螺旋輸送裝置的研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展分析論文

0引言

　　1887年，美國出現(xiàn)了第一臺螺旋輸送裝置;此后，由于糧食、化工、冶金、碼頭等多種行業(yè)的需求，不斷完善，逐漸研制出了多種系列的螺旋輸送裝置。該裝置輸送過程中能完成揉搓、壓縮、攪拌、混合等處理，在實(shí)際生產(chǎn)過程中還能實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速和準(zhǔn)確控制輸送量，是污泥、柵渣等的專用設(shè)備，同時也是喂料或卸料專用裝置。

　　隨著螺旋輸送裝置在多個行業(yè)中應(yīng)用的普及，對其性能要求也越來越高。適用性強(qiáng)、可靠性高、節(jié)能環(huán)保、效率高、功耗低等特點(diǎn)己成為今后螺旋輸送裝置發(fā)展的主要方向。目前，國際上對螺旋輸送裝置的研究基本集中在應(yīng)用先進(jìn)的方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)對傳統(tǒng)裝置進(jìn)行理論分析并改進(jìn)設(shè)計(jì)、對結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化、進(jìn)一步修正經(jīng)驗(yàn)公式、研發(fā)新產(chǎn)品及其用新的控制技術(shù)等。

1.國內(nèi)外螺旋輸送裝置的發(fā)展?fàn)顩r

　　1.1國外螺旋輸送裝置的發(fā)展?fàn)顩r

　　1.1.1理論分析方面

　　國外螺旋輸送裝置適用于多種流動性好的物料的中短距離的輸送和提升，通常用來輸送散裝物料和干燥的固體顆粒，并能準(zhǔn)確地控制輸送量。有很多學(xué)者通過對水平和垂直螺旋輸送裝置的輸送過程進(jìn)行理論分析，對輸送性能進(jìn)行評估，并找出了影響因素及其因素之間的關(guān)系。其中，Chris等人研究了機(jī)器本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)對輸送性能的影響CLEARY等人研究了輸送對象的特性對輸送性能的影響。但是，設(shè)計(jì)過程中對螺旋輸送裝置的理論分析不夠完善，對一些參數(shù)的計(jì)算仍根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來確定，導(dǎo)致機(jī)器在輸送過程中出現(xiàn)生產(chǎn)率低、功耗大等問題。

　　1.1.2設(shè)計(jì)制造方面

　　國外研制的螺旋輸送裝置除了常規(guī)結(jié)構(gòu)以外也根據(jù)不同的應(yīng)用場合設(shè)計(jì)出的特種結(jié)構(gòu)型:錐形直徑螺旋、錐形軸及變螺距螺旋和錐形軸變螺距螺旋等。這些螺旋輸送器由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、功耗大，所以不適應(yīng)生產(chǎn)需求，沒有被廣泛的應(yīng)用，需要進(jìn)一步完善。

　　除了以上提及的螺旋輸送裝置以外，把不同規(guī)格的水平螺旋輸送機(jī)和垂直螺旋輸送機(jī)組合起來形成一個卸船機(jī)系統(tǒng)。在國外，很早以前就開始對螺旋卸船機(jī)進(jìn)行了研究，其中技術(shù)領(lǐng)先的公司有瑞典的Siw-ertell和Carlsen公司、意大利的VAM公司以及法國的IBAV公司，單機(jī)卸船能力都能達(dá)到1000t/h以上，其中Siwertell公司研發(fā)的螺旋卸船機(jī)卸船能力達(dá)到了2 700t/h。

　　1.1.3仿真研究方面

　　根據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)得知，國外對螺旋輸送裝置的性能分析方面主要集中在利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對機(jī)器進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控及可視化研究。

　　20世紀(jì)70年代Cundall開發(fā)了離散單元法(DEM)，能準(zhǔn)確模擬仿真顆粒在系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)動情況。在輸送領(lǐng)域中，Groger首次利用DEM法分析了管道輸送裝置的輸送性能。隨后，OWEN等人前后利用DEM法對不同形狀的散粒物料在不同狀態(tài)下的螺旋輸送機(jī)內(nèi)的運(yùn)動情況進(jìn)行模擬仿真，并把得出的結(jié)論與試驗(yàn)值和經(jīng)驗(yàn)值比較，結(jié)果表明他們所采取的方法是可行的Patel等通過分析DEM法在螺旋輸送機(jī)輸送過程仿真方面的研究現(xiàn)狀，并提出了建議:未來有限元法能代替離散單元法實(shí)現(xiàn)物料在輸送機(jī)內(nèi)運(yùn)動整個過程的動態(tài)觀察及分析。

　　1.2國內(nèi)螺旋輸送裝置的研究狀況

　　1.2.1結(jié)構(gòu)參數(shù)和螺旋葉片形狀方面

　　由于我國螺旋輸送裝置被廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)，其結(jié)構(gòu)參數(shù)和葉片的形狀種類較多。從結(jié)構(gòu)參數(shù)方面來講，有變速、變螺距、變外殼直徑、變軸徑、大傾角、可伸縮等螺旋輸送裝置。除此之外，有無軸螺旋輸送裝置，適用于污泥、垃圾處理，也適合輸送農(nóng)作物秸稈等粗飼料。但是由于造價(jià)成本高，以及受到結(jié)構(gòu)參數(shù)方面的影響沒有被廣泛推廣應(yīng)用。很多學(xué)者針對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的輸送裝置進(jìn)行了大量的研究，結(jié)果表明，合理設(shè)計(jì)和改進(jìn)其結(jié)構(gòu)參數(shù)對解決實(shí)際應(yīng)用過程中的堵塞、效率低、功耗大、壽命短等問題都具有現(xiàn)實(shí)意義。

　　對于螺旋輸送裝置堵塞問題，很多學(xué)者做過多方面的研究。通常是因?yàn)槁菪~片和殼體的間隙小，被輸送物料的流動性差或者輸送長度大于時所用吊軸承所導(dǎo)致。針對以上實(shí)際問題，李學(xué)哲對小直徑的螺旋輸送機(jī)堵塞原因進(jìn)行了分析，并提出了改進(jìn)措施。通過試驗(yàn)，證明改進(jìn)后的輸送機(jī)完全能避免堵塞。

　　對于輸送裝置易磨損、效率低、功耗大、壽命短等問題，學(xué)者們通過理論分析與試驗(yàn)研究找出了原因，并提出改進(jìn)措施。楊志勇等通過分析指出螺旋輸送機(jī)在使用過程中常因葉片、螺旋端頭和吊軸承的嚴(yán)重磨損而導(dǎo)致輸送效率降低甚至報(bào)廢等情況。馬曉錄為了減小快速螺旋輸送機(jī)螺旋葉片和機(jī)筒間的摩擦，對其間隙進(jìn)行了研究，給出了兩者之間間隙的設(shè)計(jì)及計(jì)算公式，指出了方便有效的方法，經(jīng)過試驗(yàn)證明結(jié)果合理可靠。商興國分析其工作原理及固體材料和螺旋輸送機(jī)葉片的磨損機(jī)理，并通過試驗(yàn)得出了葉片的磨損規(guī)律。

　　國內(nèi)常見螺旋面可分為4種類型:實(shí)體螺旋、帶式螺旋、漿狀葉片和齒狀葉片，根據(jù)所輸送物料的種類和物理特性來選定。其中，應(yīng)用最廣的是實(shí)體螺旋，它具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)，適合輸送干燥的粉狀、粒狀以及有粘附性的物料;帶式螺旋多用于塊狀、較大顆粒狀和稍帶粘性的物料，輸送的物料較為均勻，也可用在兩種物料的混合上;漿狀葉片適用于輸送易被擠壓成塊和潮濕發(fā)粘的物料，輸送過程中對物料具有強(qiáng)烈的松散、攪拌作用;齒形螺旋適合輸送腐蝕性強(qiáng)、粘性大的物料，同時也有松散和攪動作用。

　　1.2.2設(shè)計(jì)理論研究方面

　　我國很多學(xué)者針對各種水平和垂直螺旋輸送裝置的各個參數(shù)進(jìn)行過大量的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明各種機(jī)型基本上能滿足輸送要求。但同時指出，隨著螺旋輸送裝置在各行業(yè)中應(yīng)用的拓展，對其性能要求也越來越高，因此完善設(shè)計(jì)理論分析，并深入研究其工作性能，對于有效地解決實(shí)際應(yīng)用過程中遇到的問題，提高勞動生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)械化和自動化都具有現(xiàn)實(shí)意義。 根據(jù)文獻(xiàn)得知，多數(shù)研究主要集中在對螺旋輸送裝置的'輸送機(jī)理進(jìn)行理論分析并給出計(jì)算方法，對螺旋軸進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核以及壽命預(yù)測，對于螺旋葉片的設(shè)計(jì)，外密封裝置的研制，制造材料的應(yīng)用分析，傳動裝置的設(shè)計(jì)及驅(qū)動電機(jī)的選擇等方面做了研究，并給出了計(jì)算公式。但是，對于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法而言，過程繁瑣且精度低，未能避免實(shí)際應(yīng)用過程遇到的生產(chǎn)率低、功耗大等關(guān)鍵問題。