù)散體結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論，此時物料對葉片的側(cè)壓系數(shù)為λ=tan2(45°-φ2)，大大小于靜止?fàn)顟B(tài)下的壓力。同時機(jī)筒和螺旋軸對物料的摩擦力W、E均指向斜后方，進(jìn)一步減小了物料對葉片的壓力。Owen等[6]利用DEM離散元方法模擬了螺旋輸送機(jī)的工作過程，分析了不同充滿系數(shù)、不同傾斜角度螺旋輸送機(jī)機(jī)筒內(nèi)散料顆粒的分布特性，適當(dāng)螺距的螺旋輸送機(jī)水平布置時物料傾斜分布，物料向后葉片方向集中。因此，前葉片的壓力N1和摩擦力非常小。
