螺旋输送器功率计算方法探讨.pdf

嬲 、 银急 奇 螺旋输送器功率计算方法探讨 工 业 研 究 设 计 所 丁／ z 7 ， ／ 一 、引言 螺旋输送器是炭 黑生产 中常用的输送设 备。对 于其轴功率的计算 ，在 文 献 [ 1 ]、 [ 2 ]中已怍了介绍 。它们计算轴 功 率的方 法基本相 同，但其计算 结果和实测值相比往 往过份偏低 。括文献 1 ]介绍， 粮食部门使 l j 螺旋输送器实测轴功率是其计算轴功率的 3 4 倍 。因此 ，在 文献 1 ]和 [ 2 中，又 增加 了N。 ／ n I N／ n 3。式 中，N o 为 轴 功 率I n 为轴转速 } I N／ n ]是根据螺旋 直 径 大小给出的千瓦转速 比值 经验数据 。由 千上述原 因，以 文献 [ 1 ]和 [ 2 ]所介绍轴 功率公式的计算 结果作为选取 电机 的依据有 些不妥。炭 黑厂在实际使用过程 中一般都根 据经验选 取电机 。这往往导致大马拉小车 现 象。本文从炭黑在 螺旋输送器 中的运动特性 出发，推导出螺旋 推进物料所需 的功 率的计 算公式。同时，考虑到炭黑装置使用螺旋输 I -- 送器 的特点，增加了填料 函密封摩擦功率 ． 以期望找到较符合实际的计算 公式 。 二、螺旋输送器推送炭 黑 需轴功率公式的推导。 螺旋输送器简图如 图1 所示。 在水平安装情 况下 ，当质量为 m的 物引 在壳体内被螺 旋叶片推送向前运动时，壳 对炭黑施加一 摩 擦 力。摩 擦 力 的 大 小 mg f ， 。螺旋叶片必须给物料施加大 小 相 F 方向相反的力来克服这一摩擦力，物料才￡ 向前推进。物料 在螺旋叶片上 的受力 如 圈2 所 示 。 l 。 图2物料 在螺旋叶 片上 的受 力分析 间隙 一 ． 厂 一 维普资讯 第 i 期 戢黑工业 螺旋叶片旋转一 周时 ，物料向前推 进了 一 个螺距t 的距离。就是说 ，物料相对 于 螺 _十片来说，在螺旋 叶片 上行 走了t ／ s i n e ． 距 离。单圈螺旋 叶片转 动一周所做 的功为 w FS mg f l Si n c t mg f l Co s Ⅱ f t ／ S i n a f lf 【 f 2 c t a na mg t 1 式 中，w 一单 圈螺旋叶片转 动一周所 做 的 功 ，J j F 一使物料前进的推力，N， s 一物料在螺旋叶片上行走的 距 离 ， m l m一被输送物料 的质量， k g I g 一 重力加速度 ，9 ． 8 1 m。 ／ s , f 。 、f 。 一物料分别对壳 体和 叶片的摩 擦系数I a ～螺 旋升 角， I t 一螺旋节距 ，n 2 。 因此 ，M豳螺旋 叶片每 分钟转动的n 圈 所 需 的功 率为N， 为 。 N【 W Mn ／ 6 0 reg a L f l f 【 f z e t a il o t ／ 6 0 2 式 中，L ～螺旋 输送 器的长 度 }LMt 。 假设螺旋输送器输送 量 为 Q t ／ a ，则 每转输送物料 的质量为 1 2 1 5 0 Q／ 3 n 3 j 二 是 ， N【 QL f | f l f 2 c c a n n ／ 3 6 7 4 式 中，N， 一螺旋输送器推送物料 所 需功率， k W t Q ～输送能力，t ／ h 。 算 。 三、填科函密封摩擦功 率 计 摩擦力F c 出下武计算。 Ft d l ky b H 5 式 中，k ～御 压系数 油瓷天然纤 维类鼋 石 棉类软填料 的侧 向压 力系 数 分 别 为 0 ． 6～0 ． 8 和 0 ． 8～0 ． 9 ， 一 由螺旋载 荷产 生的轴 向压 强，约 为 4 MP a o d 一轴 的直径，m} l 一填 料函密封 高度， } 一 填 料与 轴摩 擦 系 数，为O ． 0 4 0． 0 8； “ 一圆周率。 填料与轴摩擦功率N k w 为一 N F t V／ 1 0 2 6 式中，V 一轴表面线速度，m／ s 密封处 。 四、 电动机功率的选择 因为螺 旋输 送器 的轴功率N o k W 等 于I N 0NlN2 7 所以 ，电机功率选择值N k W 为 NK。 ， N。 n ／ n 8 式 中，k 一功率备用系数，J o 。 K 0 ． 4 ， Jo “K I 1． 0r 1 1。 一 安垒 系数，1 1 。 1 ． 5 I n O． 9～ 0． 9 4a 五、炭黑对螺旋输送壳 体 及 螺旋叶片摩擦系数的讨论 作者查阅了一些文献资料，未见有关炭 黑对钢材摩擦系数的报道 。一般来说，螺旋 叶片上总是 留有一层炭黑 炭黑含有微量木 份 。考虑到加工原 因，螺旋叶片外径和壳 体之 间一般留有 5 ～1 0 ram 间隙。因 此，在 设计时可 以采用炭黑 的内摩擦系数代替f 和 f 。文献 [ 4 ]指出，内摩擦系数 ≈t a n p 。 B 为休止 角 安息 角 。据 文献 [ 4 ]介绍 ， 炭黑 的休止 角为3 5 。 ～{ 3 o 因此f 可取0 ， 7 o． 9 3。 维普资讯 e 嶷黑工业 l 9 9 3 卑 六、计算公式的讨论 1 ． 在文献 [ 1 ]和 2 ] 中，没有考虑 填料函密封对轴功 率的影响 。在不要密封的 地方是可 以的。但对输送炭黑来说 ，密封是 必不可少的。圜3 示 出了N- 和 N 和 Q、L的 关系。由图可见，对于输 送低密度炭黑所使 用的螺旋输送器来说，填料函密封摩擦功率 占有很大 比例 。 2 ． 在上述文献中，没有考虑螺旋角对 轴功率的影响，只笼统 给定 了物 料阻力系数 ∞。图4 示 出粮食类 f 1 十f l f 2 c t a n c 和 ∞。 与 螺旋升角 的关 系。 由 图 可 见 ，当 a2 0 NhN“椰 ． 图3 N1 、Nt 和 Q、L的关 系 囤4 6 1 O 3 2 4 1 9 9 2 年普 查数据 长 春 混 气 6 RCC 2 l 0 1 0 7 6 ， 2 3 ． O 6 9 7 2 5 3 9 9 2 年普查 数据 上海 吴泾 筒 6 RCC l 5 8 l O 8 5 ． 4 3 ． 1 6 l1 0 0 2 3 1 9 9 2 年普查 数据 ≥RE G A L f 南 IP s L --3 o l R C F ≤9 O 5 ～ 8 ．5 ≥ ， 5 ≥2 4 企业 标准 5 O 0 南 平 I P S L一3 O 2 M FF 9 0 2 ～6 一 4 L OO GAL ≥ 9 5 ≥ 2 6 企业 标准 武 汉 6 6 0 RCF I 2 O ～2 0 0 6 0 ～6 O ≥1 ． 0 6 ～9 一 ≥ j 5 ≥堙O 试 制指标 武 汉 S 2 1 2 1 1 9 8 5 AS TM D I7 65 f AS TM D 武 汉 3 1 5 1 0 4 7 9 一 ．1765 炭 研 所 C 6 6 6 LFF 5 5 ～7 O ≥4 ． 5 2 ～4 ≥9 5 ≥3 O 试制指标 炭 研 所 C 6 6 1 RCFl 9 5 ～I I 5 ≥2 ． 0 3 ～6 一 l ≥， 5 ≥2 O 试制指标 嶷 研 所 C 6 5 6 RCF一2 I 2 O ～2 0 0 6 0 ～8 0 l≥L ． 0 6 ～9 }≥9 ≥2 0 试制指标 上接8 页 N F t Y ／ l 0 2 F t md ／ 6 0 1 0 2 1 8 13 ． 1 40 ． 0 5 3 2 ／ 6 o1 0 2 0 ． 1 4 9k W 因为两端都有填料压盖，于是 N， NI2 0 ． 2 9 8k W 由于N 0 N1 十 Nz 0 ． 0 0 2 80 ． 2 9 8 ≈0 ． 3 0 k W ，因此 取kl 1 ． 4 、n ． 1 ． 5 、 0 ． 9 4 ，则 有 Nk l N 0 D - a ／ q 1 ． 4 1 ． 5 0 ． a o ／ o ． 9 4 0 ． 6 7k W 实际选择 电机功率为0 ． 7 5 k Wo 八、 结论 1 ． 螺旋输送器螺旋角为1 5 。 ～2 0 。 文 献 2 ]推荐值 肘 ，适用 于 大 米、玉米粉 等粮食类。本文计算的轴功率是 文 献 [ 1 ] 计算轴功率的3 ～4 倍。这和文 献 [ 1 ]介 绍 的实测结果相吻合，说明本文 的计算公式具 有一定的可靠性 。 2 利用本文 的轴功率计算公式 ，所选 择 的电机 功率比用文献 1 ] 和C 2 3 的经验 公式 选择 的电机功率降低了5 0 左右 。 几年来 ， 实 际使用效果很好。因此，本文计算轴功率的 公式可以作为设计螺旋输送器时选择电机能 依据 。 参 考 文 献 1 ]桨庚值，运格机械设计手册，化学 工 业 出版杜，1 9 8 2 。 [ 2 ]化工设备设计垒书编辑委员会，干 燥 设 备设计，上海科学技术 出版祉，1 9 8 3 。 [ 3 ]中国农业机械科学研究院，实甩机 械 堆 计手 册 ， 中国农业机 械 出版 社 。 0{ 化学工程手册 编辑委员会，颗 粒 硬 颗粒 系统 ，化学工业 出版 祉 ，1 9 8 9 维普资讯